Bir FM dalğa şəklini necə dağıtmaq olar

Radio Tezliyi Demodulyasiyası
Tezlik modulyasiya edilmiş bir daşıyıcıdan baza zolağının siqnalını bərpa etmək üçün iki üsul haqqında məlumat əldə edin.

Tezlik modulyasiyası amplituda modulyasiyasından daha yaxşı bir performans təqdim edir, ancaq bir orijinal məlumatı bir FM dalğasından çıxarmaq bir qədər çətindir. FM-ni demodulyasiya etməyin bir neçə fərqli yolu var; bu səhifədə ikisini müzakirə edəcəyik. Bunlardan biri olduqca sadədir, digəri daha mürəkkəbdir.

Siqnal yaratmaq
AM Waveform-u necə Demodulyasiya etməkdə olduğu kimi, FM demodulyasiyasını araşdırmaq üçün LTspice-dən istifadə edəcəyik və demodulyasiya etmək üçün bir şey əldə etməyimiz üçün ilk növbədə tezlik modulyasiyasını etməliyik. 

Analog tezlik modulyasiyasındakı səhifəyə yenidən baxsanız, riyazi əlaqənin amplituda modulyasiyasından daha az sadə olduğunu görərsiniz. 

AM ilə biz sadəcə bir ofset əlavə etdik və sonra adi vurma həyata keçirdik. FM ilə bir sinus (və ya kosin) funksiyasının içərisindəki kəmiyyətə davamlı dəyişən dəyərlər əlavə etməliyik və bundan sonra daim dəyişən dəyərlər bant zolağı siqnalının əvəzinə bazis siqnalının tərkib hissəsidir.

Nəticədə, AM ilə etdiyimiz kimi, ixtiyari bir davranış gərginliyi mənbəyindən və sadə bir riyazi əlaqədən istifadə edərək bir FM dalğası yarada bilmirik. Bir FM siqnalını yaratmaq həqiqətən daha asan olduğu ortaya çıxır. SFFM seçimini normal bir gərginlik mənbəyi üçün istifadə edirik:

Aşağıdakı "dövrə", 10 MHz bir daşıyıcıdan və 1 MHz sinusoidal bazis siqnalından ibarət bir FM dalğası yaratmaq üçün lazım olan bütün şeylərdir:




Qeyd edək ki, modulyasiya indeksi beşdir; daha yüksək bir modulyasiya indeksi tezlik dəyişkənliyini görməyi asanlaşdırır. Aşağıdakı süjet, SFFM voltaj mənbəyinin yaratdığı dalğa formasını göstərir.

Demodulyasiya: Yüksək ötürücü filtr
Baxacağımız ilk demodulyasiya texnikası yüksək ötürücü filtrdən başlayır. Dar lentli FM ilə məşğul olduğumuzu güman edəcəyik. Yüksək ötürücü filtri elə tərtib etməliyik ki, gərginlik eni baza siqnalının bant genişliyindən iki dəfə çox olan bir tezlik diapazonunda əhəmiyyətli dərəcədə dəyişəcəkdir. Bu konsepsiyanı daha dərindən araşdıraq.

Alınan FM siqnalında daşıyıcı tezliyi ətrafında mərkəzləşmiş bir spektr olacaqdır. Spektrin eni baza siqnalının bant genişliyinə təxminən iki dəfə bərabərdir; müsbət və mənfi baza bant tezliklərinin dəyişməsindən iki nəticə amili və "təxminən" bərabərdir, çünki baza bant siqnalına tətbiq olunan inteqrasiya modulyasiya edilmiş spektrin formasına təsir göstərə bilər. 

Beləliklə, modulyasiya olunmuş siqnalın ən aşağı tezliyi, bazis siqnalında ən yüksək tezlik minus daşıyıcı tezliyinə bərabərdir və modulyasiya olunan siqnaldakı ən yüksək tezlik təxminən daşıyıcı tezliyinə və baza bant siqnalında ən yüksək tezlikə bərabərdir.

Yüksək ötürücü filtrimizdə modulyasiya edilmiş siqnalın ən aşağı tezliyinin modulyasiya edilmiş siqnalın ən yüksək tezliyindən xeyli dərəcədə daha çox tutulmasına səbəb olan tezlik reaksiyasına ehtiyacı var. Bu filtri FM dalğa formasına tətbiq etsək, nəticəsi nə olacaq? Bu kimi bir şey olacaq:

Bu süjet müqayisə məqsədləri üçün həm orijinal FM dalğa formasını, həm də yüksək ötürücüdən süzülən dalğa formasını göstərir. Növbəti süjet yalnız süzülmüş dalğa formasını göstərir ki, onu daha aydın görə biləsiniz.

