Komunikacja analogowa - Demodulatory FM
W tym rozdziale omówimy demodulatory, które demodulują falę FM. Następujące dwie metody demodulują falę FM.
- Metoda dyskryminacji częstotliwości
- Metoda dyskryminacji fazowej
Metoda dyskryminacji częstotliwości
Wiemy, że równanie fali FM to
$$ s \ left (t \ right) = A_c \ cos \ left (2 \ pi f_ct + 2 \ pi k_f \ int m \ left (t \ right) dt \ right) $$
Zróżnicuj powyższe równanie w odniesieniu do 't”.
$$ \ frac {ds \ left (t \ right)} {dt} = -A_c \ left (2 \ pi f_c + 2 \ pi k_fm \ left (t \ right) \ right) \ sin \ left (2 \ pi f_ct + 2 \ pi k_f \ int m \ left (t \ right) dt \ right) $$
Możemy napisać $ - \ sin \ theta $ jako $ \ sin \ left (\ theta -180 ^ 0 \ right) $.
$$ \ Rightarrow \ frac {ds (t)} {dt} = A_c \ left (2 \ pi f_c + 2 \ pi k_fm \ left (t \ right) \ right) \ sin \ left (2 \ pi f_ct + 2 \ pi k_f \ int m \ left (t \ right) dt-180 ^ 0 \ right) $$
$$ \ Rightarrow \ frac {ds (t)} {dt} = A_c \ left (2 \ pi f_c \ right) \ left [1+ \ left (\ frac {k_f} {k_c} \ right) m \ left ( t \ right) \ right] \ sin \ left (2 \ pi f_ct + 2 \ pi k_f \ int m \ left (t \ right) dt-180 ^ 0 \ right) $$
W powyższym równaniu człon amplitudy przypomina obwiednię fali AM, a człon kątowy - kąt fali FM. Tutaj naszym wymaganiem jest sygnał modulujący $ m \ left (t \ right) $. Stąd możemy go odzyskać z obwiedni fali AM.
Poniższy rysunek przedstawia schemat blokowy demodulatora FM wykorzystującego metodę dyskryminacji częstotliwości.
Ten schemat blokowy składa się z elementu różniczkującego i detektora obwiedni. Różnicowanie służy do konwersji fali FM na kombinację fali AM i fali FM. Oznacza to, że przekształca zmiany częstotliwości fali FM na odpowiadające im zmiany napięcia (amplitudy) fali AM. Znamy działanie wykrywacza obwiedni. Wytwarza demodulowany sygnał wyjściowy fali AM, która jest niczym innym jak sygnałem modulującym.
Metoda dyskryminacji fazowej
Poniższy rysunek przedstawia schemat blokowy demodulatora FM wykorzystującego metodę dyskryminacji fazy.
Ten schemat blokowy składa się z mnożnika, filtra dolnoprzepustowego i oscylatora sterowanego napięciem (VCO). VCO wytwarza sygnał wyjściowy $ v \ left (t \ right) $, którego częstotliwość jest proporcjonalna do napięcia sygnału wejściowego $ d \ left (t \ right) $. Początkowo, gdy sygnał $ d \ left (t \ right) $ wynosi zero, wyreguluj VCO, aby wytworzyć sygnał wyjściowy $ v \ left (t \ right) $, mający częstotliwość nośną i przesunięcie fazowe $ -90 ^ 0 $ w odniesieniu do sygnału nośnej.
Fala FM $ s \ left (t \ right) $ i wyjście VCO $ v \ left (t \ right) $ są stosowane jako dane wejściowe mnożnika. Mnożnik wytwarza sygnał wyjściowy zawierający składową o wysokiej częstotliwości i składową o niskiej częstotliwości. Filtr dolnoprzepustowy eliminuje składową o wysokiej częstotliwości i wytwarza na wyjściu tylko składową o niskiej częstotliwości.
Ta składowa o niskiej częstotliwości zawiera tylko różnicę fazową związaną z członem. Stąd otrzymujemy sygnał modulujący $ m \ left (t \ right) $ z tego wyjścia filtra dolnoprzepustowego.