कैसे एक एफएम तरंग डिमॉड्यूलेट करने के लिए

रेडियो फ्रीक्वेंसी डिमॉड्यूलेशन
बेसबैंड सिग्नल को आवृत्ति-संग्राहक वाहक से पुनर्प्राप्त करने के लिए दो तकनीकों के बारे में जानें।

फ़्रिक्वेंसी मॉड्यूलेशन आयाम मॉड्यूलेशन पर बेहतर प्रदर्शन प्रदान करता है, लेकिन एफएम तरंग से मूल जानकारी निकालना कुछ हद तक अधिक कठिन है। एफएम को ध्वस्त करने के कुछ अलग तरीके हैं; इस पृष्ठ में हम दो पर चर्चा करेंगे। इनमें से एक काफी सीधा है, और दूसरा अधिक जटिल है।

सिग्नल बनाना
जैसे कि एएम वेवफॉर्म को डीमोड्यूलेट करने के लिए, हम एफएम डिमॉड्यूलेशन का पता लगाने के लिए एलटीस्पाइस का उपयोग करेंगे, और एक बार फिर हमें पहले आवृत्ति मॉड्यूलेशन करने की आवश्यकता है ताकि हमारे पास डिमॉड्यूलेट करने के लिए कुछ हो। 

यदि आप एनालॉग आवृत्ति मॉडुलन पर पृष्ठ पर वापस देखते हैं, तो आप देखेंगे कि गणितीय संबंध आयाम मॉड्यूलेशन की तुलना में कम सीधा है। 

AM के साथ, हमने बस एक ऑफसेट जोड़ा और फिर साधारण गुणन किया। एफएम के साथ, हमें साइन (या कोसाइन) फ़ंक्शन के अंदर मात्रा में लगातार भिन्न मूल्यों को जोड़ने की आवश्यकता है, और इसके अलावा, ये लगातार भिन्न मान बेसबैंड सिग्नल नहीं हैं, बल्कि बेसबैंड सिग्नल के अभिन्न अंग हैं।

नतीजतन, हम एक मनमाना व्यवहार वोल्टेज स्रोत और एक सरल गणितीय संबंध का उपयोग करके एक एफएम तरंग उत्पन्न नहीं कर सकते हैं, जैसा कि हमने एएम के साथ किया था। हालांकि, यह पता चलता है कि वास्तव में एक एफएम सिग्नल उत्पन्न करना आसान है। हम सामान्य वोल्टेज स्रोत के लिए SFFM विकल्प का उपयोग करते हैं:

निम्नलिखित "सर्किट" एक एफएम तरंग बनाने के लिए आवश्यक है जिसमें एक 10 मेगाहर्ट्ज वाहक और 1 मेगाहर्ट्ज साइनसॉइडल बेसबैंड सिग्नल शामिल है:




ध्यान दें कि मॉड्यूलेशन इंडेक्स पांच है; एक उच्च मॉड्यूलेशन इंडेक्स आवृत्ति भिन्नताओं को देखना आसान बनाता है। निम्नलिखित कथानक SFFM वोल्टेज स्रोत द्वारा निर्मित तरंग को दर्शाता है।

डिमॉड्यूलेशन: हाई-पास फ़िल्टर
पहली डिमॉड्यूलेशन तकनीक जिसे हम देखेंगे वह एक उच्च-पास फिल्टर के साथ शुरू होती है। हम मान लेंगे कि हम संकरी एफएम के साथ काम कर रहे हैं। हमें हाई-पास फिल्टर को डिजाइन करने की आवश्यकता है ताकि क्षीणन एक आवृत्ति बैंड के भीतर काफी भिन्न हो जाएगा जिसकी चौड़ाई बेसबैंड सिग्नल की बैंडविड्थ से दोगुनी है। आइए इस अवधारणा को अधिक अच्छी तरह से देखें।

