Spojité modulácie využívajú analógovú nosnú vlnu, ktorej vlastnosti (amplitúda, frekvencia, fáza) sa menia podľa prenášaného signálu m(t). Tieto techniky sa používajú najmä v analógových komunikačných systémoch, ale tvoria aj základ pre mnohé digitálne modulácie (napr. PSK, FSK, QAM).
Nízko-frekvenčný informačný signál m(t) (napr. zvuk) sa „preniesie“ na vysokofrekvenčnú nosnú , aby sa dal efektívne vyžarovať anténou a aby sa viac signálov dalo deliť v pásme (FDM).
Prečo modulujeme?
- Anténa a vyžarovanie: vysoké frekvencie sa šíria efektívnejšie, anténa môže byť menšia.
- Delenie pásma (FDM): viac staníc v rôznych frekvenčných kanáloch.
- Odolnosť a kvalita: vhodná modulácia vie výrazne zlepšiť odolnosť voči šumu a rušeniu.
- Prispôsobenie kanálu: kanál má obmedzenú šírku pásma a šumové vlastnosti – modulácia je kompromis.
Typy spojitých modulácií
mení sa amplitúda nosnej
mení sa frekvencia nosnej
mení sa fáza nosnej
Teória modulácií
AM – Amplitúdová modulácia
Pri amplitúdovej modulácii sa informácia prenáša zmenou amplitúdy nosnej vlny. Frekvencia nosnej zostáva rovnaká, mení sa len jej veľkosť.
- Princíp: čím je informačný signál silnejší, tým väčšia je amplitúda nosnej.
- Obálka: tvar amplitúdy kopíruje tvar informačného signálu.
- Šírka pásma: je približne dvojnásobok maximálnej frekvencie správy.
- Výhody: veľmi jednoduché vysielače a prijímače.
- Nevýhody: vysoká citlivosť na šum a rušenie, nižšia kvalita signálu.
- Demodulácia: používa sa detektor obálky (dióda a RC obvod).
FM – Frekvenčná modulácia
Pri frekvenčnej modulácii sa informácia prenáša zmenou frekvencie nosnej vlny. Amplitúda signálu zostáva (ideálne) konštantná, mení sa len rýchlosť kmitania.
- Princíp: čím je informačný signál silnejší, tým viac sa frekvencia nosnej odchyľuje.
- Amplitúda: zostáva konštantná – informácia nie je v amplitúde.
- Šírka pásma: je väčšia než pri AM, závisí od rozsahu zmien frekvencie.
- Výhody: vysoká odolnosť voči šumu a rušeniu, dobrá kvalita zvuku.
- Nevýhody: väčšia šírka pásma a zložitejší prijímač.
- Demodulácia: používa sa frekvenčný diskriminátor alebo fázový záves.
Väčšina rušenia sa prejaví ako zmena amplitúdy, no FM nesie informáciu v frekvencii. Preto sa často používa obmedzovač amplitúdy (limiter), ktorý odsekne amplitúdové zmeny ešte pred demoduláciou.
PM – Fázová modulácia
Pri fázovej modulácii sa informácia prenáša zmenou fázy nosnej vlny. Amplitúda signálu zostáva konštantná.
- Princíp: informačný signál spôsobuje posun fázy nosnej.
- Frekvencia: zmeny fázy spôsobujú aj zmeny okamžitej frekvencie.
- Šírka pásma: je väčšia než pri AM, podobná frekvenčnej modulácii.
- Výhody: dobrá odolnosť voči amplitúdovému šumu.
- Nevýhody: citlivosť na fázový šum a potreba presnej synchronizácie.
- Využitie: základ digitálnych modulácií ako PSK a QPSK.
Porovnanie (prakticky)
- Odolnosť voči šumu: AM má nižšiu odolnosť, FM a PM sú odolnejšie.
- Šírka pásma: AM je úspornejšie, FM a PM zaberajú väčšie pásmo.
- Zložitosť: AM prijímač môže byť veľmi jednoduchý, FM a PM vyžadujú zložitejšie spracovanie signálu.
- Typické použitie: AM vysielanie pre jednoduchosť, FM rádio pre vyššiu kvalitu, PM ako základ moderných digitálnych modulácií.
Animácie
Nižšie sú animácie znázorňujúce priebeh nosnej vlny a modulovaného signálu: