Демодуляция амплитудно-модулированных сигналов

Если умножить амплитудно-модулированный сигнал на его составляющую несущей частоты, то часть полученных спектральных составляющих будет содержать исходный информационный сигнал. Одним из способов подобного перемножения является применение устройства с квадратичной характеристикой. Наличие квадратичной составляющей передаточной функции приводит к перемножению компоненты несущей частоты с соответствующей компонентой модулированного сигнала. В результате появляется немодулированная компонента. Частоте не требуется никаких компонент модулирующего сигнала, кроме компоненты несущей.

Наиболее часто для демодуляции слабых амплитудно-модулированных сигналов в качестве устройства с квадратичной передаточной характеристикой используется полупроводниковый диод. В этом случае диод работает в режиме малых токов, т.е. все время остается в открытом состоянии.

На рисунке 8.4 показана схема, которая используется для реализации другого метода демодуляции амплитудно-модулированных сигналов. В этом случае диод работает в режиме больших токов. Входное напряжение растягивается в соответствии с передаточной функцией таким образом, что диод начинает непрерывно пеключаться из проводящего состояния в непроводящее, и наоборот. Схема реагирует на огибающую (образованную положительными или отрицатёльными полупериодами, в зависимости от включения диода) принятого сигнала и поэтому носит название детектора огибающей.

Рисунок 8.4 Диодный детектор

Опишем работу такой схемы, считая для упрощения, что диод идеальный и его сопротивление бесконечно в режиме отсечки и равно нулю в открытом состоянии. В течение положительного полупериода напряжения модулированного сигнала диод открыт и напряжение на конденсаторе равняется . Постоянная времени RС специально подбирается достаточно большой по сравнению с периодом модулированного сигнала. Когда напряжение на входе схемы начинает падать, конденсатор не может разрядиться через закрытый диод, а благодаря большой величине постоянной времени напряжение на нем не может повторять форму входного напряжения. В результате конденсатор сравнительно медленно разряжается через сопротивление R. График напряжения изображен на рисунке 8.5.

Результатом последующей низкочастотной фильтрации, которая убирает высокочастотную рябь, является демодулированный (восстановленный) сигнал. Его форма с большой степенью точности повторяет форму огибающей, которая фактически эквивалентна модулирующему сигналу. Однако, если постоянная времени выбрана слишком большой, мы столкнемся с явлением, которое называется срезанием отрицательных пиков и приводит к искажениям сигнала (рисунок 8.6).

Рисунок 8.5 Напряжение на выходе диодного детектора

Рисунок 8.6 Срезание отрицательных пиков

Значение постоянной времени, необходимое для нормальной работы демодулятора, зависит от скорости изменения формы огибающей принятого сигнала. Эта скорость, в свою очередь, определяется глубиной модуляции n и частотой модулирующего сигнала. Величина этой постоянной в идеальном случае должна равняться

(8.4)

где - круговая частота

Это соотношение в целом справедливо для небольших значений n.