Jak wiadomo, sygnał o częstotliwości radiowej składa się z nośnika, który opiera się na emisji radiowej w postaci prostej oscylacji harmonicznej u (t)=U cos (ωt + φ). Wynika z tego, że w sygnale częstotliwości nośnej występują trzy niezależne parametry, dzięki którym możliwe jest uchwycenie zmian w sygnale sterującym.
To oznacza możliwość wystąpienia trzech typów: amplitudy (AM), częstotliwości (FM) i modulacji fazy (PM).
Modulacja fazy to metoda przesyłania informacji analogowych lub cyfrowych poprzez zmianę początkowego kąta (fazy) φ0 częstotliwości nośnej przesyłanego sygnału.
Dzięki temu faza φ(t) zależy od amplitudy sygnału sterującego (modulującego), tj. φ(t)=ω0t + Δφ∙sinΩt + φ0==φ0 + ke (t), gdzie k jest współczynnikiem proporcjonalności.
Sygnał modulowany fazowo jest ogólnie opisany wyrażeniem u (t)=Un sin [ωt + φ (t)].
Podczas modulacji jednym tonem [e (t)=E sin Ωt] mamy: φ(t)=φ0 + kE sin Ωt=φ 0 +Δφmaxsin Ωt.
Po podstawieniu wartości φ(t) do równania sygnału modulowanego fazowo, otrzymujemy u(t)=Un sin (ω n t + φ0 + Δφmax sin Ωt), gdzie Δφmax to maksymalna zmiana fazy proporcjonalna do amplitudy napięcia sterującego. Δφmaxjest inaczej nazywany indeksem modulacji kątowej i oznaczany przez m.
Jak widać, w FM m=Δφmax =kE. Wartość chwilowa zmiennego w czasie kąta fazowego Θ (t) wynosi Θ (t)=ωn t + φ0 + msin Ωt, więc ω=d Θ (t)/dt=ωn + mΩ cosΩt, gdzie mΩ=ΔφmaxΩ=Δ ω n =kEΩ - maksymalne odchylenie częstotliwości od ωnprzy PM, wprost proporcjonalne do amplitudy i częstotliwości oscylacji modulującej.
Tak więc, w przypadku PM, wskaźnik modulacji, który charakteryzuje maksymalną zmianę fazy, jest proporcjonalny do amplitudy sygnału sterującego i nie zależy od częstotliwości modulacji. Zmiana częstotliwości w stosunku do wartości średniej (odchylenie) zmienia się wprost proporcjonalnie do amplitudy i częstotliwości napięcia modulującego.
W zależności od warunków użytkowania modulacja fazowa ma kilka odmian. Jednym z nich jest w szczególności kluczowanie względnego przesunięcia fazowego.
W tej postaci, w zależności od sygnału modulującego, zmienia się tylko faza sygnału, a częstotliwość iamplituda pozostaje niezmieniona. W przypadku OFM wartością informacyjną nie jest bezwzględna zmiana fazy, ale jej zmiana w stosunku do poprzedniej wartości.
Obwód elektroniczny, który powoduje zmianę kąta fazowego modulowanego przebiegu (w stosunku do niemodulowanej nośnej) zgodnie z sygnałem modulującym, nazywany jest modulatorem fazowym.
Opracowano wiele rodzajów takich obrazów. Prosty obwód modulatora zawiera warikap - diodę zdolną do zmiany pojemności złącza pod wpływem napięcia sterującego. W tym obwodzie napięcie modulujące zmienia pojemność warikapu. Przesunięcie fazowe zależy od względnej wartości pojemności tej diody i rezystancji obciążenia R.
Tak więc to przesunięcie zależy od napięcia modulującego. To właśnie powoduje modulację fazy sygnału radiowego. Jednak takie przesunięcie jest nieliniowo związane z napięciem modulującym, pojemność warikapu jest nieliniowo związana z napięciem modulującym, co stwarza dodatkowe problemy w projektowaniu modulatorów fazowych.
W swojej czystej postaci modulacja fazowa nie była powszechnie stosowana ze względu na jej nieodłączną poważną wadę – niską odporność na zakłócenia.