प्राप्त एफएम सिग्नल में एक स्पेक्ट्रम होगा जो वाहक आवृत्ति के आसपास केंद्रित होता है। स्पेक्ट्रम की चौड़ाई बेसबैंड सिग्नल की बैंडविड्थ से लगभग दोगुनी है; सकारात्मक और नकारात्मक बेसबैंड आवृत्तियों के स्थानांतरण से दो परिणामों का कारक है, और यह "लगभग" बराबर है क्योंकि बेसबैंड सिग्नल पर लागू एकीकरण संग्राहक स्पेक्ट्रम के आकार को प्रभावित कर सकता है। 

इस प्रकार, संग्राहक सिग्नल में सबसे कम आवृत्ति लगभग वाहक आवृत्ति के बराबर होती है जो बेसबैंड सिग्नल में उच्चतम आवृत्ति होती है, और संग्राहक सिग्नल में उच्चतम आवृत्ति लगभग वाहक आवृत्ति और बेसबैंड सिग्नल में उच्चतम आवृत्ति के बराबर होती है।

हमारे उच्च-पास फिल्टर की एक आवृत्ति प्रतिक्रिया की आवश्यकता होती है जो संग्राहक सिग्नल में सबसे कम आवृत्ति का कारण बनता है जिसे संग्राहक सिग्नल में उच्चतम आवृत्ति की तुलना में काफी अधिक देखा जाता है। यदि हम इस फ़िल्टर को FM तरंग पर लागू करते हैं, तो परिणाम क्या होगा? यह कुछ इस तरह होगा:

यह प्लॉट मूल एफएम तरंग और उच्च-पास-फ़िल्टर किए गए तरंग दोनों को तुलना के प्रयोजनों के लिए दिखाता है। अगला प्लॉट सिर्फ फ़िल्टर किए गए तरंग को दिखाता है, ताकि आप इसे और अधिक स्पष्ट रूप से देख सकें।

फ़िल्टर लागू करके, हमने आवृत्ति मॉडुलन को आयाम मॉड्यूलेशन में बदल दिया है। यह एफएम डिमॉड्यूलेशन के लिए एक सुविधाजनक दृष्टिकोण है, क्योंकि यह हमें लिफाफा-डिटेक्टर सर्किट्री से लाभ उठाने की अनुमति देता है जिसे आयाम मॉडुलन के साथ उपयोग के लिए विकसित किया गया है। इस तरंग का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जाने वाला फिल्टर आरसी हाई-पास से ज्यादा कुछ नहीं था, जो वाहक आवृत्ति के बराबर एक कटऑफ आवृत्ति के साथ था।

आयाम शोर

इस डिमॉड्यूलेशन स्कीम की सादगी स्वाभाविक रूप से हमें लगता है कि यह उच्चतम प्रदर्शन विकल्प नहीं है, और वास्तव में इस दृष्टिकोण में एक बड़ी कमजोरी है: यह आयाम भिन्नताओं के प्रति संवेदनशील है। 

संचरित संकेत में एक स्थिर लिफाफा होगा क्योंकि आवृत्ति मॉड्यूलेशन में वाहक के आयाम में परिवर्तन शामिल नहीं है, लेकिन प्राप्त संकेत में निरंतर लिफाफा नहीं होगा क्योंकि आयाम त्रुटि स्रोतों से अनिवार्य रूप से प्रभावित होता है।

नतीजतन, हम केवल एएम डेमोडुलेटर के लिए एक उच्च-पास फिल्टर जोड़कर एक स्वीकार्य एफएम डेमोडुलेटर डिज़ाइन नहीं कर सकते हैं। हमें एक सीमक की भी आवश्यकता होती है, जो एक सर्किट है जो प्राप्त सिग्नल को एक निश्चित आयाम तक सीमित करके आयाम भिन्नता को कम करता है। 

