Як дэмадуляваць форму AM

Радыёчастотная дэмадуляцыя
Даведайцеся пра два ланцугі, якія могуць атрымаць зыходную інфармацыю з сігналу носьбіта з модуляцыяй амплітуды.

У гэты момант мы ведаем, што мадуляцыя ставіцца да наўмыснай мадыфікацыі сінусоіда, каб яна магла пераносіць інфармацыю з нізкай частоты ад перадатчыка да прымача. Мы таксама ахапілі шмат дэталяў, звязаных з рознымі метадамі - амплітуда, частата, фаза, аналаг, лічба - кадавання інфармацыі ў носьбітнай хвалі.

Але няма ніякіх прычын інтэграваць дадзеныя ў перададзены сігнал, калі мы не можам атрымаць гэтыя дадзеныя з прынятага сігналу, і таму нам трэба вывучыць демодуляцию. 

Схема демодуляции вар'іруецца ад простага, як мадыфікаваны пік-дэтэктар, да такога ж складанага, як кагерэнтная квадратура паніжанай канверсіі ў спалучэнні са складанымі алгарытмамі дэкадавання, якія выконваюцца лічбавым працэсарам сігналу.

Стварэнне сігналу
Мы будзем выкарыстоўваць LTspice для вывучэння метадаў демодулирования амплуа AM. Але перад тым, як мы демодулировать, нам трэба нешта мадуляваць.

На старонцы модуляцыі AM мы ўбачылі, што для стварэння сігналу AM трэба чатыры рэчы. Па-першае, нам патрэбна базавая хваля і форма носьбіта. Тады нам патрэбна схема, якая можа дадаць адпаведны зрушэнне пастаяннага току да сігналу асноўнай паласы. 

І, нарэшце, нам патрэбны множнік, бо матэматычная залежнасць, якая адпавядае амплітуднай мадуляцыі, памнажае зрушаны сігнал асноўнай паласы на носьбіта.

У наступнай схеме LTspice будзе створана сігнал AM.

* V1 - сігнал сігналу напружання 1 МГц, які забяспечвае арыгінальны сігнал асноўнай паласы.

* V3 вырабляе сінусоідную хвалю на 100 МГц для носьбіта.

* Схема ўзмацняльніка ўзмацняльніка - гэта зрух узроўня (ён таксама памяншае амплітуду ўваходу ўдвая). Сігнал, які ідзе ад V1, з'яўляецца сінусоіднай хваляй, якая вагаецца ад -1 V да +1 V, а выхад ўзмацняльніка - сінусоід, які вагаецца ад 0 V да +1 V.

* B1 - "адвольная крыніца паводніцкага напружання". Поле "значэння" - гэта формула, а не канстанта. у гэтым выпадку формула - гэта зрушаны сігнал асноўнай паласы, памножаны на форму хвалі. Такім чынам B1 можа быць выкарыстаны для выканання амплітуднай мадуляцыі.

Вось зрушаны сігнал асноўнай паласы:

І тут вы бачыце, як змены AM адпавядаюць сігналу асноўнай паласы (г.зн. аранжавы след, які ў асноўным зацямняецца сіняй формай хвалі):

Дэмадуляцыі

Як абмяркоўвалася на старонцы модуляцыі AM, аперацыя множання, якая выкарыстоўваецца для амплітуднай мадуляцыі, прыводзіць да пераносу спектру асноўнай паласы ў паласу, якая атачае станоўчую несучую частату (+ fC) і адмоўную несучую частату (–fC). 

Такім чынам, мы можам разглядаць амплітудную мадуляцыю як зрушэнне зыходнага спектру ўверх на fC і ўніз на fC. Адсюль вынікае, што множанне мадуляванага сігналу на несучую частату будзе пераносіць спектр назад у зыходнае становішча - гэта значыць, ён ссоўвае спектр уніз на fC такім чынам, каб ён зноў быў сканцэнтраваны вакол 0 Гц.

Варыянт 1: Множанне і фільтраванне
Наступная схема LTspice ўключае ў сябе дэмадуляцыю адвольнай крыніцы паводзін напружання; B2 памнажае сігнал AM на носьбіта.

