vaihemodulaation

Vaihemodulaatio on modulaatiotekniikka, jossa kantosignaalin vaihetta muutetaan suoraan modulaattorin signaalin mukaan. Kantasignaali on s(t) = A cos(ωc t + φ(t)), jossa A on amplitudi, ωc kantotaajuus ja φ(t) on signaalin hetkittäinen vaihe. Vaihekaava φ(t) on tavallisesti proportionalinen modulaattorisignaalin m(t) avulla: φ(t) = kp m(t), missä kp on vaiheherkkyys. Amplitudi säilyy pääosin vakiona, mikä erottaa PM:n AM:sta.

Frekvenssivaihtelu PM:ssa ilmenee hetkellisessä taajuudessa. Instanssifrekvensio on f_i(t) = f_c + (kp/2π) dm(t)/dt, eli PM muuttaa kanta-taajuutta signaalin aikaderivaatalla. Tämä havaitsee, että PM:n vaikutus taajuuteen riippuu modulaattorin signaalin muodon ja sen taajuuskomponenttien derivoitumisesta.

PM ja FM liittyvät toisiinsa: FM-modulaatiossa kantataajuus muutetaan signaalin suoran mukaan, antamalla φ_FM(t) = kf ∫ m(t) dt ja s(t) = A cos(ωc t + φ_FM(t)). PM voidaan nähdä FM:n erikoistapauksena: PM vastaa FM:ää, jos modulaattorina käytetään signaalin derivoitua m′(t), eli PM on FM, jossa modulaattorisignaalin on oltava derivoitu ja päinvastoin FM:ssä modulaattorin tilalle käytetään signaalin integraalia.

Toteutus ja demodulaatio: PM voidaan toteuttaa suoraan phase modulatorilla tai I/Q-modulaattorilla, jossa modulaattori hallitsee kantavirrasta aiheutuvan vaiheen pituutta. Demodulointi vaatii koherenttia vastaanottoa ja vaihe- tai tasosynkronointia (fase- tai PLL-pohjainen demodulaatio), jotta signaalin φ(t) voidaan erottaa ja palauttaa m(t).

Sovellukset: vaihemuokitus on keskeinen perusmodulaatio monissa analogisissa ja digitaalisissa järjestelmissä. Se on keskeinen osa monia jatkuva- ja osittain jatkuvissa vaihemodulaatioissa sekä PSK- ja CM-modulaatiotekniikoissa, joissa vaiheen muutokset välitetään tiedon siirron aikana.