როგორ განვაზოგადოთ FM Waveform

რადიოხშირული დეოდულაცია
შეიტყვეთ საბაზისო ხაზის სიგნალის აღდგენის ორი ტექნიკის სიხშირე-მოდულირებული გადამზიდავიდან.

სიხშირის მოდულაცია გთავაზობთ გაუმჯობესებულ შესრულებას ამპლიტუდის მოდულაციასთან შედარებით, მაგრამ FM ტალღის საწყისი ორიგინალი ინფორმაციის მოპოვება გარკვეულწილად რთულია. FM– ს განადგურების რამდენიმე სხვადასხვა გზა არსებობს; ამ გვერდზე ჩვენ განვიხილავთ ორ. ერთი მათგანი საკმაოდ სწორია, მეორე კი უფრო რთული.

სიგნალის შექმნა
რაც შეეხება როგორ განვმარტოთ AM Waveform– ს, ჩვენ გამოვიყენებთ LTspice– ს, FM– ​​ის დეოდულაციის შესამოწმებლად და კიდევ ერთხელ, პირველ რიგში, საჭიროა სიხშირეების მოდულაციის გაკეთება, რათა განვსაზღვროთ რაიმე. 

თუ გადავხედავთ გვერდზე ანალოგური სიხშირის მოდულაციის შესახებ, ნახავთ, რომ მათემატიკური ურთიერთობა ნაკლებად სწორია ვიდრე ამპლიტუდის მოდულაცია. 

AM– სთან ერთად, ჩვენ უბრალოდ დავამატეთ ოფსეტური და შემდეგ ჩავატარეთ ჩვეულებრივი გამრავლება. FM– ით, ჩვენ მუდმივად ცვალებადი მნიშვნელობები უნდა დავამატოთ სინუსური (ან კოსინუსის) ფუნქციის შიგნით არსებულ რაოდენობას და, ამასთან, ეს მუდმივად ცვალებადი მნიშვნელობები არ არის ბაზალური სიგნალის სიგნალი, არამედ ბაზბუსის სიგნალის ინტეგრაცია.

შესაბამისად, ჩვენ ვერ გამოვიქმნით FM ტალღის ფორმას თვითნებური ქცევის ძაბვის წყაროს და მარტივი მათემატიკური ურთიერთობის გამოყენებით, როგორც ეს გავაკეთეთ AM– სთან. გამოდის, რომ რეალურად უფრო ადვილია FM სიგნალის გამომუშავება. ჩვენ უბრალოდ ვიყენებთ SFFM ვარიანტს ჩვეულებრივი ძაბვის წყაროსთვის:

შემდეგი ”წრე” არის ყველაფერი, რაც ჩვენ გვჭირდება FM ტალღის ფორმის შესაქმნელად, რომელიც შედგება 10 MHz გადამზიდავი და 1 MHz სინუსოიდური ბაზისური სიგნალისგან:




გაითვალისწინეთ, რომ მოდულაციის ინდექსი არის ხუთი; უფრო მაღალი მოდულაციის ინდექსის საშუალებით ხდება სიხშირის ცვალებადობის დანახვა. შემდეგი ნაკვეთი გვიჩვენებს SFFM ძაბვის წყაროს მიერ შექმნილი ტალღის ფორმას.

დეზოდულაცია: მაღალი გამავლობის ფილტრი
პირველი დეზოდულაციის ტექნიკა, რომელსაც ჩვენ გადავხედავთ, იწყება მაღალი გამავლობის ფილტრით. დავუშვებთ, რომ საქმე გვაქვს ვიწრო FMთან. ჩვენ უნდა შევადგინოთ მაღალი გამავლობის ფილტრი ისე, რომ ანაზღაურება მნიშვნელოვნად განსხვავდება სიხშირე ჯგუფის შიგნით, რომლის სიგანე არის ორჯერ გამტარზე სიგნალის სიჩქარეს. მოდით განვიხილოთ ეს კონცეფცია უფრო საფუძვლიანად.

