Αποδιαμόρφωση Συχνότητας

Η διαμόρφωση είναι η διαδικασία κωδικοποίησης πληροφοριών σε ένα μεταδιδόμενο σήμα, ενώ η αποδιαμόρφωση εξάγει πληροφορίες από ένα μεταδιδόμενο σήμα. Αυτή η αποδιαμόρφωση ονομάζεται επίσης ανίχνευση FM ή διάκριση FM. Επιπλέον, αυτός ο όρος χρησιμοποιείται συχνά σε παλαιότερα κυκλώματα και τεχνολογία. Η αποδιαμόρφωση FM παίζει αναπόσπαστο ρόλο στη λήψη σημάτων που διαμορφώνονται με συχνότητα. Αυτό το άρθρο επεξεργάζεται την έννοια της αποδιαμόρφωσης συχνότητας.

Τι είναι η έννοια της αποδιαμόρφωσης συχνότητας;

Η αποδιαμόρφωση συχνότητας είναι το αντίστροφο της διαμόρφωσης συχνότητας. Το αρχικό σήμα διαμόρφωσης λαμβάνεται ως έξοδος μετά την αποδιαμόρφωση. Μετά τη λήψη, το φιλτράρισμα και την ενίσχυση του σήματος, η αρχική διαμόρφωση από τον φορέα πρέπει να ανακτηθεί. Αυτό είναι γνωστό ως αποδιαμόρφωση ή ανίχνευση.

Τα κυκλώματα αποδιαμορφωτή FM μπορούν να βρεθούν σε οποιονδήποτε δέκτη FM, συμπεριλαμβανομένων των δεκτών εκπομπής, των αμφίδρομων ραδιόφωνων, όπως τα φορητά ραδιόφωνα και των φορητών ραδιόφωνων που χρησιμοποιούν FM, και οποιουδήποτε δέκτη που χρησιμοποιεί διαμόρφωση συχνότητας.

Πώς να αποδιαμορφώσετε ένα κύμα;

Πρέπει να ακολουθήσουμε μερικές τεχνικές για να αποδιαμορφώσουμε ένα κύμα. Οι μέθοδοι αναφέρονται παρακάτω.

Δημιουργία κυματομορφής

Δεν μπορούμε να δημιουργήσουμε μια κυματομορφή FM με μια αυθαίρετη πηγή τάσης συμπεριφοράς και μια απλή μαθηματική σχέση όπως κάναμε με την AM. Ωστόσο, αποδεικνύεται ότι η δημιουργία ενός σήματος FM είναι απλούστερη.

Διέλευση από το φίλτρο High Pass

Η πρώτη μέθοδος αποδιαμόρφωσης που θα εξετάσουμε ξεκινά με ένα φίλτρο υψηλής διέλευσης. Θα υποθέσουμε ότι μιλάμε για FM στενής ζώνης (συζητείται εν συντομία σε αυτή τη σελίδα). Χρησιμοποιήστε μια σχεδίαση υψηλοπερατού φίλτρου έτσι ώστε η εξασθένηση να ποικίλλει σημαντικά εντός μιας ζώνης συχνοτήτων διπλάσιο από το πλάτος του σήματος της ζώνης βάσης.

Η απόκριση συχνότητας του υψηλοπερατού φίλτρου μας πρέπει να είναι τέτοια ώστε η χαμηλότερη συχνότητα στο διαμορφωμένο σήμα να εξασθενεί σημαντικά περισσότερο από την υψηλότερη συχνότητα στο διαμορφωμένο σήμα.

Μετατρέψαμε τη διαμόρφωση συχνότητας σε διαμόρφωση πλάτους χρησιμοποιώντας το φίλτρο. Αυτός είναι ένας χρήσιμος τρόπος αποδιαμόρφωσης FM επειδή μας δίνει τη δυνατότητα να χρησιμοποιούμε κύκλωμα ανιχνευτή φακέλου σχεδιασμένο για χρήση με διαμόρφωση πλάτους. Το φίλτρο που χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία αυτής της κυματομορφής ήταν απλώς ένα RC high-pass με συχνότητα αποκοπής κοντά στο φέρον σήμα.

Χρήση του αποδιαμορφωτή βρόχου κλειδώματος φάσης

Ένας βρόχος κλειδώματος φάσης (PLL) χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ενός περίπλοκου αλλά υψηλής απόδοσης βρόχου αποδιαμόρφωσης FM. Η ένταση μιας εισερχόμενης κυματομορφής μπορεί να «κλειδωθεί» από ένα PLL. Αυτό επιτυγχάνεται συνδυάζοντας έναν ανιχνευτή φάσης, ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης (επίσης γνωστό ως "φίλτρο βρόχου") και έναν ταλαντωτή ελεγχόμενης τάσης (VCO) σε ένα σύστημα αρνητικής ανάδρασης.

