כיצד לפענח צורת גל AM

פרוטוקול תדרים ברדיו
למדו על שני מעגלים שיכולים לחלץ את המידע המקורי מאותת מנשא בעל מווסת משרעת.

בנקודה זו אנו יודעים שמודולציה מתייחסת לשינוי מכוון של סינוס כך שיכול לשאת מידע על תדרים נמוכים משדר ומקלט. כמו כן כיסינו פרטים רבים הקשורים לשיטות השונות - משרעת, תדר, שלב, אנלוגי, דיגיטלי - של מידע קידוד בגל נשאות.

אך אין שום סיבה לשלב נתונים בסיגנל המשודר אם איננו יכולים לחלץ את הנתונים מהאות שהתקבלה, וזו הסיבה שאנו צריכים ללמוד פרודוקציה. 

מעגלי הדמולציה נעים ממשהו פשוט כמו גלאי שיא ששונו למשהו מורכב כמו המרה מרובעת קוהרנטית בשילוב עם אלגוריתמי פענוח מתוחכמים המבוצעים על ידי מעבד אותות דיגיטלי.

יצירת האות
אנו נשתמש ב- LTspice כדי ללמוד טכניקות לפורמט של צורת גל AM. אבל לפני שאנחנו מורידים את הדודולציה אנו זקוקים למשהו שמווסת.

בדף המודולציה של AM ראינו שצריך לארבעה דברים כדי ליצור צורת גל AM. ראשית, אנו זקוקים לצורת גל בסיסית ולצורת גל מנשא. ואז אנו זקוקים למעגל שיכול להוסיף קיזוז DC מתאים לאות של קו הבסיס. 

ולבסוף, אנו זקוקים למכפיל, מכיוון שהקשר המתמטי המתאים לאפנון המשרעת מכפיל את אות הרצועה הבסיס המוזז על ידי המוביל.

מעגל LTspice הבא יפיק צורת גל AM.

* V1 הוא מקור מתח גל סינוס של 1 מגה הרץ המספק את האות המקורי של קו הבסיס.

* V3 מייצר גל סינוס של 100 מגה הרץ עבור המוביל.

* מעגל מגבר ה- OP הוא מחלף מפלס (הוא גם מקטין את משרעת הכניסה בחצי). האות שמגיע מ- V1 הוא גל סינוס שמסתובב מ- –1 V ל- +1 V, והפלט של מגבר ה- OP הוא גל סינוס שמתנדנד בין 0 V ל- +1 V.

* B1 הוא "מקור מתח התנהגותי שרירותי." שדה "הערך" שלו הוא נוסחה ולא קבוע; במקרה זה הנוסחה היא האות המופשטת של בסיס הבסיס כפול צורת הגל המוביל. בדרך זו ניתן להשתמש ב- B1 לביצוע אפנון משרעת.

להלן האות המופנית של קו הבסיס:

וכאן תוכלו לראות כיצד הווריאציות של AM תואמות את אות קו הבסיס (כלומר, העקר הכתום שמסתיר בעיקר על ידי צורת הגל הכחולה):

Demodulation

כפי שנדון בדף המודולציה של AM, פעולת הכפל המשמשת לביצוע אפנון משרעת משפיעה על העברת הספקטרום לרצועת הבסיס ללהקה המקיפה את תדר הספק החיובי (+ fC) ואת תדר הספק השלילי (–fC). 

לפיכך, אנו יכולים לחשוב על אפנון המשרעת כמעביר את הספקטרום המקורי כלפי מעלה על ידי fC ומטה על ידי fC. יוצא איפוא כי הכפלת האות המווסת בתדר המוביל תעביר את הספקטרום בחזרה למקומו המקורי - כלומר, הוא יעביר את הספקטרום כלפי מטה על ידי fC כך שהוא יתרכז שוב סביב 0 הרץ.

אפשרות 1: כפל וסינון
הסכימה הבאה של LTspice כוללת מקור מתח התנהגותי שרירותי לפירוק; B2 מכפיל את אות AM על ידי הספק.

 

והנה התוצאה:

זה בהחלט לא נראה נכון. אם אנו מתקרבים, אנו רואים את הדברים הבאים:

וזה חושף את הבעיה. לאחר אפנון משרעת, הספקטרום הקשור לבסיס מתרכז סביב + fC. הכפלת צורת הגל AM על ידי המוביל מעבירה את הספקטרום של בסיס הבסיס ל 0 הרץ, אך היא גם מעבירה אותו ל 2fC (במקרה זה 200 מגה הרץ), מכיוון (כאמור לעיל) הכפל מניע את הספקטרום הקיים למעלה על ידי fC ומטה על ידי fC .

ברור אם כן, כי הכפל לבדו אינו מספיק לצורך פרודוקציה ראויה. מה שאנחנו צריכים זה כפל ומסנן נמוך-מעבר; המסנן מדכא את הספקטרום שהועבר ל 2fC. התוכנית הבאה כוללת מסנן מעבר נמוך של RC עם תדר ניתוק של ~ 1.5 מגהרץ.

והנה האות שפורק:

טכניקה זו היא למעשה מסובכת יותר מכפי שהיא נראית מכיוון שצריך לסנכרן את שלב צורת הגל של תדר הספק של המקלט עם שלב המוביל של המשדר. זה נדון בהמשך בעמוד 5 לפרק זה (הבנת פרודוקולציה של ריבוע).

אפשרות 2: גלאי שיא

כפי שניתן לראות לעיל בעלילה המציגה את צורת הגל AM (בצבע כחול) ואת צורת הגל המוסטת המוסטת (בכתום), החלק החיובי של "מעטפת AM" תואם את אות הרצועה. 

המונח "מעטפה" מתייחס לשונות של המנשא במשרעת הסינוסואיד (לעומת הווריאציות בערך המיידי של צורת הגל עצמה). אם היינו יכולים לחלץ איכשהו את החלק החיובי של מעטפת AM, היינו יכולים לשחזר את אות הרצועה מבלי להשתמש במכפיל.

מסתבר שדי קל להמיר את המעטפה החיובית לאות רגיל. נתחיל בגלאי שיא, שהוא רק דיודה ואחריו קבל. 

הדיודה מוליכה כאשר אות הכניסה נמצא לפחות ~ 0.7 וולט מעל המתח בקבל, ובמידה אחרת הוא פועל כמו מעגל פתוח. לפיכך, הקבל שומר על מתח השיא: אם מתח הכניסה הנוכחי נמוך ממתח הקבל, מתח הקבלים אינו יורד מכיוון שהדיודה המוטה לאחור מונעת פריקה.

עם זאת, אנו לא רוצים גלאי שיא שישמור על מתח השיא למשך זמן רב. במקום זאת, אנו רוצים מעגל השומר על השיא ביחס לשונות בתדרים הגבוהים של צורת הגל המוביל, אך אינו שומר על השיא ביחס לשונות בתדר התחתון של המעטפה. במילים אחרות, אנו רוצים גלאי שיא המחזיק את הפסגה רק לפרק זמן קצר. 

אנו משיגים זאת על ידי הוספת התנגדות מקבילה המאפשרת לקבל את הקבל. (סוג זה של מעגל מכונה "גלאי שיא דולף", כאשר "דולף" מתייחס לנתיב הפריקה שמספק הנגד.) ההתנגדות נבחרת כך שהפריקה איטית מספיק בכדי להחליק את תדר המוביל ומהיר מספיק כדי לא להחליק את תדירות המעטפה.

הנה דוגמא לגלאי שיא דולף לפירוק AM:

שימו לב שהגברתי את אות AM בפקטור של חמש על מנת להגדיל את אות הכניסה של גלאי השיא ביחס למתח הקדימה של הדיודה. העלילה הבאה מעבירה את התוצאה הכללית שאנו מנסים להשיג באמצעות גלאי הפסגה הדולף.

האות הסופי מציג את מאפיין הטעינה / פריקה הצפוי:




ניתן להשתמש במסנן בעל מעבר נמוך כדי להחליק את הווריאציות הללו.

<br> סיכום

* ב- LTspice ניתן להשתמש במקור מתח התנהגותי שרירותי ליצירת צורת גל AM.

ניתן לפענח צורות גל של AM באמצעות מכפיל ואחריו פילטר לעבור נמוך.

* גישה פשוטה יותר (ובעלות נמוכה יותר) היא להשתמש בגלאי שיא דולף, כלומר, גלאי שיא עם התנגדות מקבילה המאפשר לפרוק קבלים בקצב מתאים.

השאר הודעה 

רשימת הודעות