მიღებული FM სიგნალს ექნება სპექტრი, რომელიც ორიენტირებულია გადამზიდავი სიხშირის გარშემო. სპექტრის სიგანე დაახლოებით უდრის ბაზის სიგნალის სიჩქარეს ორჯერ; ორი და იგივე შედეგია პოზიტიური და უარყოფითი ბაზის სიხშირეზე გადასვლის შედეგად და ის ”დაახლოებით” თანაბარია, რადგან ბაზისბუქის სიგნალზე გამოყენებული ინტეგრაცია შეიძლება გავლენა იქონიოს მოდულირებული სპექტრის ფორმაზე. 

ამრიგად, მოდულირებული სიგნალის ყველაზე დაბალი სიხშირე დაახლოებით ტოლია გადამზიდავ სიხშირეზე მინუსთან ყველაზე მაღალი სიხშირით, ხოლო მოდულირებულ სიგნალში ყველაზე მაღალი სიხშირე დაახლოებით ტოლია გადამზიდავ სიხშირეზე და ყველაზე მაღალი სიხშირე საბაზისო სიგნალში.

ჩვენს მაღალი გამავლობის ფილტრს უნდა ჰქონდეს სიხშირეზე პასუხი, რაც იწვევს მოდულირებული სიგნალის ყველაზე დაბალი სიხშირის შემცირებას მნიშვნელოვნად მეტი, ვიდრე მოდულირებული სიგნალის მაღალ სიხშირეზე. თუ ამ ფილტრს FM ტალღის ფორმას ვუყენებთ, რა იქნება შედეგი? ეს იქნება მსგავსი რამ:

ეს ნაკვეთი გვიჩვენებს როგორც ორიგინალ FM ტალღურ ფორმას, ისე მაღალი გაფილტრული ტალღის ფორმას, შედარების მიზნით. შემდეგი ნაკვეთი გვიჩვენებს მხოლოდ გაფილტრული ტალღის ფორმას, ასე რომ თქვენ უფრო ნათლად ხედავთ მას.

ფილტრის გამოყენებით, ჩვენ სიხშირის მოდულაცია გადავიტანეთ ამპლიტუდის მოდულაციაში. ეს არის მოსახერხებელი მიდგომა FM დეზოდულაციისთვის, რადგან ის საშუალებას გვაძლევს ისარგებლოს კონვერტით-დეტექტორი სქემით, რომელიც შემუშავებულია ამპლიტუდის მოდულაციით გამოსაყენებლად. ამ ტალღის ფორმის შესაქმნელად გამოყენებული ფილტრი სხვა არაფერი იყო, თუ RC– ის მაღალი გამავლობა, შეწყვეტის სიხშირით დაახლოებით ტოლია გადამზიდავის სიხშირეზე.

ამპლიტუდის ხმაური

ამ დეზოდულაციის სქემის სიმარტივე ბუნებრივად გვაფიქრებინებს, რომ ეს არ არის ყველაზე მაღალი ხარისხის ვარიანტი და სინამდვილეში ამ მიდგომას აქვს ძირითადი სისუსტე: ის მგრძნობიარეა ამპლიტუდის ცვალებადობის მიმართ. 

გადაცემულ სიგნალს ექნება მუდმივი კონვერტი, რადგან სიხშირის მოდულაცია არ გულისხმობს გადამზიდავის ამპლიტუდაში ცვლილებებს, მაგრამ მიღებულ სიგნალს არ ექნება მუდმივი კონვერტი, რადგან ამპლიტუდა გარდაუვალ ზეგავლენას ახდენს შეცდომის წყაროებით.

შესაბამისად, ჩვენ ვერ შევქმნით მისაღები FM დეზოდულატორს უბრალოდ მაღალი დონის ფილტრის AM დეოდულატორის დამატებით. ჩვენ ასევე გვჭირდება ლიმიტი, რომელიც არის წრე, რომელიც ამცირებს ამპლიტუდის ცვალებადობას, მიღებული სიგნალის შეზღუდვით, გარკვეული ამპლიტუდისთვის. 

