Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu Orbis pictus 21. století

Modulace základní pojmy druhy modulace II. OB21-OP-EL-ELN-JANC-U-2-024

Frekvenční a fázová modulace U frekvenční modulace, která se označuje FM, se frekvence nosné vlny mění úměrně se změnami okamžité hodnoty modulačního signálu. Amplituda nosné vlny zůstává stálá. Obvykle kladným okamžitým hodnotám modulačního signálu odpovídá zvýšení frekvence nosné vlny, záporným hodnotám modulačního signálu odpovídá snížení frekvence nosné vlny. Je možný i způsob opačný.

Frekvenční a fázová modulace Čím je amplituda modulačního signálu větší, tím větší je změna frekvence nosné vlny. Tato změna se nazývá frekvenční zdvih a označuje se f. Poměr f a frekvence modulačního signálu fm se nazývá modulační index mf.

Frekvenční a fázová modulace Modulační index mívá hodnotu 5 až 7. V současné době se používá frekvenční zdvih f = 75 kHz a fm je nejvýše 15 kHz. Pro tyto hodnoty je potřebná šířka pásma 240 kHz, a proto se přenos pomocí FM uskutečňuje jen v oblasti metrových a kratších vln (VKV). Frekvenční spektrum frekvenčně modulované nosné vlny ukazuje obr. 1.

Frekvenční a fázová modulace Obr. 1 Frekvenční spektrum frekvenčně modulované nosné vlny

Frekvenční a fázová modulace Každá jednotlivá frekvence modulačního signálu vytváří velké množství postranních složek. Velikost postranních složek závisí na modulačním indexu mf. Čím je tento index větší, tím tím je také větší počet postranních složek. Frekvenční odstup jednotlivých složek se rovná okamžité modulační frekvenci fm.

Frekvenční a fázová modulace Frekvenční modulace je proti poruchám odolnější než modulace amplitudová, vyžaduje ale podstatně větší šířku pásma a jak vysílače, tak přijímače jsou složitější. Při fázové modulaci se mění fázový posun  modulované nosné vlny vzhledem k téže vlně, ale nemodulované, úměrně okamžité hodnotě modulačního signálu. Amplituda nosné vlny zůstává opět stálá. Změna fáze může být při kladné okamžité hodnotě modulačního signálu kladná a při záporné změně záporná, popř. naopak. Při změně fáze se mění i frekvence nosné vlny. Fázová modulace se jako samostatný modulační způsob používá hodně málo.

Impulsová modulace U tohoto druhu modulace jsou zprávy přenášeny prostřednictvím sledu impulsů. Modulační signál může ovlivňovat velikost, opakovací frekvenci, šířku, případně polohu impulsů. Jestliže se v rytmu modulačního signálu mění výška impulsů a ostatní veličiny zůstávají neměnné, hovoříme o amplitudové impulsové modulaci, označované AIM. Protože se mění výška impulsů je tento druh modulace citlivý na působení rušivých signálů podobně jako AM.

Impulsová modulace Když se mění v závislosti na modulačním signálu frekvence impulsů a ostatní veličiny zůstávají neměnné, hovoříme o frekvenční impulsové modulaci – FIM. Jestliže je okamžitou hodnotou modulačního signálu ovlivňována jednostranně, popř. oboustranně šířka impulsů a ostatní veličiny zůstávají neměnné, hovoříme o šířkové impulsové modulaci – ŠIM. Když má modulační signál vliv na střední polohu impulsů a ostatní veličiny zůstávají neměnné, hovoříme o polohové impulsové modulaci – PIM.

Obr. 2 Časové průběhy signálů při různých druzích impulsové modulace

Impulsová modulace Často se používá impulsová kódová modulace, označovaná PCM. Při tomto druhu modulace se modulační signál v pravidelných časových intervalech „vzorkuje“, tj. v těchto intervalech se zjišťuje okamžitá hodnota modulačního signálu. Zjištěným hodnotám se přiřadí skupiny impulsů, které vyjadřují ve dvojkovém kódu velikost příslušné okamžité amplitudy. Intervaly vzorkování musí být alespoň dvojnásobnou frekvencí, než je nejvyšší frekvence modulačního signálu.

Impulsová modulace Dvojkový signál může být modulačním signálem i pro modulaci sinusové nosné vlny. Používá se dvoustavová soustava AM, FM a PM. Perspektivní význam mají především modulace FM a PM. Časové průběhy modulované nosné vlny při modulaci dvojkovým signálem ukazuje obr. 3. Budou-li skupiny dvojkových impulsů podstatně kratší než je vzorkovací interval, je možné do vzniklých mezer (časových úseků) zařadit skupiny impulsů, které přenášejí jiný impulsový signál. Tímto způsobem vzniká časově multiplexní systém přenosu.

Impulsová modulace Obr. 3 Modulace sinusové vlny dvojkovým signálem a) dvojkový signál b) amplitudová modulace c) frekvenční modulace d) fázová modulace

Děkuji za pozornost Ing. Ladislav Jančařík

Literatura J. Chlup, L. Keszegh: Elektronika pro silnoproudé obory, SNTL Praha 1989 M. Bezděk: Elektronika I, KOPP České Budějovice 2002