एएम वेवफॉर्म को डीमोड्यूलेट कैसे करें

रेडियो फ्रीक्वेंसी डिमॉड्यूलेशन
दो सर्किटों के बारे में जानें जो एक आयाम-संग्राहक वाहक संकेत से मूल जानकारी निकाल सकते हैं।

इस बिंदु पर हम जानते हैं कि मॉड्यूलेशन जानबूझकर एक साइनसॉइड को संशोधित करने को संदर्भित करता है जैसे कि यह ट्रांसमीटर से रिसीवर तक कम आवृत्ति की जानकारी ले सकता है। हमने विभिन्न तरीकों से संबंधित कई विवरणों को कवर किया है - वाहक तरंग में आयाम, आवृत्ति, चरण, एनालॉग, डिजिटल-एन्कोडिंग जानकारी।

लेकिन डेटा को एक संचरित संकेत में एकीकृत करने का कोई कारण नहीं है यदि हम प्राप्त संकेत से उस डेटा को नहीं निकाल सकते हैं, और यही कारण है कि हमें डीमॉड्यूलेशन का अध्ययन करने की आवश्यकता है। 

डिमॉड्यूलेशन सर्किटरी कुछ के रूप में सरल से संशोधित शिखर डिटेक्टर के रूप में जटिल से कुछ के रूप में समवर्ती चतुर्भुज डाउनकंवर के रूप में एक डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर द्वारा परिष्कृत परिष्कृत डिकोडिंग एल्गोरिदम के साथ संयुक्त रूप से होती है।

सिग्नल बनाना
हम एएम तरंग को डिमोड्यूलेट करने के लिए तकनीकों का अध्ययन करने के लिए एलटीस्पाइस का उपयोग करेंगे। लेकिन इससे पहले कि हम डिमॉड्यूलेट करें हमें कुछ ऐसा चाहिए जो मॉड्यूलेटेड हो।

AM मॉड्यूलेशन पृष्ठ में, हमने देखा कि AM तरंग बनाने के लिए चार चीजों की आवश्यकता होती है। सबसे पहले, हमें एक बेसबैंड तरंग और एक वाहक तरंग की आवश्यकता है। फिर हमें एक सर्किट की आवश्यकता होती है जो बेसबैंड सिग्नल में एक उपयुक्त डीसी ऑफसेट जोड़ सकता है। 

और अंत में, हमें एक गुणक की आवश्यकता है, क्योंकि आयाम मॉड्यूलेशन के अनुरूप गणितीय संबंध वाहक द्वारा स्थानांतरित बेसबैंड सिग्नल को गुणा कर रहा है।

निम्नलिखित LTspice सर्किट एक AM तरंग उत्पन्न करेगा।

* V1 एक 1 मेगाहर्ट्ज साइन वेव वोल्टेज स्रोत है जो मूल बेसबैंड सिग्नल प्रदान करता है।

* V3 वाहक के लिए 100 मेगाहर्ट्ज साइन लहर पैदा करता है।

* ऑप-एम्प सर्किट एक स्तरीय शिफ्टर है (यह इनपुट आयाम को आधे से कम कर देता है)। V1 से आने वाला संकेत एक साइन लहर है जो -1 V से +1 V तक स्विंग करता है, और op-amp का आउटपुट एक साइन लहर है जो 0 V से +1 V तक स्विंग करता है।

* बी 1 एक "मनमाना व्यवहार वोल्टेज स्रोत है।" इसका "मान" फ़ील्ड एक स्थिर के बजाय एक सूत्र है; इस मामले में सूत्र वाहक तरंग द्वारा गुणा किए गए स्थानांतरित बेसबैंड सिग्नल है। इस तरह बी 1 का उपयोग आयाम मॉड्यूलेशन करने के लिए किया जा सकता है।

यहाँ स्थानांतरित बेसबैंड सिग्नल है:

और यहाँ आप देख सकते हैं कि एएम भिन्नता बेसबैंड सिग्नल के अनुरूप कैसे होती है (अर्थात, नारंगी ट्रेस जो ज्यादातर ब्लू वेव द्वारा अस्पष्ट है):