ამპლიტუდის ცვალებადობის ამ მარტივი და ეფექტური საშუალების არსებობა საშუალებას მისცემს FM შეინარჩუნოს მისი უფრო დიდი (შედარებით AM) გამძლეობა ამპლიტუდის ხმაურის წინააღმდეგ: ჩვენ არ შეგვიძლია გამოვიყენოთ შემზღუდველი AM სიგნალებით, რადგან ამპლიტუდის შეზღუდვა ანაზღაურებს გადამზიდავში განთავსებულ ინფორმაციას. FM, მეორეს მხრივ, ყველა ინფორმაციას ანაწილებს გადამცემი სიგნალის დროებით მახასიათებლებში.

დეზოდულაცია: ფაზის ჩაკეტილი მარყუჟი
ფაზაში ჩაკეტილი მარყუჟი (PLL) შეიძლება გამოყენებულ იქნას რთული, მაგრამ მაღალი ხარისხის მიკროსქემის შესაქმნელად, FM დეოდულაციისთვის. PLL– ს შეუძლია „ჩაკეტოს“ შემომავალი ტალღის სიხშირე. ეს ამას აკეთებს ფაზის დეტექტორის, დაბალი უღელტეხილის ფილტრის (აკა „მარყუჟის ფილტრის“) და ძაბვის კონტროლირებადი ოსცილატორი (VCO) უარყოფით-უკუკავშირის სისტემაში გაერთიანებით, შემდეგში:

მას შემდეგ, რაც PLL ჩაკეტილია, მას შეუძლია შექმნას გამომავალი სინუსოიდი, რომელიც მიჰყვება შემომავალი სინუსოიდის სიხშირის ცვალებადობას. ეს გამომავალი ტალღის ფორმა მიიღება VCO– ს გამომავალიდან. 

FM-demodulator პროგრამაში, ჩვენ არ გვჭირდება გამომავალი სინუსოიდი, რომელსაც აქვს იგივე სიხშირე, როგორც შეყვანის სიგნალი. ამის ნაცვლად, ჩვენ გამოვიყენებთ მარყუჟის ფილტრიდან გამოსავალს, როგორც დეზოდულირებული სიგნალი. მოდით გადახედოთ რატომ არის ეს შესაძლებელი.

ფაზის დეტექტორი აწარმოებს სიგნალს, რომელიც პროპორციულია ფაზური განსხვავებისაგან შემომავალი ტალღის ფორმირებასა და VCO გამოსავალს შორის. მარყუჟის ფილტრი არბილებს ამ სიგნალს, რომელიც შემდეგ ხდება VCO- ს საკონტროლო სიგნალი. 

ამრიგად, თუ შემომავალი სიგნალის სიხშირე მუდმივად იზრდება და მცირდება, VCO კონტროლის სიგნალი შესაბამისად უნდა გაიზარდოს და დაქვეითდეს, რათა უზრუნველყოს რომ VCO გამომავალი სიხშირე ტოლი იყოს შეყვანის სიხშირეზე. სხვა სიტყვებით, მარყუჟის ფილტრის გამომავალი არის სიგნალი, რომლის ამპლიტუდის ცვალებადობა შეესაბამება შეყვანის-სიხშირის ცვალებადობას. ეს არის ის, თუ როგორ ახორციელებს PLL სიხშირის დეოდულაციას.

შემაჯამებელი

* LTspice- ში, სიხშირის მოდულირებული სინუსოიდი შეიძლება წარმოიქმნას სტანდარტული ძაბვის წყაროების SFFM ვარიანტის გამოყენებით.

* FM და დეოდულაციის მარტივი და ეფექტური ტექნიკა მოიცავს მაღალი გამავლობის ფილტრს (FM-to-AM კონვერტაციისთვის), რომელსაც მოჰყვება AM დემოდიულატორი.

* მაღალი გამავლობის ფილტრზე დაფუძნებულ FM დეზოდულატორს წინ უძღვის შეზღუდვა, რათა თავიდან იქნას აცილებული ამპლიტუდის ცვალებადობა შეცდომაში ცვლილებების შეტანამდე.

* ფაზურად ჩაკეტილი მარყუჟის გამოყენება შესაძლებელია FM– ის მაღალი დონის დეოდულაციის მისაღწევად. ინტეგრირებული მიკროსქემის PLL- ების გამოყენება ამ მიდგომას ნაკლებად კომპლექსურს ხდის, ვიდრე ჩანდეს.

დატოვე შეტყობინება 

შეტყობინება სია