Како да демоделирате FM Waveform

Демодулација на радиофреквенција
Дознајте за две техники за враќање на сигналот од основната ширина од носач на фреквенција.

Модулацијата на фреквенција нуди подобри перформанси во однос на модулацијата на амплитудата, но малку е потешко да се извлечат оригиналните информации од ФМ-бранова форма. Постојат неколку различни начини за демоделирање на FM; на оваа страница ќе разговараме за две. Едно од овие е прилично јасна, а другата е посложена.

Создавање на сигналот
Како во Како да ја демоделираме AM Waveform, ние ќе го користиме LTspice за да ја истражиме демоделацијата на FM и уште еднаш треба прво да извршиме модулација на фреквенција, така што ќе имаме нешто за демодулирање. 

Ако ја погледнете страницата на модулацијата на аналогни фреквенции, ќе видите дека математичкиот однос е помалку директен од оној на амплитудната модулација. 

Со AM, едноставно додадовме неутрализирање и потоа извршивме обично множење. Со FM, треба да додаваме константно различни вредности на количината во рамките на синусна (или косинусна) функција, и згора на тоа, овие континуирано варирани вредности не се сигнал за база на врски, туку интеграл на сигналот за база.

Како резултат на тоа, не можеме да генерираме ФМ-бранова форма користејќи произволен извор на напон во однесувањето и едноставен математички однос, како што направивме со АМ. Излегува дека, всушност, е полесно да се генерира FM сигнал. Едноставно ја користиме SFFM опцијата за нормален извор на напон:

Следното „коло“ е сè што ни е потребно за создавање на ФМ-бранова форма што се состои од носач од 10 MHz и синусоидален база на сигнал од 1 MHz:




Забележете дека индексот на модулација е пет; повисок индекс на модулација го олеснува прегледувањето на варијациите на фреквенцијата. Следната заговор ја покажува брановата форма создадена од изворот на напон SFFM.

Демодулација: High-Pass филтер
Првата техника за демоделација која ќе ја разгледаме започнува со филтер со висок пас. 'Llе претпоставиме дека се занимаваме со теснопојасен ФМ. Треба да го дизајнираме филтерот со висок премин така што слабеењето значително ќе се разликува во рамките на фреквенцискиот опсег чија ширина е двојно поголема од широчината на опсегот на сигналот за основната ширина. Ајде да го разгледаме овој концепт подетално.

Примениот FM сигнал ќе има спектар што е во центарот на фреквенцијата на носачот. Ширината на спектарот е приближно еднаква на двојно од широчината на опсегот на сигналот за основната лента; факторот на два резултати од менувањето на позитивните и негативните фреквенции на базата на врски и е „приближно“ еднаков затоа што интеграцијата применета на сигналот за база на врски може да влијае на формата на модулираниот спектар. 

Така, најниската фреквенција во модулираниот сигнал е приближно еднаква на носачот фреквенција минус најголема фреквенција во сигналот за база на врски, а највисоката фреквенција во модулираниот сигнал е приближно еднаква на фреквенцијата на носачот плус најголема фреквенција во сигналот за основно опсег.

Нашиот филтер со висок премин треба да има одговор на фреквенцијата што предизвикува најниска фреквенција во модулираниот сигнал да се ослабне значително повеќе од најголемата фреквенција во модулираниот сигнал. Ако го примениме овој филтер на FM форма, каков ќе биде резултатот? Willе биде вакво нешто:

Оваа заговор ја покажува и оригиналната ФМ-форма на бранова должина и високо-проследената брановидна форма, за целите на споредбата. Следната заговор ја прикажува само филтрираната бранова форма, така што ќе можете да ја видите појасно.

Со примена на филтерот, ја претворивме модулацијата на фреквенцијата во модулација на амплитудата. Ова е удобен пристап кон демодулацијата на FM, затоа што ни овозможува да извлечеме корист од колото-детекторско коло, кое е развиено за употреба со амплитудна модулација. Филтерот што се користи за производство на оваа бранова форма не беше ништо повеќе од високо-премин RC со фреквенција на отсекување приближно еднаков на фреквенцијата на носачот.

Бучава за амплитуди

Едноставноста на оваа шема за демоделација природно нè тера да размислиме дека не е опција со највисоки перформанси, и всушност овој пристап има голема слабост: тој е чувствителен на варијации на амплитудата. 

Пренесениот сигнал ќе има постојан плик бидејќи модулацијата на фреквенцијата не вклучува промени во амплитудата на носачот, но добиениот сигнал нема да има постојан плик, бидејќи амплитудата неизбежно влијае на изворите на грешка.

Како резултат на тоа, не можеме да дизајнираме прифатлив FM демодулатор едноставно со додавање на високо-додатен филтер во демоделаторот AM. Исто така, ни треба ограничувач, што е коло што ги ублажува варијациите на амплитудата со ограничување на примениот сигнал до одредена амплитуда. 

Постоењето на овој едноставен и ефикасен лек за варијации на амплитудата му овозможува на ФМ да ја одржи својата поголема (во споредба со АМ) робусност против бучавата на амплитудата: Не можеме да користиме ограничувач со сигнали AM, бидејќи ограничувањето на амплитудата ги расипува информациите кодирани во превозникот. FM, од друга страна, ги кодира сите информации во временските карактеристики на пренесениот сигнал.

Демодулација: Јамка заклучена со фази
Може да се користи фазно заклучена јамка (PLL) за создавање комплексно, но со високи перформанси коло за демоделација на FM. PLL може да „заклучи на“ фреквенцијата на влезната бранова форма. Ова го прави тоа со комбинирање на фазен детектор, низок премин филтер (ака „филтер за јамка“) и осцилатор контролиран на напон (VCO) во систем на негативно повратни информации, како што следува:

Откако ќе се заклучи PLL, може да создаде излезен синусоид што следи варијации на фреквенцијата во влезниот синусоид. Оваа излезна бранова форма ќе биде земена од излезот на VCO. 

Како и да е, во апликацијата FM-демодулатор, не ни треба излезен синусоид што има иста фреквенција како влезен сигнал. Наместо тоа, ние го користиме излезот од филтерот за јамка како демоделиран сигнал. Ајде да погледнеме зошто тоа е можно.

Фазен детектор произведува сигнал што е пропорционален на фазата разлика помеѓу влезната бранова форма и излезот на VCO. Филтерот за јамка го измазнува овој сигнал, кој потоа станува контролен сигнал за VCO. 

Така, ако фреквенцијата на влезниот сигнал постојано се зголемува и се намалува, контролниот сигнал VCO треба да се зголеми и намали соодветно за да се обезбеди дека излезната фреквенција на VCO останува еднаква на влезната фреквенција. Со други зборови, излезот на јамката филтер е сигнал чии варијации на амплитудата соодветствуваат на варијациите на влезно-фреквенцијата. Ова е како PLL остварува демоделација на фреквенцијата.

Резиме

* Во LTspice, синусоид модулиран со фреквенција може да се генерира со употреба на опцијата SFFM за стандардни извори на напон.

* Едноставна и ефективна техника за демоделација на FM вклучува висок филтер за пренесување (за конверзија FM-во-AM) проследено со AM демодулатор.

* На FM демодулатор, врз основа на филтерот со висок премин, му претходи ограничувач за да спречи варијации на амплитудата да придонесат во грешка во демоделираниот сигнал.

* Може да се користи фазно заклучена јамка за да се постигне FM демоделација со високи перформанси. Употребата на PLL со интегрално коло го прави овој пристап помалку комплекс отколку што изгледа.

Остави порака 

Список со пораки