Amplitudová, frekvenční a fázová modulace

1. Amplitudová, frekvenční a fázová modulace Střední odborná škola Otrokovice Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. Miroslav Hubáček. Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze. www.zlinskedumy.cz

2. Charakteristika 1 DUM

3. Náplň výuky Amplitudová, frekvenční a fázová modulace Rovnice harmonického signálu Amplitudová modulace Frekvenční modulace Fázová modulace Využití modulace v praxi

4. Modulace je definována na základě rovnice popisující harmonický signál kde (okamžitá hodnota) je závisle proměnná a (čas) nezávisle proměnná. Jedná se tedy o matematickou funkci, kde se okamžitá hodnota mění v závislosti na čase podle sinusové funkce. Parametry rovnice, které ovlivňují modulaci jsou – amplituda signálu, – úhlový kmitočet a fázový posun. Rovnice harmonického signálu

5. Modulačním (modulujícím) signálem můžeme ovlivňovat amplituduvf nosné vlny, frekvence vlny zůstává stejná • okamžitá hodnota nosné vlny (vf) se mění podle okamžité hodnoty modulační vlny (nf) • udává se hloubka modulace m Amplitudová modulace Nosná vf vlna Modulační nf vlna Modulovaný signál Obr. 1: Amplitudová modulace

6. Při přenosu vznikají postranní pásma. Přenos větší šířky pásma je spojen s různými technickými potížemi. Proto bylo stanoveno, že pro amplitudově modulovaný rozhlasový signál bude vyhrazeno pásmo postranních kmitočtů ± 4,5 kHz. Celková šířka rozhlasového kanálu pro přenos amplitudově modulovaných signálů bude tedy 9 kHz. Amplitudová modulace Obr. 2: Vznik postranních pásem

7. při frekvenční modulaci nedochází k ovlivňování amplitudy nosné vlny, nýbrž ke změnám frekvence • frekvence nosné vlny není stabilní jako u amplitudové modulace • modulační signál frekvenci nosné částečně mění – zvyšuje ji a snižuje • změna hustoty kmitů odpovídá změně hustoty nosné vlny. • kladná půlvlna modulačního signálu způsobuje zvyšování frekvence, záporná půlvlna se frekvenci snižuje. Kmitočtová modulace

8. rychlost změn závisí na modulačním kmitočtu • kmitočtu modulačního signálu tedy odpovídá počet frekvenčních změn nosné vlny za sekundu • frekvenční zdvih Δfodpovídá hloubce modulace Kmitočtová modulace Nosná vf vlna Modulační nf vlna Modulovaný signál Obr. 3: Kmitočtová modulace

9. modulační vlna mění fázi nosné vlny • amplituda nosné vlny zůstává stejná • při změně fáze se mění i frekvence nosné vlny • u fázové modulace se udává fázový zdvih Δϕ Fázová modulace Nosná vf vlna Modulační nf vlna Modulovaný signál Obr. 4: Fázová modulace

10. Výhody FM • větší rozsah přenosu nízkofrekvenčních kmitočtů • velký frekvenční zdvih – dynamika přenosu • menší rušení příjmu • omezení vzájemného rušení sousedních stanic • potlačeni slabšího rušivého signálu – captureeffect(efekt zachycení) • jednodušší řešení koncového stupně vysílače • Nevýhody FM • komplikovanější technické řešení na přijímací straně • požadavek na mnohem větší šíři pásma vysílané vlny – do stanovené šíře vysílacího pásma se vejde podstatně méně stanic Srovnání amplitudové a frekvenční modulace

11. při modulování ss signálem můžeme stejnosměrnou informaci přenést prostřednictvím frekvenční modulace – kmitočet nosné vlny se trvale změní • stejnosměrný signál nelze přenést prostřednictvím fázové modulace • fáze nosné vlny se sice trvale změní, ale její kmitočet se oproti původnímu nezmění • tato trvalá fázová změna není při příjmu běžnými prostředky zjistitelná Rozdíl mezi frekvenční a fázovou modulací

12. Amplitudová modulace • velmi dlouhé a dlouhé vlny • střední vlny • krátké vlny • oblast využití:námořní a letecká radionavigace, rozhlas, radioamatérské a meteorologické služby • Frekvenční modulace • velmi krátké vlny • oblast využití: rozhlas a televize, syntéza zvuku, magnetický záznam zvuku • Fázová modulace • oblast využití: elektronické hudební nástroje Využití v praxi

13. Kontrolní otázky: Jaké jsou parametry rovnice harmonického signálu ? Vysvětlete podstatu amplitudové modulace. V čem se liší frekvenční modulace od fázové ? Kde se v praxi využívá analogová modulace modulace?

14. Seznam obrázků: Obr. 1:Modulace: amplitudová modulace. In: eStránky [online].2012 [vid. 14. 2. 2013]. Dostupné z:http://www.ackoo.estranky.cz/clanky/modulace.html Obr. 2: Modulace: vznik postranních pásem. In: eStránky[online]. 2012 [vid. 14. 2. 2013]. Dostupné z: http://www.ackoo.estranky.cz/clanky/modulace.html Obr. 3: Modulace: frekvenční modulace. In: eStránky [online]. 2012 [vid. 16. 2. 2013]. Dostupné z: http://www.ackoo.estranky.cz/clanky/frekvencni-modulace.html Obr. 4: : Modulace: fázová modulace. In: eStránky [online]. 2012 [vid. 16. 2. 2013]. Dostupné z: http://www.ackoo.estranky.cz/clanky/fazova-modulace_-rozdil-mezi-farovou-a-frekvencni-modulaci.html

15. Seznam použité literatury: [1] BEZDĚK, M., Elektronika I.České Budějovice:KOPP, 2002. ISBN: 80-7232-171-4 [2] Modulace. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. 2012 [cit. 10. 2. 2013]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Modulace [3] PETERKA, Jiří. Modulace. In: eArchiv [online]. 2011 [cit. 20. 2. 2013]. Dostupné z: http://www.earchiv.cz/a91/a142c110.php3 [4] Úhlová versus fázová modulace. In: Úhlová a frekvenční modulace [online]. 2013 [cit. 10. 2. 2013]. Dostupné z: http://fm-pm.godlike.cz/

16. Děkuji za pozornost 