¿Cuál es la diferencia entre modulación de frecuencia y modulación de fase?

Una señal modulada por desplazamiento de fase con alguna señal continua f tendrá la misma forma de onda que una modulada por desplazamiento de frecuencia con la derivada de f. Asimismo, una señal modulada en frecuencia por alguna señal f tendrá la misma forma de onda que una modulada en fase por la integral de f. Tenga en cuenta que, en algunos casos, puede que no sea práctico tomar la integral o la derivada de f, por lo que algunas señales solo pueden representar de manera significativa la modulación de fase y otras solo pueden representar de manera significativa la modulación de frecuencia.

Aunque las formas de onda de una señal modulada en frecuencia y una señal modulada por cambio de fase pueden parecer similares, sin embargo, a menudo hay otra distinción importante. Las señales moduladas por desplazamiento de fase a menudo se modulan en relación con alguna otra señal de referencia. En algunos casos, la referencia puede ser una señal enviada por otro cable. En otros casos, la referencia puede ser una señal que se envió en un momento anterior por el mismo cable. En video NTSC, por ejemplo, cada línea de escaneo comienza con algunos ciclos de una onda sinusoidal de referencia de 3.579545Mhz. Los colores posteriores en la línea serán codificados por ondas que tienen una cierta relación de fase con esa onda de referencia. El amarillo, por ejemplo, estará representado por una onda cuya fase coincida con la referencia; el azul estará representado por una onda desfasada 180 grados. El rojo y el verde están representados por ondas desfasadas +/- 90 grados. Tenga en cuenta que todos los colores sólidos se representan con la misma frecuencia; la única diferencia entre ellos es la fase relativa a la onda de referencia.

Modulación en medios de radiocomunicación, cambiando un parámetro de la onda portadora según la amplitud de la señal moduladora. Generalmente, la señal de modulación (a menudo audio o video) es de una frecuencia más baja y se conoce como señal de banda base. Mientras que una señal portadora (mucho más alta en frecuencia, capaz de transmitirse con una antena factible) se conoce como señal de banda de paso.

Después de este trasfondo, pasemos directamente a la pregunta. La frecuencia y la fase son dos parámetros diferentes de la señal portadora. si representamos la señal portadora como c(t) = A sin (w(t)t + p(t)), w(t) es la frecuencia (angular) y p(t) es la fase.

La modulación significa que podemos variar w o p o ambos en el tiempo de acuerdo con el valor de amplitud de la señal de modulación. Representemos la señal de modulación como m(t).

Modulación de frecuencia

c(t) = A sen (w(t)t + p)

w(t) = alguna_función(m(t))

Modulación de fase

c(t) = A sen (wt + p(t))

p(t) = alguna_función(m(t))

Entonces, aunque las señales moduladas que resultan de FM y PM se ven muy similares, son fundamentalmente diferentes.

La modulación de frecuencia utiliza diferentes frecuencias para representar diferentes piezas de datos. Los casos binarios son probablemente los más fáciles de entender, en este caso, la frecuencia X correspondería a un 1 binario, mientras que la frecuencia Y podría corresponder a un 0 binario. Entonces, desde la perspectiva de los receptores, si ve energía en la frecuencia y, entonces coloca un 0 abajo , mientras que si ve energía en la frecuencia x, entonces pone un 1 abajo. Los moduladores de FM más complicados pueden usar diferentes frecuencias y combinaciones de frecuencias para representar diferentes símbolos. Por ejemplo, podría configurarlo de tal manera que si ve la frecuencia x pero no la y, entonces su símbolo es 10, si ve y pero no x, entonces es 01, si ve ambas, entonces es 11, si no ve ninguna entonces es 00.

La modulación de fase, por otro lado, utiliza una frecuencia fija. Entonces es el cambio de fase lo que le dice al demodulador qué datos debe generar. Por lo general, tiene más sentido mirar lo que se llama una constelación:

Si piensa en esto como si cada punto en el círculo fuera un cambio de fase diferente, puede ver cómo cada punto podría representar datos diferentes.