相调制

相位调制定义为载波信号的相位随消息信号的瞬时值线性变化的过程。消息信号和相位调制信号的波形如下图所示。

PM 信号的方程表示为

V(t) = A cos [ω_ct + ϕ (t)]

其中，

ω_c 是载波频率常数

A 是幅度常数

ϕ (t) 是相位角，不是常数。 它是基带信号的函数。

让我们首先讨论消息信号和载波信号。

消息信号

消息信号包含信息或消息。 它是需要从发射器传输到接收器的原始信号。 发射器将信号转换为合适的格式，并通过通信信道将其发送到接收器。 通信信道是信号从一端传输到另一端的媒介。 接收器感知信号，该信号被转换回其原始形式。

消息信号会受到衰减和各种噪声因素的影响。 调制消息信号以消除噪声至关重要。 它还有助于提高信号的效率。 因此，消息信号通常被称为调制信号。 消息信号的另一个名称是基带信号。

载波信号

载波信号是与消息信号相同的正弦波形信号，但频率更高。 这意味着载波信号的频率高于消息信号。 在调制过程中，载波信号与消息信号一起在同一通信信道上发送。 与消息信号一起发送时，高频载波信号会增加消息信号的频率。 它用于传入消息信号频率较低，而所需的输出信号频率较高的应用中。

相位调制器

调制是指将信息信号转换为适合传输的形式。 在这里，传入的消息信号被转换为无线电波，这是通信系统的一种合适的传输模式。

PM 的调制过程与 FM 调制过程类似，除了积分器。 FM 需要在调制信号施加到平衡调制器之前使用积分器。 FM 中的积分器块位于平衡调制器块之前。 但在 PM 调制中，不需要积分器块。 PM 调制器的框图如下所示

该电路包括一个载波信号源、平衡调制器、加法器和一个90 度相移器。 载波信号源生成一个载波频率为 ω_c 的载波 sinω_ct。 90 度相移器将载波信号 sinω_ct 转换为 cosω_ct，这是具有 90° 相移的载波。 平衡调制器通过叠加消息和载波信号 sinω_ct 来生成双边带幅度调制信号。 输出信号通常是被抑制的载波信号。 平衡调制器的输出和相移器的输出被发送到加法器，加法器将这两个输出相加。 相移 90° 的载波在添加到平衡调制器的输出时，会形成相位调制信号。

我们还可以通过将 FM 信号通过微分器和 FM 调制器来使用频率调制器作为相位调制器。

框图如下所示

其中，

m(t) 是调制信号

m_i(t) 是瞬时调制信号，它是微分器的输出。

v(t) 是相位调制信号，频率调制器的输出。

相位解调器

解调是一个恢复原始信号的过程。 它是接收端的功能。 它将信号转换为其原始形式。 PM 的解调也与 FM 的解调有关。 设 FM 解调器的输出为 y(t)。 调制信号与 FM 解调器的输出成正比。

m(t) ∝ y(t)

其中，

m(t) 是调制信号

m(t) ∝ θ(t)

消息也与调制系统的相位角成正比。 这是相位调制信号的条件。

y(t) ∝ dθ(t)/dt

y(t) = kdθ(t)/dt

常数总是代替比例符号。

其中，

K 是比例常数

因此，通过在 FM 中的频率鉴频器或频率解调器之后放置积分器，我们可以从相位调制输入中获得恢复的消息信号。

相位调制的应用

相位调制的应用如下

• 声音合成
  与 AM 相比，PM 不容易受到噪声干扰和爆破音的影响。 因此，它适用于声音广播，通常称为声音合成。
• 数字合成器
  PM 用于数字合成器中，用于生成信号和波形。
• 电话通信
  由于其高速传输，PM 广泛用于电话通信中。

相位调制的优点

相位调制的优点如下

• 高速
  相位调制被认为是速度最快的调制技术之一。 这是由于脉冲以高速生成。
• 低信号功耗
  由于其更高的效率和更快的速度，PM 需要较低的信号功耗。
• 简单的电路设计
  与 FM 相比，相位调制电路中所需的组件更少。 因此，它具有简单的电路设计。
• 易于调制和解调
  由于其简单的电路设计，与 PM 相比，相位调制和解调更容易。

相位调制的缺点

相位调制的缺点如下

• 低抗噪性
  PM 的抗噪性低于 FM。 这是因为频率受外部干扰的影响小于相位。 因此，PM 的抗噪性低于 FM。
• 从 FM 转换为 PM 期间的复杂电路
  从频率调制到相位调制的转换过程很复杂。 这是由于转换所需的额外组件造成的。
• 低信噪比
  PM 的信噪比低于 FM。 这是由于 FM 的带宽更高。

常见问题

让我们讨论一些常见问题解答。

问题 1：相位调制是否与幅度调制结合使用？ 如果是，请举例说明。

答案：是

PM 在数字通信中与 AM 结合使用。 它为传输创建不同的二进制状态。 以这种组合工作的一种调制技术的示例是 QAM（正交幅度调制）。

问题 2：谁发现了 PM？

解答：相位调制是由电气工程师 Edwin Armstrong 在研究减少 AM 传输期间的干扰和噪声的方法时发现的。