Demodulation

जैसा कि AM मॉड्यूलेशन पृष्ठ में चर्चा की गई है, आयाम मॉड्यूलेशन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले गुणन ऑपरेशन में सकारात्मक वाहक आवृत्ति (+ fC) और नकारात्मक वाहक आवृत्ति (–fC) के आसपास बेसबैंड स्पेक्ट्रम को एक बैंड में स्थानांतरित करने का प्रभाव होता है। 

इस प्रकार, हम आयाम मॉड्यूलेशन के बारे में सोच सकते हैं क्योंकि मूल स्पेक्ट्रम को एफसी द्वारा ऊपर की ओर और एफसी द्वारा नीचे की ओर स्थानांतरित किया जा सकता है। इसके बाद, यह है कि वाहक आवृत्ति द्वारा संशोधित सिग्नल को गुणा करने से स्पेक्ट्रम वापस अपनी मूल स्थिति में स्थानांतरित हो जाएगा - यानी, यह स्पेक्ट्रम को एफसी द्वारा नीचे की ओर शिफ्ट कर देगा, जैसे कि यह एक बार फिर 0 हर्ट्ज के आसपास केंद्रित है।

विकल्प 1: गुणन और फ़िल्टरिंग
निम्नलिखित LTspice योजनाबद्ध में एक मनमाने ढंग से व्यवहार वोल्टेज स्रोत डिमोडलिंग शामिल है; बी 2 वाहक द्वारा एएम सिग्नल को गुणा करता है।

 

और यहाँ परिणाम है:

यह निश्चित रूप से सही नहीं लगता है। यदि हम ज़ूम इन करते हैं, तो हम निम्नलिखित देखते हैं:

और इससे समस्या का पता चलता है। आयाम मॉड्यूलेशन के बाद, बेसबैंड स्पेक्ट्रम + एफसी के आसपास केंद्रित है। वाहक द्वारा AM तरंग को गुणा करते हुए बेसबैंड स्पेक्ट्रम को 0 हर्ट्ज तक शिफ्ट किया जाता है, लेकिन यह इसे 2fC (इस मामले में 200 मेगाहर्ट्ज) तक भी स्थानांतरित कर देता है, क्योंकि (जैसा कि ऊपर कहा गया है) गुणन एफसी द्वारा मौजूदा स्पेक्ट्रम को fc और डाउन से ऊपर ले जाता है ।

यह स्पष्ट है कि तब, उचित बहुविकल्पी के लिए यह गुणन पर्याप्त नहीं है। हमें क्या चाहिए गुणा और एक कम-पास फ़िल्टर; फ़िल्टर उस स्पेक्ट्रम को दबा देता है जिसे 2fC तक स्थानांतरित कर दिया गया था। निम्नलिखित योजनाबद्ध में ~ 1.5 मेगाहर्ट्ज की कटऑफ आवृत्ति के साथ एक आरसी कम-पास फिल्टर शामिल है।

और यहाँ demodulated संकेत है:

यह तकनीक वास्तव में अधिक जटिल है क्योंकि यह प्रतीत होता है क्योंकि रिसीवर के वाहक-आवृत्ति तरंग के चरण को ट्रांसमीटर के वाहक के चरण के साथ सिंक्रनाइज़ किया जाना चाहिए। इस अध्याय के पृष्ठ 5 में (चतुष्कोणीय समझ को समझना) पर आगे चर्चा की गई है।

विकल्प 2: पीक डिटेक्टर

जैसा कि आप ऊपर दिए गए प्लॉट में देख सकते हैं जो AM तरंग (नीले रंग में) और शिफ्ट किए गए बेसबैंड वेवफॉर्म (नारंगी में) को दिखाता है, AM "लिफाफे" का सकारात्मक भाग बेसबैंड सिग्नल से मेल खाता है। 