 

І вось вынік:

Гэта дакладна не выглядае правільна. Калі мы павялічваем маштаб, мы бачым наступнае:

І гэта выяўляе праблему. Пасля амплітуднай мадуляцыі спектр асноўнай паласы сканцэнтраваны вакол + FC. Памножанне амплуа AM на носьбіт перамяшчае спектр асноўнай паласы ўніз да 0 Гц, але ён таксама ссоўвае яго да 2fC (у гэтым выпадку 200 МГц), таму што (як было сказана вышэй) множанне перамяшчае існуючы спектр уверх на fC і ўніз на fC .

Зразумела, што само памнажэнне недастаткова для правільнай демодуляции. Патрэбна множанне і фільтр нізкіх частот; фільтр душыць спектр, які быў зрушаны да 2fC. Наступная схема ўключае ў сябе RC нізкачастотнага фільтра з частатой адсячэння ~ 1.5 МГц.

А вось дэмадуляваны сігнал:

Гэты прыём на самай справе больш складаны, чым здаецца, таму што фаза сігналу носьбіта частоты прыёмніка павінна быць сінхранізаваная з фазай носьбіта перадатчыка. Гэта будзе разгледжана далей на старонцы 5 гэтага раздзела (Разуменне квадратурнай дэмадуляцыі).

Варыянт 2: Пікавы дэтэктар

Як вы можаце бачыць на сюжэце, які паказвае форму AM (сінім колерам) і ссунутую форму дыяпазону асноўнай паласы (аранжавым колерам), станоўчая частка "канверта" AM адпавядае асноўнаму сігналу. 

Тэрмін "абалонка" абазначае змены сінусоіднай амплітуды носьбіта (у адрозненне ад змены імгненнага значэння самой формы хвалі). Калі мы маглі нейкім чынам атрымаць станоўчую частку канверта AM, мы маглі б прайграць сігнал асноўнай паласы, не выкарыстоўваючы множнік.

Аказваецца, пераўтварыць станоўчую абалонку даволі лёгка ў звычайны сігнал. Мы пачынаем з пікавага дэтэктара, які проста дыёд, за якім ідзе кандэнсатар. 

Дыёд праводзіць, калі ўваходны сігнал на напругу на кандэнсатары знаходзіцца прынамсі на 0.7 В і, у адваротным выпадку, ён дзейнічае як адкрыты ланцуг. Такім чынам, кандэнсатар падтрымлівае пікавае напружанне: калі напружанне ўваходнага току ніжэй напругі кандэнсатара, напружанне кандэнсатара не памяншаецца, таму што дыёд з адваротным ухілам перашкаджае разраду.

Аднак мы не хочам пікавага дэтэктара, які будзе захоўваць пікавае напружанне на працягу доўгага перыяду часу. Замест гэтага мы хочам атрымаць схему, якая захоўвае пік адносна высокачашчынных варыяцый формы носьбіта хвалі, але не захоўвае пік адносна варыяцый ніжняй частоты абалонкі. Іншымі словамі, мы хочам пік-дэтэктар, які трымае пік толькі на кароткі прамежак часу. 

Мы дасягаем гэтага, дадаючы паралельны супраціў, які дазваляе кандэнсатар разраджацца. (Гэты тып ланцуга называюць "дзіравым пікавым дэтэктарам", дзе "дзіравая" ставіцца да шляху разраду, які забяспечваецца рэзістарам. не згладзіць частату канверта.

Вось прыклад дэтэктара герметычнага піка для демодуляции AM:

Звярніце ўвагу, што я ўзмацніў сігнал AM ў пяць разоў, каб павялічыць уваходны сігнал дэтэктара больш адносна напружання дыёда. Наступны сюжэт перадае агульны вынік, які мы спрабуем дасягнуць з дапамогай дэтэктара дзіравых пікаў.

Канчатковы сігнал праяўляе чаканую характарыстыку зарада / разраду:




Для згладжвання гэтых змен могуць выкарыстоўвацца фільтры з нізкім прапусканнем.

Рэзюмэ

* У LTspice, адвольная крыніца паводніцкага напружання можа быць выкарыстана для стварэння сігналу AM.

* Формы хвалі AM могуць быць демодулированы пры дапамозе мультыплікатара з наступным фільтрам нізкіх частот.

* Больш просты (і больш нізкі кошт) падыход у тым, каб выкарыстоўваць герметычны пікавы дэтэктар, то ёсць пікавы дэтэктар з паралельным супрацівам, які дазваляе кандэнсатару разрадзіцца з адпаведнай хуткасцю.

Пакінь паведамленне 

спіс паведамленняў