Краткие теоретические сведения
Демодуляция сигналов
Цель работы–изучение принципов демодуляции амплитудномодулированных сигналов
Краткие теоретические сведения
Операция амплитудного детектирования прямо противоположна амплитудной модуляции. Имея на входе идеального детектора АИ-колебание uвх (t)=Umвх(1+М cost), следует получить на выходе низкочастотный сигнал uвых(t)=Umвыхcost, пропорциональный передаваемому сообщению. Эффективность работы детекторапринято оценивать коэффициентом детектирования
Kдет = Umвых/(MUmвх),
Равным отношению амплитуды низкочастотного сигнала на выходе к «размаху» изменения амплитуды высокочастотного сигнала на входе.
Можно осуществить детектирование, подав АМ-сигнал на безинерционный нелинейный элемент и предусмотрев последующую фильтрацию низкочастотных составляющих спектра.
Широко используется диодный детектор, особенно пригодный для работы с сигналами большого уровня. Такой детектор образован полследовательным соединением диода и параллельной RC-цепи, которая выполняет роль частотного фильтра. Паараметры RC- цепи выбирают согласно условиям
1/(0Сн) <<Rн , 1/(Сн).
Это означает, что для сигнала с частотой модуляции нагрузка детектора практически резистивна и ранв Rн, в то же время модуль сопротивления нагрузки, а значит, и коэффициент передачи системы на несщей 0 пренебрежимо мал.
Будем считать, что диод имеет кусочно-линейную ВАХ с нулевым напряжением начала:
I(u) = 0 при u<0 и i(u) = Su при u>0.
Для нормальной работы детектора необходимо, чтобы сопротивление резистора нагрузки Rн значительно превышало сопротивление диода в прямом направлении, т.е. чтобы SRн>>1. При этом получаем формулу для расчета коэффициента детектирования:
]
На рис. 1 приведен пример изменения однотонального амплитудно-модулированного сигнала при детектировании. Параметры представленного сигнала: несущая частота 30 Гц, частота модуляции 3 Гц, коэффициент модуляции М=1.
Как видно на рисунке, при детектировании модулированного сигнала, он становится однополярным, переходит на основную несущую частоту 2wo и уменьшается по энергии почти в 5 раз. Основная часть энергии (более 4/5) трансформируется в область низких частот и распределяется между постоянной составляющей и выделенной гармоникой сигнала модуляции. Между постоянной составляющей и выделенной гармоникой энергия распределяется в зависимости от значения коэффициента модуляции М. При М=1 энергии равны, при М=0 (в отсутствие сигнала модуляции) вся энергия переходит в энергию постоянной составляющей.
Кроме этих составляющих появляются также 2-я, 3-я и более высокие гармоники детектированного модулированного сигнала. Энергия второй гармоники не превышает 2%, а остальных и вовсе незначительна.
![]() |
Демодуляторы сигнала выделяют после детектирования только низкочастотный информационный сигнал и подавляют все остальные частоты, включая постоянную составляющую. Очевидно также, что в случае перемодуляции сигнала исходный информационный сигнал будет восстанавливаться с ошибкой.
Экспериментальная часть
Задание 1. Собрать схему диодного модулятора. Параметры предварительно рассчитать по заданным частотам и 0 (Рис.2).
Задание 2. Изучить форму продетектированного сигнала при разных значениях Cн..Зарисовать эпюру выходного напряжения.
Задание 3. При оптимальной постоянной нагрузки определить коэффициент детектирования.
Рис.2. Схема диодного детектора.