"लिफाफा" शब्द का अर्थ है साइनसॉइडल आयाम में वाहक की विविधताएं (जैसा कि स्वयं तरंग के तात्कालिक मूल्य में भिन्नता के विपरीत है)। अगर हम किसी तरह एएम लिफाफे के सकारात्मक हिस्से को निकाल सकते हैं, तो हम एक गुणक का उपयोग किए बिना बेसबैंड सिग्नल को पुन: पेश कर सकते हैं।

यह पता चला है कि सकारात्मक लिफाफे को सामान्य संकेत में परिवर्तित करना काफी आसान है। हम एक चोटी डिटेक्टर के साथ शुरू करते हैं, जो कि एक डायोड है जिसके बाद कैपेसिटर है। 

डायोड संधारित्र पर वोल्टेज से कम से कम ~ 0.7 V ऊपर इनपुट सिग्नल का संचालन करता है, और अन्यथा यह एक खुले सर्किट की तरह कार्य करता है। इस प्रकार, संधारित्र शिखर वोल्टेज को बनाए रखता है: यदि वर्तमान इनपुट वोल्टेज संधारित्र वोल्टेज से कम है, तो संधारित्र वोल्टेज कम नहीं होता है क्योंकि रिवर्स-बायस्ड डायोड निर्वहन को रोकता है।

हालाँकि, हम एक पीक डिटेक्टर नहीं चाहते हैं जो कि पीक वोल्टेज को लंबे समय तक बनाए रखेगा। इसके बजाय, हम एक सर्किट चाहते हैं जो वाहक तरंग के उच्च-आवृत्ति भिन्नता के सापेक्ष शिखर को बनाए रखता है, लेकिन लिफाफे की निचली-आवृत्ति भिन्नता के सापेक्ष शिखर को बनाए नहीं रखता है। दूसरे शब्दों में, हम एक चोटी डिटेक्टर चाहते हैं जो केवल थोड़े समय के लिए चोटी रखता है। 

हम इसे समानांतर प्रतिरोध जोड़कर पूरा करते हैं जो संधारित्र को निर्वहन करने की अनुमति देता है। (इस प्रकार के सर्किट को "लीकी पीक डिटेक्टर" कहा जाता है, जहां "लीकी" अवरोधक द्वारा प्रदान किए गए डिस्चार्ज पथ को संदर्भित करता है।) प्रतिरोध को इस तरह चुना जाता है कि डिस्चार्ज वाहक की आवृत्ति को सुचारू रूप से पूरा करने के लिए धीमा हो और पर्याप्त तेजी से हो। लिफाफा आवृत्ति को सुचारू नहीं।

यहाँ एएम डीमोडुलेशन के लिए एक लीक पीक डिटेक्टर का एक उदाहरण दिया गया है:

ध्यान दें कि मैंने डायोड के फॉरवर्ड वोल्टेज के सापेक्ष पीक डिटेक्टर के इनपुट सिग्नल को बड़ा बनाने के लिए एएम सिग्नल को पांच के एक कारक से बढ़ाया है। निम्नलिखित कथानक सामान्य परिणाम को व्यक्त करता है जिसे हम लीक पीक डिटेक्टर के साथ हासिल करने की कोशिश कर रहे हैं।

अंतिम संकेत अपेक्षित चार्ज / डिस्चार्ज विशेषता प्रदर्शित करता है:




इन बदलावों को शांत करने के लिए एक कम-पास फिल्टर का उपयोग किया जा सकता है।

सारांश

* LTspice में, एक मनमाना व्यवहार वोल्टेज स्रोत का उपयोग AM तरंग बनाने के लिए किया जा सकता है।

* एएम तरंगों को कम-पास फिल्टर के बाद एक गुणक का उपयोग करके ध्वस्त किया जा सकता है।

* एक सरल (और कम-लागत) दृष्टिकोण एक टपका हुआ चोटी डिटेक्टर का उपयोग करना है, अर्थात, समानांतर प्रतिरोध के साथ एक चोटी डिटेक्टर जो कि संधारित्र को उचित दर पर निर्वहन करने की अनुमति देता है।

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