Demodulace -Demodulation
| Modulace propustného pásma |
|---|
 |
| Analogová modulace |
| Digitální modulace |
| Hierarchická modulace |
| Rozprostřené spektrum |
| Viz také |
Demodulace je extrahování původního signálu nesoucího informaci z nosné vlny . Demodulátor je elektronický obvod (nebo počítačový program v softwarově definovaném rádiu ) , který se používá k obnovení informačního obsahu z modulované nosné vlny. Existuje mnoho typů modulace , takže existuje mnoho typů demodulátorů. Výstup signálu z demodulátoru může představovat zvuk ( analogový zvukový signál ), obraz (analogový video signál ) nebo binární data ( digitální signál ).
Tyto termíny se tradičně používají ve spojení s rádiovými přijímači , ale mnoho dalších systémů používá mnoho druhů demodulátorů. Například v modemu , což je zkrácení termínů modulátor /demodulátor, se demodulátor používá k extrahování sériového digitálního datového toku z nosného signálu , který se používá k přenosu telefonní linkou , koaxiálním kabelem nebo optickým vláknem . .
Dějiny
Demodulace byla poprvé použita v rádiových přijímačích . V bezdrátových telegrafických rádiových systémech používaných během prvních 3 desetiletí rádia (1884–1914) vysílač nesděloval zvuk (zvuk), ale přenášel informace ve formě pulsů rádiových vln, které představovaly textové zprávy v Morseově abecedě . Přijímač tedy musel pouze detekovat přítomnost nebo nepřítomnost rádiového signálu a vydat cvaknutí. Zařízení, které to dělalo, se nazývalo detektor . První detektory byly coherery , jednoduchá zařízení, která fungovala jako spínač. Termín zaseknutý detektor se používal pro jiné typy demodulátorů a dodnes se používá pro demodulátor v rádiovém přijímači.
Prvním typem modulace používaným k přenosu zvuku přes rádiové vlny byla amplitudová modulace (AM), kterou vynalezl Reginald Fessenden kolem roku 1900. AM rádiový signál lze demodulovat jeho usměrněním , aby se odstranila jedna strana nosiče, a poté filtrací pro odstranění radiofrekvenční složka a ponechána pouze modulační audio složka. To je ekvivalentní detekci píku s vhodně dlouhou časovou konstantou. Amplituda obnovené zvukové frekvence se mění s modulujícím zvukovým signálem, takže může řídit sluchátka nebo zesilovač zvuku . Fessendon vynalezl první AM demodulátor v roce 1904 nazvaný elektrolytický detektor , sestávající z krátké jehly ponořené do šálku zředěné kyseliny. Ve stejném roce John Ambrose Fleming vynalezl Flemingův ventil nebo termionickou diodu , která mohla také napravit AM signál.
Techniky
Existuje několik způsobů demodulace v závislosti na tom, jak jsou parametry signálu v základním pásmu, jako je amplituda, frekvence nebo fáze, přenášeny v nosném signálu. Například pro signál modulovaný lineární modulací jako AM ( amplitudová modulace ) můžeme použít synchronní detektor . Na druhou stranu pro signál modulovaný úhlovou modulací musíme použít FM ( frekvenční modulace ) demodulátor nebo PM ( fázové modulace ) demodulátor. Tyto funkce plní různé druhy obvodů.
Mnoho technik, jako je obnova nosné , obnova hodin , bitový skluz , synchronizace snímků , rake přijímač , pulzní komprese , indikace síly přijímaného signálu , detekce a oprava chyb atd., jsou prováděny pouze demodulátory, i když jakýkoli specifický demodulátor může provádět pouze některé resp. žádná z těchto technik.
Mnoho věcí může fungovat jako demodulátor, pokud předávají rádiové vlny nelineárně .
AM rádio
AM signál zakóduje informaci do nosné vlny změnou její amplitudy v přímém souladu s analogovým signálem, který má být odeslán. K demodulaci AM signálů se používají dva způsoby :
- Detektor obálky je velmi jednoduchý způsob demodulace, který nevyžaduje koherentní demodulátor. Skládá se z obálkového detektoru , kterým může být usměrňovač (cokoli, co propustí proud pouze v jednom směru) nebo jiná nelineární součástka, která převyšuje jednu polovinu přijímaného signálu přes druhou, a dolní propust. Usměrňovač může být ve formě jediné diody nebo může být složitější . Mnoho přírodních látek vykazuje toto rektifikační chování, což je důvod, proč to byla nejstarší modulační a demodulační technika používaná v rádiu. Filtr je obvykle typu RC s dolní propustí, ale funkce filtru lze někdy dosáhnout spoléháním se na omezenou frekvenční odezvu obvodu následujícího za usměrňovačem. Krystalová sada využívá jednoduchost AM modulace k výrobě přijímače s velmi malým počtem dílů, využívající krystal jako usměrňovač a omezenou frekvenční odezvu sluchátek jako filtr.
- Detektor produktu násobí příchozí signál signálem lokálního oscilátoru se stejnou frekvencí a fází, jakou má nositel příchozího signálu. Po filtrování bude výsledkem původní zvukový signál.
SSB je forma AM, ve které je nosná frekvence redukována nebo zcela potlačena , což vyžaduje koherentní demodulaci. Další informace naleznete v postranním pásku .
FM rádio
Frekvenční modulace (FM) má oproti AM četné výhody, jako je lepší věrnost a odolnost proti šumu. Je však mnohem složitější modulovat i demodulovat nosnou vlnu pomocí FM a AM ji předchází o několik desetiletí.
Existuje několik běžných typů FM demodulátorů:
- Kvadraturní detektor , který fázově posune signál o 90 stupňů a násobí jej neposunutou verzí. Jedním z pojmů, který z této operace odpadá, je původní informační signál, který je vybrán a zesílen.
- Signál je přiveden do PLL a chybový signál je použit jako demodulovaný signál.
- Nejběžnější je Foster-Seeleyův diskriminátor . Skládá se z elektronického filtru , který snižuje amplitudu některých frekvencí vzhledem k jiným, následovaný AM demodulátorem. Pokud se odezva filtru mění lineárně s frekvencí, konečný analogový výstup bude podle potřeby úměrný vstupní frekvenci.
- Varianta Foster-Seeleyho diskriminátoru nazývaná poměrový detektor
- Jiná metoda používá dva AM demodulátory, jeden naladěný na horní konec pásma a druhý na dolní konec, a přivádějí výstupy do rozdílového zesilovače.
- Použití digitálního signálového procesoru , jak se používá v softwarově definovaném rádiu .
ODPOLEDNE
QAM
QAM demodulace vyžaduje koherentní přijímač.
Viz také
Reference
externí odkazy
- Kapitola o demodulaci Vše o obvodech