Kako demodulirati AM valni oblik

Demontiranje radio frekvencija
Saznajte o dva kruga koja mogu izvući izvorne informacije iz signala nosača koji je moduliran amplitudom.

U ovom trenutku znamo da se modulacija odnosi na namjerno modificiranje sinusoida tako da on može prenositi informacije niže frekvencije od predajnika do prijemnika. Također smo obuhvatili mnoge pojedinosti vezane uz različite metode - amplitudu, frekvenciju, fazu, analogno, digitalno - kodiranja informacija u prijenosnom valu.

Ali nema razloga za integriranje podataka u preneseni signal ako ne možemo izdvojiti te podatke iz primljenog signala i zato trebamo proučavati demodulaciju. 

Demodulacijski krug kreće se od nečeg tako jednostavnog kao što je modificirani vršni detektor do nečeg složenog kao koherentna kvadratura pretvorbe u kombinaciji sa sofisticiranim algoritmima za dekodiranje koje izvodi digitalni procesor signala.

Stvaranje signala
Pomoću LTspicea koristit ćemo za proučavanje tehnika demodulacije AM valnog oblika. Ali prije nego što demoduliramo treba nam nešto što je modulirano.

Na stranici AM modulacije vidjeli smo da su za stvaranje AM valnog oblika potrebne četiri stvari. Prvo, trebamo oblik valnog opsega i oblik nosača. Tada nam treba krug koji može dodati odgovarajući istosmjerni odmak signalu opsega. 

I na kraju, potreban nam je multiplikator, budući da matematički odnos koji odgovara amplitudnoj modulaciji umnožava pomaknuti signal osnovnog pojasa od strane nosača.

Sljedeći krug LTspice generirat će AM valni oblik.

* V1 je sinusni napon snage 1 MHz koji pruža izvorni osnovni signal.

* V3 proizvodi 100 MHz sinusni val za nosača.

* Op-amp sklop je mjenjač nivoa (također smanjuje ulaznu amplitudu za pola). Signal koji dolazi iz V1 je sinusni val koji se ljulja od -1 V do +1 V, a izlaz op-ampera je sinusni val koji se ljulja od 0 V do +1 V.

* B1 je "proizvoljni izvor napona u ponašanju". Njegovo polje vrijednosti je formula a ne konstanta; u ovom slučaju formula je pomaknuti osnovni signal pomnožen s oblikom nosača. Na taj se način B1 može koristiti za obavljanje amplitudne modulacije.

Slijedi pomaknuti osnovni signal:

I ovdje možete vidjeti kako AM varijacije odgovaraju signalu osnovnog pojasa (tj. Narančasti trag koji je uglavnom zatamnjen plavim valnim oblikom):

Demodulacija

Kao što je rečeno na stranici s AM modulacijom, operacija množenja koja se koristi za izvođenje amplitudne modulacije ima za posljedicu prijenos spektra osnovnog pojasa u pojas koji okružuje pozitivnu nosivu frekvenciju (+ fC) i negativnu frekvenciju nosača (–fC). 

Stoga, amplitudnu modulaciju možemo smatrati pomicanjem izvornog spektra prema fC, a fC prema dolje. Zatim slijedi da će množenje moduliranog signala s nosačkom frekvencijom vratiti spektar u prvobitni položaj - tj. Pomaknut će spektar prema dolje fC tako da je opet centriran oko 0 Hz.

Opcija 1: Umnožavanje i filtriranje
Sljedeća shema LTspice uključuje demodulacijski proizvoljni izvor napona ponašanja; B2 množi AM signal od strane nosača.

 

I evo rezultata:

To definitivno ne izgleda ispravno. Ako zumiramo, vidimo sljedeće:

A to otkriva problem. Nakon amplitudne modulacije, spektar osnovnog pojasa se koncentrira oko + fC. Umnožavanje AM valnog oblika s nosačem pomiče spektar osnovnog opsega do 0 Hz, ali ga također prebacuje na 2fC (u ovom slučaju 200 MHz), jer (kao što je gore navedeno) množenje pomiče postojeći spektar prema fC i prema fC ,

Jasno je, dakle, da samo množenje nije dovoljno za pravilnu demodulaciju. Potrebno nam je umnožavanje i niskopropusni filter; filter suzbija spektar koji je pomaknut do 2fC. Sljedeća shema uključuje RC niskopropusni filtar s frekvencijom isključivanja od ~ 1.5 MHz.

A evo i demoduliranog signala:

Ova je tehnika zapravo složenija nego što se čini zato što faza valnog oblika nosača-frekvencija mora biti sinkronizirana s fazom nosača odašiljača. To će se dalje raspravljati na stranici 5 ovog poglavlja (Razumijevanje kvadraturne demontaže).

Opcija 2: Vršni detektor

Kao što gore možete vidjeti na crtežu koji prikazuje AM valni oblik (plavo) i pomaknuti valni oblik osnovnog pojasa (narančasto), pozitivni dio AM „omotnice“ odgovara signalu osnovnog pojasa. 

Izraz "omotnica" odnosi se na promjene nosača u sinusnoj amplitudi (nasuprot varijacijama trenutne vrijednosti samog oblika vala). Ako bismo nekako uspjeli izvući pozitivan dio AM omotača, mogli bismo reproducirati signal opsega bez upotrebe množitelja.

Ispada da je prilično lako pretvoriti pozitivnu omotnicu u normalan signal. Počinjemo s vršnim detektorom, koji je samo dioda, a zatim kondenzator. 

Dioda provodi kad je ulazni signal najmanje ~ 0.7 V iznad napona na kondenzatoru, a u protivnom djeluje poput otvorenog kruga. Dakle, kondenzator održava vršni napon: ako je trenutni ulazni napon niži od napona kondenzatora, napon kondenzatora se ne smanjuje, jer dioda obrnuto pristrana sprečava pražnjenje.

Međutim, ne želimo vršni detektor koji će zadržati vršni napon dugo vremena. Umjesto toga, želimo krug koji zadržava vrh u odnosu na visokofrekventne varijacije oblika valnog nosača, ali ne zadržava vrh u odnosu na varijacije niže frekvencije ovojnice. Drugim riječima, želimo vršni detektor koji vrh drži samo kratko vrijeme. 

To postižemo dodavanjem paralelnog otpora koji omogućuje kondenzator da se isprazni. (Ova vrsta kruga naziva se "nepropusnim vršnim detektorom", gdje se "nepropusan" odnosi na pravac pražnjenja koji pruža otpornik.) Otpor je odabran tako da je pražnjenje dovoljno sporo da se izgladi frekvencija nosača i dovoljno brzo da ne izglađuje frekvenciju omotnice.

Evo primjera nepropusnog vršnog detektora za demodulaciju AM-a:

Imajte na umu da sam pojačao AM signal za faktor pet kako bih povećao ulazni signal detektora u odnosu na napon diode. Sljedeći plan prikazuje opći rezultat koji pokušavamo postići detektorom vrhunskih vrhova.

Konačni signal pokazuje karakteristiku očekivanog punjenja / pražnjenja:




Niskopropusni filter može se upotrijebiti za izglađivanje ovih varijacija.

rezime

* U LTspiceu, proizvoljni izvor napona ponašanja može se koristiti za stvaranje AM valnog oblika.

* AM valni oblici mogu se demodulirati pomoću množitelja, a zatim filtra niskog prolaza.

* Jednostavniji (i jeftiniji) pristup je upotreba nepropusnog vršnog detektora, tj. Vršnog detektora s paralelnim otporom koji kondenzatoru omogućuje pražnjenje odgovarajućom brzinom.

Ostavite poruku 

Lista Poruka