демодуляція сигналів
Демодуляція АМ-сигналів може виконуватися декількома способами. Найпростіший спосіб - двохнапівперіодне детектування (обчислення модуля сигналу) з наступним згладжуванням отриманих однополярним імпульсів несучої фільтром низьких частот.
На рис. 12 наведено приклад зміни однотональний амплітудно-модульованого сигналу при детектуванні. Параметри представленого сигналу: несуча частота 30 Гц, частота модуляції 3 Гц, коефіцієнт модуляції М = 1.
Як видно на малюнку, при детектуванні модульованого сигналу, він стає однополярним, переходить на основну несучу частоту 2wo і зменшується по енергії майже в 5 разів. Основна частина енергії (понад 4/5) трансформується в область низьких частот і розподіляється між постійної складової і виділеної гармонікою сигналу модуляції. Між постійної складової і виділеної гармонікою енергія розподіляється в залежності від значення коефіцієнта модуляції М. При М = 1 енергії рівні, при М = 0 (за відсутності сигналу модуляції) вся енергія переходить в енергію постійної складової.
Крім цих складових з'являються також 2-а, 3-я і вищі гармоніки детектированного модульованого сигналу. Енергія другої гармоніки не перевищує 2%, а інших і зовсім незначна.
Демодулятори сигналу виділяють після детектування тільки низькочастотний інформаційний сигнал і пригнічують всі інші частоти, включаючи постійну складову. Очевидно також, що в разі перемодуляціі сигналу вихідний інформаційний сигнал буде відновлюватися з помилкою.
Інший поширений метод - синхронне детектування. При синхронному детектуванні модульований сигнал множиться на опорне коливання з частотою несучого коливання. Без урахування фазових кутів коливань:
Як випливає з цього виразу, сигнал розділяється на два доданків, перше з яких повторює вихідний сигнал, що модулює, а друге повторює модульований сигнал на подвоєною частоті 2wо. На рис. 13 приведено візуальне зіставлення двухполуперіодного і синхронного детектування, яке наочно показує практично повну подібність процесів. Але форма нової несучої при синхронному детектуванні є чистою гармонікою, на відміну від двухполуперіодного детектування, де нова несуча хвиля явно містить додаткові гармоніки вищих частот.
Фізичний сенс амплітуди сигналів після демодуляції подібний спектру двухполуперіодного детектування, але однозначно співвідноситься зі спектром вхідного модульованого сигналу: амплітуди гармонік модульованого сигналу на частоті 2wо в два рази менше амплітуд вхідного сигналу, постійна складова дорівнює амплітуді несучої частоти wo і не залежить від глибини модуляції, амплітуда інформаційного демодульованого сигналу в 2 рази менше амплітуди вихідного сигналу, що модулює. Чудовою особливістю синхронного детектування є повна незалежність від глибини модуляції, т. Е. Коефіцієнт модуляції сигналу може бути більше 1.
При зсуві фази опорного коливання на Dw щодо несучої частоти, вихідний сигнал демодулятора виявляється помноженим на косинус фазової помилки:
y (t) = U (t) cos (wo t) cos (wo tDj) = ½ U (t) cos (-Dj) + ½ U (t) cos (2wo tDj).
Амплітуда сигналу також можуть впливати, а при Dw = p / 2 стає рівною нулю.
При зсуві частоти між несучим і опорним коливаннями сигнал демодулятора виявляється помноженим на гармонійнеколивання з різницевої частотою:
y (t) = U (t) cos (wo t) cos (wo t-Dw) = ½ U (t) cos (-Dwt) + ½ U (t) cos ((2wo Dw) t),
при цьому вихідний сигнал демодулятора починає пульсувати (beat - биття) з частотою биття Dw.