Phasenmodulation

Phasenmodulation ( PM ) ist ein Signalmodulationsverfahren zur Aufbereitung von Kommunikationssignalen für die Übertragung . Sie kodiert ein Nachrichtensignal durch Variationen der momentanen Phase einer Trägerwelle . Phasenmodulation ist neben Frequenzmodulation eine der beiden Hauptformen der Winkelmodulation .

Bei der Phasenmodulation wird die Phase des Trägersignals durch die momentane Amplitude des Basisbandsignals verändert, wobei Amplitude und Frequenz des Trägersignals konstant bleiben. Die Phase des Trägersignals wird so moduliert, dass sie dem sich ändernden Signalpegel (Amplitude) des Nachrichtensignals folgt. Die Spitzenamplitude und die Frequenz des Trägersignals bleiben konstant, aber mit der Änderung der Amplitude des Nachrichtensignals ändert sich auch die Phase des Trägersignals entsprechend.

Phasenmodulation ist ein integraler Bestandteil vieler digitaler Übertragungscodierungsverfahren, die einer Vielzahl von Technologien wie WLAN , GSM und Satellitenfernsehen zugrunde liegen. Sie wird jedoch aufgrund der relativ hohen Komplexität des Empfängers, die bei Audiosignalen keinen zusätzlichen Nutzen bringt, nicht häufig zur Übertragung analoger Audiosignale über Funkwellen eingesetzt. Sie dient auch zur Signal- und Wellenformerzeugung in digitalen Synthesizern wie dem Yamaha DX7 zur Realisierung der FM-Synthese . Eine verwandte Art der Klangsynthese, die sogenannte Phasenverzerrung, wird in den Casio CZ-Synthesizern verwendet .

Im Allgemeinen kann ein analoger Modulationsprozess einer sinusförmigen Trägerwelle durch die folgende Gleichung beschrieben werden: ^{[ 1 ]}

${\displaystyle m(t)=A(t)\cdot \cos(\omega t+\phi (t))\,}$Die

A(t) repräsentiert die zeitlich veränderliche Amplitude der sinusförmigen Trägerwelle, der Kosinusterm die Trägerfrequenz ω und die momentane Phasenabweichung φ . Diese Beschreibung liefert direkt die zwei Hauptgruppen der Modulation: Amplitudenmodulation und Winkelmodulation . Bei der Amplitudenmodulation bleibt der Winkel konstant, während bei der Winkelmodulation der Term A(t) konstant ist und der zweite Term der Gleichung in einem funktionalen Zusammenhang mit dem Modulationssignal steht. ${\displaystyle \omega }$${\displaystyle \phi (t)}$

Die funktionale Form des Kosinusterms, der den Ausdruck der momentanen Phase als Argument enthält, ermöglicht die Unterscheidung der beiden Arten der Winkelmodulation, der Frequenzmodulation (FM) und der Phasenmodulation (PM). ^{[ 2 ]}${\displaystyle \omega t+\phi (t)}$

Bei FM bewirkt das Nachrichtensignal eine funktionale Variation der Trägerfrequenz . Diese Variationen werden sowohl durch die Frequenz als auch durch die Amplitude der Modulationswelle gesteuert.

Bei der Phasenmodulation wird die momentane Phasenabweichung ( Phasenwinkel ) des Trägers durch die Modulationswellenform so gesteuert, dass die Hauptfrequenz konstant bleibt. ${\displaystyle \phi (t)}$

Prinzipiell kann das Modulationssignal bei Frequenzmodulation oder Phasenmodulation entweder analoger oder digitaler Natur sein.

Die mathematische Analyse des Spektralverhaltens zeigt, dass es zwei Bereiche von besonderem Interesse gibt:

Der Modulationsindex gibt das Ausmaß der Schwankung der modulierten Variablen um ihren unmodulierten Wert an. Er steht in Zusammenhang mit den Phasenänderungen des Trägersignals:

${\displaystyle h=\Delta \theta ,}$

Wo liegt die maximale Phasenabweichung? Vergleichen Sie diese mit dem Modulationsindex für Frequenzmodulation . ${\displaystyle \Delta \theta }$

• Automatische Frequenzregelung
• Modulationssphäre
• Polarmodulation
• Elektrooptischer Modulator zur Phasenmodulation nach dem Pockel-Effekt zur Anbringung von Seitenbändern an eine monochromatische Welle