Ο ανιχνευτής φάσης παράγει ένα σήμα ανάλογο με τη διαφορά φάσης μεταξύ της εισερχόμενης κυματομορφής και της εξόδου VCO. Το φίλτρο βρόχου εξομαλύνει αυτό το σήμα, το οποίο στη συνέχεια χρησιμεύει ως σήμα ελέγχου του VCO. Ως αποτέλεσμα, εάν η ένταση των σημάτων εισόδου αυξάνεται και μειώνεται συνεχώς, το σήμα ελέγχου VCO πρέπει επίσης να αυξάνεται και να μειώνεται για να παραμείνει η συχνότητα εξόδου VCO ίση με τη συχνότητα εισόδου.

Τύποι αποδιαμορφωτή

Μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφοροι τύποι αποδιαμορφωτών για τη δημιουργία ενός αποδιαμορφωμένου κύματος. Μερικά από αυτά τα κύματα χρησιμοποιήθηκαν όταν τα ραδιόφωνα κατασκευάζονταν από διακριτές συσκευές. Ωστόσο, στις μέρες μας, οι αποδιαμορφωτές PLL είναι πιο διάσημοι. Παραθέτουμε μερικά από αυτά παρακάτω.

• Αποδιαμορφωτής αργής ανίχνευσης

Αυτή είναι μια στοιχειώδης μορφή αποδιαμόρφωσης FM που εξαρτάται από την ακρίβεια του δέκτη να παρέχει αποδιαμόρφωση. Είναι αναποτελεσματικό και χρησιμοποιείται μόνο όταν ο δέκτης δεν υποστηρίζει FM.

Αυτή η μέθοδος ανίχνευσης FM έχει πολλά μειονεκτήματα:η καμπύλη επιλεκτικότητας του ραδιοφώνου θα είναι μη γραμμική, με αποτέλεσμα την παραμόρφωση. ο δέκτης θα είναι ευαίσθητος στις διακυμάνσεις του πλάτους και ούτω καθεξής.

• Αποδιαμορφωτής ανιχνευτή ραδιοφώνου

Όταν χρησιμοποιήθηκαν διακριτά εξαρτήματα σε ραδιόφωνα τρανζίστορ, αυτός ο τύπος ανιχνευτή χρησιμοποιήθηκε ευρέως. Ο ανιχνευτής αναλογίας απαιτούσε τη χρήση ενός μετασχηματιστή με τρίτη περιέλιξη για τη δημιουργία ενός πρόσθετου σήματος που μετατοπίστηκε φάση για τη διαδικασία αποδιαμόρφωσης. Ο ανιχνευτής αναλογίας κατασκευάστηκε με δύο διόδους και μερικές αντιστάσεις και πυκνωτές.

Παρά την εξαιρετική του απόδοση, ο ανιχνευτής FM αναλογίας ήταν ακριβός λόγω του μετασχηματιστή που χρησιμοποιήθηκε. Αυτοί οι αποδιαμορφωτές FM ήταν ακριβοί στην κατασκευή επειδή όλα τα στοιχεία με σύρμα είναι πιο ακριβά από τις αντιστάσεις και τους πυκνωτές. Μετά την εισαγωγή της τεχνολογίας ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, όπου μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν διαφορετικά κυκλώματα, ο ανιχνευτής αναλογίας χρησιμοποιήθηκε σπάνια. Ωστόσο, ήταν καλός ερμηνευτής τότε.

• Τετραγωνικός ανιχνευτής FM

Στα ολοκληρωμένα κυκλώματα ραδιοφώνου FM, ο ανιχνευτής τετράγωνου FM χρησιμοποιείται πλέον ευρέως. Είναι απλό στη ρύθμιση και προσφέρει εξαιρετικά αποτελέσματα. Η μορφή σύμπτωσης τετραγωνισμού του αποδιαμορφωτή FM είναι απλή για ενσωμάτωση σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα και μπορεί να προστεθεί σχεδόν χωρίς επιπλέον κόστος.

Ως αποτέλεσμα, είναι μια εξαιρετικά ελκυστική επιλογή για μοντέρνα σχέδια δεκτών. Πολλά ολοκληρωμένα κυκλώματα που έχουν σχεδιαστεί για να παρέχουν τη λειτουργικότητα ενός πλήρους δέκτη ή μιας λωρίδας IF περιλαμβάνουν ανιχνευτή τετραγωνισμού/ ανιχνευτή συμπτώσεων, επιτρέποντας την προσθήκη αποδιαμόρφωσης FM στον τελικό δέκτη σχεδόν χωρίς κόστος.

Συμπέρασμα

Η αποδιαμόρφωση συχνότητας είναι ένα κρίσιμο μέρος της διαδικασίας διαμόρφωσης. Χρησιμοποιείται στη λήψη ενός κύματος που διαμορφώνεται με συχνότητα. Μόλις ληφθεί το σήμα, φιλτραριστεί και τροποποιηθεί, αυτή η διαδικασία είναι απαραίτητη για την ανάκτηση της αρχικής διαμόρφωσης από τον φορέα.