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位相変調 (PM)

pointこの用語のポイント

point変調のやり方だよ

pointアナログ信号を変調するよ

point波の位置(位相)を変えることで情報を表現するよ

point変調方式」の説明を読んだ方が、お得だと思うよ

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簡単に書くよ

位相変調 (PM)とは

波の位置(位相)を変えることによって、アナログ信号を波に乗せる変調のやり方。
もう少し具体的に書くと

電波などの波を使って情報を伝える際の「伝えたい情報をどのような形で波に乗せるか?」なやり方の一つで、元の情報をアナログ信号として波に乗せるやり方であり、波の位置を変えることによって情報を表現するやり方のこと
です。

image piyo

詳しく書くよ

※このページの説明は「変調方式」の説明を一部抜粋して再構成したものです。「変調方式」の説明をご覧になった方が、総合的に勉強できると思います。

順番に見ていきましょう。

まずは予備知識として「変調」について説明します。
変調について既に理解している方は、適当に読み飛ばしてください。

ある日のことです。
ピヨ太君はピヨ子さんに電波を使って情報を伝えることにしました。
電波でビビビーです。

位相変調

ちなみに電波はじーっと見ると、ゆらゆらしています。
電波は波なのです。

位相変調2

さて、ピヨ太君は伝えたい情報を波にして送ります。
やり方はいろいろあるのですが、ピヨ太君は「基準となる波を用意して、その変化で情報を伝える」やり方を選びました。

まず、事前にピヨ子さんとの間で「何も伝えないことを表す波」を取り決めておきます。
何も伝えないときは、一定の大きさで、一定のペースで、ゆらゆらさせておくのです。

位相変調3

ピヨ子さんに情報を伝えたいときは、この波のゆらゆら具合を変えます。
波の大きさを変えたり、ゆらゆらのスピードを変えたりですね。
具体的には、伝えたい情報を波に変換して、それを「何も伝えないことを表す波」と合体させます。

位相変調4

そして「何も伝えないことを表す波と、伝えたい情報を変換した波を、合体した波」をピヨ子さんに送るのです。

位相変調5

そうするとピヨ子さんは、いつもと違う波を受け取ることになります。
「何も伝えないことを表す波」である、一定の大きさ&ペースでゆらゆらしている波とはちょっと違う波です。

位相変調6

あとは簡単です。

ピヨ子さんは、やってきた波から「何も伝えないことを表す波」を取り除きます。
そうすると「ピヨ太君の伝えたい情報を変換した波」が残ります。
あとは「ピヨ太君の伝えたい情報を変換した波」からピヨ太君の伝えたい情報を復元すれば、ピヨ太君からピヨ子さんに情報が伝わる理屈です。

位相変調7

このお話において、ピヨ太君は、伝えたい情報を波に変換して、それを「何も伝えないことを表す波」と合体させました。
そうすることによって「何も伝えないことを表す波」のゆらゆら具合を変えましたよね。
このように、伝えたい情報を「何も伝えないことを表す波」に乗せる作業、つまり「何も伝えないことを表す波」のゆらゆら具合を変える作業が「変調」です。

位相変調8

さて、これで変調については、何となく理解できたでしょうか。

次に、具体的な変調のやり方について見ていきます。

まず、はじめに「何も伝えないことを表す波」があるとします。

位相変調9

波に情報を乗せる際には、この「何も伝えないことを表す波」の何かを変えます。

一般的に、波で変えることができるのは「大きさ(振幅)」「数(周波数)」「位置(位相)」の3つです。
よって、波に情報を乗せる際にも、この3つのどれかを変えます。

例えば、波の大きさを変えるとしましょう。
「何も伝えないことを表す波」の波の大きさが1だとしたら、それを2にしたり、3にしたり、あるいは0.5にします。
そうすることで、何らかの情報を伝えることが可能です。

位相変調10

あるいは、一定時間内の波の数を変えるとしましょう。
「何も伝えないことを表す波」が「ゆ~らゆ~ら」と揺れているとしたら、それを「ゆらゆらゆらゆら」と揺れるようにしたり、あるいは逆に「ゆ~~~ら、ゆ~~~ら」と揺れるように変化させることで、何らかの情報を伝えることが可能になります。

位相変調11

あるいは、波の位置を変えるとしましょう。

「波の位置を変える」と言われても、分かりづらいですかね。

例えば「何も伝えないことを表す波」が、一定のタイミングで上に上がって、下に下がって、元の位置に戻るとしましょう。
上に上がる、下に下がる、元の位置に戻る、そのリズムの繰り返しです。

このリズムを変えてやるのです。
例えば、下に下がる、上に上がる、元の位置に戻る、のリズムに変えてやります。

位相変調12

そうすると「何も伝えないことを表す波」とは、波の位置、揺れるリズムの異なる波ができあがります。
このリズムの違いを利用して、何らかの情報を伝えるのです。

これで、波に情報を乗せるやり方は何となく分かったと思います。
波の「大きさ」「数」「位置」のいずれかを変えることで情報を表現しますよ。

次に、波に乗せる情報を見てみましょう。

説明が面倒くさくなってきたので大雑把に説明すると、波に乗せる情報は「アナログ」か「デジタル」のどちらかです。
アナログは「うにょ~んと連続的に変化していくもの」ね。
一方のデジタルは「カクカクと断続的に変化していくもの」です。

つまり、情報を波に乗せるやり方には

1.元の情報をアナログ信号として波に乗せるやり方(アナログ変調
2.元の情報をデジタル信号として波に乗せるやり方(デジタル変調


があります。

長くなったので、ここまでをもう一度整理してまとめておきますね。

■波に乗せる情報
・アナログ
・デジタル

■波の何を変えて情報を伝えるか
・大きさ(振幅)
・数(周波数)
・位置(位相)


です。

さてさて、ここで考えてみてください。

波に乗せる情報は2種類、波の何を変えるかは3種類ありました。
ということは単純に組み合わせた場合、情報をどのような形で波に乗せるか?のやり方には

1.「アナログ」信号を波の「大きさ」を変えて表現するやり方
2.「アナログ」信号を波の「数」を変えて表現するやり方
3.「アナログ」信号を波の「位置」を変えて表現するやり方
4.「デジタル」信号を波の「大きさ」を変えて表現するやり方
5.「デジタル」信号を波の「数」を変えて表現するやり方
6.「デジタル」信号を波の「位置」を変えて表現するやり方


の6種類があると言えます。

ここまでの話を踏まえて「3.」の

「アナログ」信号を波の「位置」を変えて表現するやり方

に付いている名前が「位相変調」です。
Phase Modulation(フェーズ・モジュレーション)」の略で「PM」と呼ばれる場合もあります。

なお、それぞれのやり方には

1.「アナログ」-「大きさ」→「振幅変調
2.「アナログ」-「数」→「周波数変調
3.「アナログ」-「位置」→「位相変調」
4.「デジタル」-「大きさ」→「振幅偏移変調
5.「デジタル」-「数」→「周波数偏移変調
6.「デジタル」-「位置」→「位相偏移変調


という名前が付いています。
余裕がある方は、併せて覚えてあげてください。

image piyo2

一言でまとめるよ

まぁ「位相変調」って単語が出てきたら「情報をアナログ信号として波に乗せるやり方の一つで、波の位置を変えて表現するやり方なんだな~」と、お考えください。

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