Sut i Ddatblygu Tonffurf AC

Dadgodio Amledd Radio
Dysgwch am ddau gylched a all echdynnu'r wybodaeth wreiddiol o signal cludwr wedi'i modiwleiddio â osgled.

Ar y pwynt hwn rydym yn gwybod bod modiwleiddio yn cyfeirio at addasu sinwsoid yn fwriadol fel y gall gario gwybodaeth amledd is o drosglwyddydd i dderbynnydd. Rydym hefyd wedi ymdrin â llawer o fanylion sy'n ymwneud â'r gwahanol ddulliau - osgled, amledd, cyfnod, analog, digidol - o amgodio gwybodaeth mewn ton cludwr.

Ond nid oes unrhyw reswm i integreiddio data i signal a drosglwyddir os na allwn echdynnu'r data hwnnw o'r signal a dderbynnir, a dyma pam mae angen i ni astudio demodiwleiddio. 

Mae cylchedwaith dadgodio yn amrywio o rywbeth mor syml â synhwyrydd brig wedi'i addasu i rywbeth mor gymhleth ag israddio pedriant cydlynol wedi'i gyfuno ag algorithmau datgodio soffistigedig a berfformir gan brosesydd signal digidol.

Creu'r Arwydd
Byddwn yn defnyddio LTspice i astudio technegau ar gyfer demodiwleiddio tonffurf AC. Ond cyn i ni ddadraddio mae angen rhywbeth sydd wedi'i fodiwleiddio.

Yn nhudalen modiwleiddio AC, gwelsom fod angen pedwar peth i gynhyrchu tonffurf AC. Yn gyntaf, mae angen tonffurf band sylfaen a tonffurf cludwr arnom. Yna mae angen cylched arnom a all ychwanegu gwrthbwyso DC priodol i'r signal band sylfaen. 

Ac yn olaf, mae angen lluosydd arnom, gan fod y berthynas fathemategol sy'n cyfateb i fodiwleiddio osgled yn lluosi'r signal band sylfaen wedi'i symud â'r cludwr.

Bydd y gylched LTspice ganlynol yn cynhyrchu tonffurf AC.

* Mae V1 yn ffynhonnell foltedd tonnau sine 1 MHz sy'n darparu'r signal band sylfaen gwreiddiol.

* Mae V3 yn cynhyrchu ton sin 100 MHz ar gyfer y cludwr.

* Mae'r cylched op-amp yn symudwr gwastad (mae hefyd yn lleihau'r osgled mewnbwn hanner). Mae'r signal sy'n dod o V1 yn don sin sy'n siglo o –1 V i +1 V, ac mae allbwn yr op-amp yn don sin sy'n siglo o 0 V i +1 V.

* Mae B1 yn “ffynhonnell foltedd ymddygiad mympwyol.” Mae ei faes “gwerth” yn fformiwla yn hytrach na chyson; yn yr achos hwn y fformiwla yw'r signal band sylfaen symudol wedi'i luosi â tonffurf y cludwr. Yn y modd hwn gellir defnyddio B1 i berfformio modiwleiddio osgled.

Dyma'r signal band sylfaen wedi'i symud:

Ac yma gallwch weld sut mae'r amrywiadau AC yn cyfateb i'r signal band sylfaen (h.y., yr olrhain oren sy'n cael ei guddio gan y donffurf las yn bennaf):

Didfodyliad

Fel y trafodwyd ar dudalen modiwleiddio AC, mae'r gweithrediad lluosi a ddefnyddir i berfformio modiwleiddio osgled yn cael yr effaith o drosglwyddo'r sbectrwm band sylfaen i fand sy'n amgylchynu'r amledd cludwr positif (+ fC) a'r amledd cludwr negyddol (–fC). 

Felly, gallwn feddwl am fodiwleiddio osgled fel un sy'n symud y sbectrwm gwreiddiol i fyny gan fC ac i lawr gan fC. Mae'n dilyn, felly, y bydd lluosi'r signal wedi'i fodiwleiddio ag amledd y cludwr yn trosglwyddo'r sbectrwm yn ôl i'w safle gwreiddiol - hy, bydd yn symud y sbectrwm i lawr gan fC fel ei fod unwaith eto wedi'i ganoli o gwmpas 0 Hz.

Opsiwn 1: Lluosi a Hidlo
Mae'r sgematig LTspice canlynol yn cynnwys ffynhonnell foltedd ymddygiad mympwyol demodulating; Mae B2 yn lluosi'r signal AM â'r cludwr.

 

A dyma'r canlyniad:

Yn bendant, nid yw hyn yn edrych yn gywir. Os ydym yn chwyddo i mewn, gwelwn y canlynol:

Ac mae hyn yn datgelu'r broblem. Ar ôl modiwleiddio osgled, mae'r sbectrwm band sylfaen wedi'i ganoli o gwmpas + fC. Mae lluosi tonffurf yr AC â'r cludwr yn symud y sbectrwm band sylfaen i lawr i 0 Hz, ond mae hefyd yn ei symud hyd at 2fC (200 MHz yn yr achos hwn), oherwydd (fel y nodwyd uchod) mae lluosi yn symud y sbectrwm presennol i fyny gan fC ac i lawr gan fC .