आयाम विविधताओं के लिए इस सरल और प्रभावी उपाय का अस्तित्व एफएम को आयाम शोर के खिलाफ अपनी अधिक से अधिक (एएम की तुलना में) बनाए रखने में सक्षम बनाता है: हम एएम संकेतों के साथ एक सीमक का उपयोग नहीं कर सकते क्योंकि आयाम को सीमित करने से वाहक में एन्कोडेड जानकारी दूषित हो जाती है। दूसरी ओर, एफएम, संचरित संकेत की लौकिक विशेषताओं में सभी सूचनाओं को कूटबद्ध करता है।

डिमॉड्यूलेशन: फेज-लॉक्ड लूप
एक चरण बंद लूप (पीएलएल) का उपयोग एफएम डिमॉड्यूलेशन के लिए एक जटिल लेकिन उच्च प्रदर्शन सर्किट बनाने के लिए किया जा सकता है। एक पीएलएल आने वाली तरंग की आवृत्ति "लॉक ऑन" कर सकता है। यह एक चरण डिटेक्टर, एक कम-पास फिल्टर (उर्फ "लूप फिल्टर"), और एक वोल्टेज-नियंत्रित थरथरानवाला (VCO) को एक नकारात्मक-प्रतिक्रिया प्रणाली में मिलाकर निम्नानुसार करता है:

पीएलएल के लॉक होने के बाद, यह एक आउटपुट साइनसॉइड बना सकता है जो आने वाले साइनसॉइड में आवृत्ति भिन्नताओं का अनुसरण करता है। यह आउटपुट वेवफॉर्म VCO के आउटपुट से लिया जाएगा। 

एक FM-demodulator एप्लिकेशन में, हालांकि, हमें आउटपुट साइनसॉइड की आवश्यकता नहीं है जिसमें इनपुट सिग्नल के समान आवृत्ति हो। इसके बजाय, हम लूप फिल्टर से आउटपुट को डिमोड्यूलेटेड सिग्नल के रूप में उपयोग करते हैं। आइए देखें कि यह क्यों संभव है।

चरण डिटेक्टर एक संकेत पैदा करता है जो आने वाले तरंग और VCO के आउटपुट के बीच चरण के अंतर के समानुपाती होता है। लूप फ़िल्टर इस संकेत को सुचारू करता है, जो तब VCO के लिए नियंत्रण संकेत बन जाता है। 

इस प्रकार, यदि आवक संकेत की आवृत्ति लगातार बढ़ रही है और घट रही है, तो यह सुनिश्चित करने के लिए VCO नियंत्रण संकेत को बढ़ाना और घटाना है कि VCO आउटपुट आवृत्ति इनपुट आवृत्ति के बराबर बनी रहे। दूसरे शब्दों में, लूप फिल्टर का आउटपुट एक संकेत है जिसका आयाम भिन्नता इनपुट-आवृत्ति भिन्नताओं के अनुरूप है। यह कैसे एक PLL आवृत्ति demodulation पूरा करता है।

सारांश

* LTspice में, मानक वोल्टेज स्रोतों के लिए SFFM विकल्प का उपयोग करके एक आवृत्ति-संग्राहक साइनसॉइड उत्पन्न किया जा सकता है।

* एक सरल और प्रभावी एफएम डिमॉड्यूलेशन तकनीक में एएम डेमोडुलेटर के बाद एक उच्च-पास फिल्टर (एफएम-टू-एएम रूपांतरण के लिए) शामिल है।

* एक उच्च-पास-फिल्टर-आधारित एफएम डीमोडुलेटर को एक सीमक द्वारा पूर्व-निर्धारित विविधता को त्रुटि को योगदान करने से रोकने के लिए सीमांकित द्वारा पूर्ववर्ती है।

* एक चरण-लॉक लूप का उपयोग उच्च-प्रदर्शन एफएम डिमॉड्यूलेशन प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है। एकीकृत-सर्किट पीएलएल का उपयोग इस दृष्टिकोण को कम जटिल बनाता है जितना कि यह प्रतीत हो सकता है।

एक संदेश छोड़ें 

संदेश सूची