Modulación de fase

La modulación de fase ( PM ) es un método de modulación de señales para acondicionar señales de comunicación para su transmisión . Codifica una señal de mensaje como variaciones en la fase instantánea de una onda portadora . La modulación de fase es una de las dos formas principales de modulación angular , junto con la modulación de frecuencia .

En la modulación de fase, la amplitud instantánea de la señal de banda base modifica la fase de la señal portadora, manteniendo constantes su amplitud y frecuencia. La fase de la señal portadora se modula para seguir el nivel (amplitud) variable de la señal de mensaje. La amplitud máxima y la frecuencia de la señal portadora se mantienen constantes, pero a medida que cambia la amplitud de la señal de mensaje, la fase de la portadora cambia en consecuencia.

La modulación de fase es una parte integral de muchos esquemas de codificación de transmisión digital que sustentan una amplia gama de tecnologías como Wi-Fi , GSM y la televisión por satélite . Sin embargo, no se utiliza ampliamente para transmitir señales de audio analógicas mediante ondas de radio , debido a la relativa complejidad que requiere el receptor, sin que ello suponga ningún beneficio adicional para las señales de audio. También se utiliza para la generación de señales y formas de onda en sintetizadores digitales , como el Yamaha DX7 , para implementar la síntesis FM . Un tipo de síntesis de sonido relacionado, denominado distorsión de fase, se utiliza en los sintetizadores Casio CZ .

En su forma general, un proceso de modulación analógica de una onda portadora sinusoidal puede describirse mediante la siguiente ecuación: ^{[ 1 ]}

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

A(t) representa la amplitud variable en el tiempo de la onda portadora sinusoidal y el término coseno es la portadora en su frecuencia angular.${\displaystyle \omega }$y la desviación de fase instantánea${\displaystyle \phi (t)}$Esta descripción presenta directamente los dos grupos principales de modulación: modulación de amplitud y modulación angular . En la modulación de amplitud, el término angular se mantiene constante, mientras que en la modulación angular, el término A(t) es constante y el segundo término de la ecuación tiene una relación funcional con la señal de mensaje moduladora.

La forma funcional del término coseno, que contiene la expresión de la fase instantánea.${\displaystyle \omega t+\phi (t)}$Como argumento, establece la distinción entre los dos tipos de modulación angular: modulación de frecuencia (FM) y modulación de fase (PM). ^{[ 2 ]}

En FM, la señal de mensaje provoca una variación funcional de la frecuencia portadora . Estas variaciones están controladas tanto por la frecuencia como por la amplitud de la onda moduladora.

En la modulación de fase, la desviación de fase instantánea${\displaystyle \phi (t)}$El ángulo de fase de la portadora se controla mediante la forma de onda moduladora, de modo que la frecuencia principal permanece constante.

En principio, la señal moduladora en la modulación de frecuencia o en la modulación de fase puede ser analógica o digital.

Las matemáticas del comportamiento espectral revelan que existen dos regiones de particular interés:

El índice de modulación refleja el grado de variación de la variable modulada alrededor de su nivel no modulado. Se relaciona con las variaciones en la fase de la señal portadora:

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

dónde${\displaystyle \Delta \theta }$es la desviación de fase máxima. Compárese con el índice de modulación para la modulación de frecuencia .

• Control automático de frecuencia
• esfera de modulación
• Modulación polar
• Modulador electroóptico para modulación de fase del efecto Pockel para aplicar bandas laterales a una onda monocromática.