Mae'n amlwg, felly, nad yw lluosi ar ei ben ei hun yn ddigonol ar gyfer demodiwleiddio priodol. Yr hyn sydd ei angen arnom yw lluosi a hidlydd pasio isel; mae'r hidlydd yn atal y sbectrwm a symudwyd hyd at 2fC. Mae'r sgematig canlynol yn cynnwys hidlydd pasio isel RC gydag amledd torri o ~ 1.5 MHz.

A dyma'r signal demodulated:

Mae'r dechneg hon mewn gwirionedd yn fwy cymhleth nag y mae'n ymddangos oherwydd mae'n rhaid cydamseru cam tonffurf amledd cludwr y derbynnydd â cham cludwr y trosglwyddydd. Trafodir hyn ymhellach ar dudalen 5 y bennod hon (Deall Demodiwleiddio Quadrature).

Opsiwn 2: Synhwyrydd Uchaf

Fel y gwelwch uchod yn y plot sy'n dangos tonffurf yr AC (mewn glas) a'r donffurf band sylfaen symudol (mewn oren), mae cyfran gadarnhaol “amlen” yr AC yn cyd-fynd â'r signal band sylfaen. 

Mae'r term “amlen” yn cyfeirio at amrywiadau'r cludwr mewn osgled sinwsoidaidd (yn hytrach na'r amrywiadau yng ngwerth ar unwaith y donffurf ei hun). Pe gallem rywsut dynnu cyfran gadarnhaol yr amlen AC, gallem atgynhyrchu'r signal band sylfaen heb ddefnyddio lluosydd.

Mae'n ymddangos ei bod yn eithaf hawdd trosi'r amlen gadarnhaol yn signal arferol. Dechreuwn gyda synhwyrydd brig, sef deuod yn unig ac yna cynhwysydd. 

Mae'r deuod yn dargludo pan fydd y signal mewnbwn o leiaf ~ 0.7 V uwchlaw'r foltedd ar y cynhwysydd, ac fel arall mae'n gweithredu fel cylched agored. Felly, mae'r cynhwysydd yn cynnal y foltedd brig: os yw'r foltedd mewnbwn cyfredol yn is na foltedd y cynhwysydd, nid yw foltedd y cynhwysydd yn lleihau oherwydd bod y deuod gogwydd gwrthdro yn atal rhyddhau.

Fodd bynnag, nid ydym am gael synhwyrydd brig a fydd yn cadw'r foltedd brig am gyfnod hir. Yn lle, rydym eisiau cylched sy'n cadw'r brig o'i gymharu ag amrywiadau amledd uchel tonffurf y cludwr, ond nad yw'n cadw'r brig o'i gymharu ag amrywiadau amledd is yr amlen. Hynny yw, rydyn ni eisiau synhwyrydd brig sy'n dal y brig am gyfnod byr yn unig. 

Rydym yn cyflawni hyn trwy ychwanegu gwrthiant cyfochrog sy'n caniatáu i'r cynhwysydd ollwng. (Gelwir y math hwn o gylched yn “synhwyrydd brig sy'n gollwng,” lle mae “leaky” yn cyfeirio at y llwybr gollwng a ddarperir gan y gwrthydd.) Dewisir y gwrthiant fel bod y gollyngiad yn ddigon araf i lyfnhau amledd y cludwr ac yn ddigon cyflym i peidio â llyfnhau amlder yr amlen.

Dyma enghraifft o synhwyrydd brig sy'n gollwng ar gyfer demodiwleiddio AC:

Sylwch fy mod wedi chwyddo'r signal AM gan ffactor o bump er mwyn gwneud signal mewnbwn y synhwyrydd brig yn fwy o'i gymharu â foltedd ymlaen y deuod. Mae'r plot canlynol yn cyfleu'r canlyniad cyffredinol yr ydym yn ceisio ei gyflawni gyda'r synhwyrydd brig sy'n gollwng.

Mae'r signal terfynol yn arddangos y nodwedd gwefru / rhyddhau disgwyliedig:




Gellid defnyddio hidlydd pasio isel i lyfnhau'r amrywiadau hyn.

Crynodeb

* Yn LTspice, gellir defnyddio ffynhonnell foltedd ymddygiad mympwyol i greu tonffurf AC.

* Gellir dadffurfio tonffurfiau AM gan ddefnyddio lluosydd ac yna hidlydd pasio isel.

* Dull symlach (a chost is) yw defnyddio synhwyrydd brig sy'n gollwng, hy, synhwyrydd brig ag ymwrthedd cyfochrog sy'n caniatáu i'r cynhwysydd ollwng ar gyfradd briodol.

Gadewch neges 

Rhestr negeseuon