Filtr tətbiq edərək tezlik modulyasiyasını amplituda modulyasiyasına çevirdik. Bu, FM demodulyasiyasına rahat bir yanaşmadır, çünki bizə amplituda modulyasiyası ilə istifadə üçün hazırlanmış zərf-detektor dövriyyəsindən faydalanmağa imkan verir. Bu dalğa formasını istehsal etmək üçün istifadə olunan filtr, daşıyıcı tezliyinə təxminən bərabər olan kəsmə tezliyi olan RC yüksək ötürmədən başqa bir şey deyildi.

Amplituda səs-küy

Bu demodulyasiya sxeminin sadəliyi təbii olaraq bizi ən yüksək effektiv seçim olmadığını düşünməyə vadar edir və əslində bu yanaşmanın böyük bir zəifliyi var: amplituda dəyişkənliyinə həssasdır. 

Ötürülən siqnal sabit bir zərfə sahib olacaq, çünki tezlik modulyasiyasında daşıyıcının amplitüdündə dəyişiklik olmur, ancaq qəbul edilən siqnal sabit bir zərfə sahib olmayacaq, çünki amplitüd səhv mənbələrdən təsirlənir.

Nəticə etibarilə, bir AM demodulyatoruna yüksək ötürücü filtr əlavə etməklə məqbul FM demodulyatoru hazırlaya bilmərik. Alınan siqnalı müəyyən bir amplituda məhdudlaşdıraraq amplitüd dəyişikliyini yumşaldan bir dövrə olan bir məhdudlaşdırıcıya ehtiyacımız var. 

Amplituda dəyişkənliyinə qarşı bu sadə və effektiv vasitənin mövcudluğu FM-nin amplituda səs-küyünə qarşı daha möhkəmliyini təmin etməyə imkan verir: AM siqnalları ilə məhdudlaşdırıcı istifadə edə bilmərik, çünki amplitüdün məhdudlaşdırılması daşıyıcıda kodlanan məlumatları pozur. Digər tərəfdən FM, ötürülən siqnalın müvəqqəti xüsusiyyətlərindəki bütün məlumatları kodlayır.

Demodulyasiya: Faza kilidli döngə
Faz kilidli bir döngə (PLL) FM-nin demodulyasiyası üçün mürəkkəb, lakin yüksək effektiv bir dövrə yaratmaq üçün istifadə edilə bilər. Bir PLL, gələn dalğa formasının tezliyini "bağlaya" bilər. Bunu bir faza detektoru, aşağı keçid filtri (aka "loop filter") və gərginliklə idarə olunan osilatoru (VCO) mənfi rəy sisteminə birləşdirməklə edir:

PLL kilidləndikdən sonra, gələn sinusoiddə tezlik dəyişkənliyini izləyən bir çıxış sinusoidini yarada bilər. Bu çıxış dalğa forması VCO-nun çıxışından götürüləcəkdir. 

Bir FM-demodulator tətbiqində, giriş siqnalı ilə eyni tezliyə malik bir çıxış sinusoidinə ehtiyac duymuruq. Bunun əvəzinə, döngə filtrindən çıxan nəticəni demodülatlı bir siqnal olaraq istifadə edirik. Bunun niyə mümkün olduğuna baxaq.

Faza detektoru, daxil olan dalğa forması və VCO çıxışı arasındakı faza fərqinə mütənasib bir siqnal istehsal edir. Döngü filtri bu siqnalı hamarlaşdırır, sonra VCO üçün nəzarət siqnalı olur. 

Beləliklə, daxil olan siqnalın tezliyi daim artır və azalırsa, VCO nəzarət siqnalının VCO çıxış tezliyinin giriş tezliyinə bərabər qalmasını təmin etmək üçün müvafiq olaraq artırmaq və azaltmaq lazımdır. Başqa sözlə, döngə filtrinin çıxışı amplituda dəyişkənliyi giriş-tezlik dəyişkənliyinə uyğun gələn bir siqnaldır. Bir PLL, tezlik demodulyasiyasını necə yerinə yetirir.

xülasə

* LTspice'də, standart gərginlik mənbələri üçün SFFM seçimindən istifadə edərək bir tezlik modulyasiya edilmiş sinusoid meydana gələ bilər.

* Sadə və effektiv FM demodulyasiya üsulu AM demodülatörünün ardınca yüksək ötürücü filtr (FM-to-AM dönüşüm üçün) daxildir.

* Yüksək ötürücü filtrə əsaslanan FM demodülatörü amplitüd dəyişikliyinin demodülat siqnalına səhvə yol verməməsi üçün məhdudlaşdırıcıdan əvvəldir.

* Fazalı kilidli bir döngə yüksək performanslı FM demodulyasiyasına nail olmaq üçün istifadə edilə bilər. Integrated circuit PLL-lərin istifadəsi bu yanaşmanı görünə biləcəyindən daha mürəkkəb edir.

Mesaj yaz 

Message siyahısı