Modulacja częstotliwości cz.3 - Demodulacja

Demodulacja sygnału zmodulowanego częstotliwościowe
Demodulację przeprowadza się na ogół w dwóch etapach. Pierwszą czynnością jest takie
ukształtowanie przebiegu zmodulowanego, aby jego amplituda była proporcjonalna do
częstotliwości, czyli zamiana przebiegu zmodulowanego częstotliwościowe na przebieg o
modulowanej amplitudzie. Następnie dokonuje się demodulacji otrzymanego przebiegu w
demodulatorze amplitudowym. Podstawowym układem demodulatora jest dyskryminator, w
którym uzyskuje się przebieg wyjściowy o częstotliwości przebiegu wejściowego, lecz o
amplitudzie proporcjonalnej do częstotliwości.

Funkcję najprostszego dyskryminatora może pełnić np. wzmacniacz selektywny LC o
częstotliwości rezonansowej f

0

 dobranej tak, aby częstotliwość przebiegu nośnego f

N

wypadała na zboczu charakterystyki amplitudowej wzmacniacza.

Przy zmianie częstotliwości sygnału wejściowego o dewiację f wokół częstotliwości f

N

, na

wyjściu wzmacniacza otrzymuje się przebieg o zmodulowanej amplitudzie zależnej od f.
Przykład ten dobrze wyjaśnia zasadę działania dyskryminatora, lecz ze względu na duże
zniekształcenie sygnału modulującego (użytecznego) układ taki nie jest stosowany w
praktyce.

Demodulator różnicowy
Demodulatorem stosowanym w odbiornikach FM jest układ z dyskryminatorem fazy
przedstawiony na schemacie.

Click here to buy

A

B

B

Y

Y

PD

F Transfo

rm

er

2

.0

w

w

w .A

B B Y Y.

c o

m

Click here to buy

A

B

B

Y

Y

PD

F Transfo

rm

er

2

.0

w

w

w .A

B B Y Y.

c o

m

Jego zasada działania polega na wytworzeniu dwóch napięć wzajemnie przesuniętych w fazie
o wartość kąta zależną od częstotliwości sygnału wejściowego. Przebieg zmodulowany jest
podawany na wejście selektywnego wzmacniacza-ogranicznika (tranzystor T

1

), którego

zadaniem jest zapewnienie stałej amplitudy tego przebiegu. Wzajemnie sprzężone
indukcyjnie obwody rezonansowe L

1

C

1

 i L

2

C

2

, dostrojone do częstotliwości przebiegu

nośnego f

N

 (np. w przypadku odbiornika FM jest to częstotliwość pośrednia równa 10,7

MHz), stanowią właściwy układ dyskryminatora fazy. Wskutek dodatkowego sprzężenia
pojemnościowego (kondensator C

3

 stanowiący zwarcie dla sygnału o częstotliwości f

N

)

napięcie pierwotne u

1

 i wtórne u

2

 jest sumowane dokładnie w środku cewki L

2

. Przy

częstotliwości f

N

, napięcia u

1

 i u

2

 są przesunięte w fazie o kąt 90°, napięcia zaś na anodach

diod D

1

 i D

2

 (węzły X i Y) są równe co do wartości bezwzględnej, lecz przesunięte w fazie o

180°. Ponieważ diody D

1

 i D

2

 przewodzą wówczas na przemian ten sam prąd, to jednakowe

spadki napięć na rezystorach R

2

 i R

3

 są przeciwnie skierowane i napięcie wyjściowe jest

równe zeru. W tym układzie detekcja sygnału modulującego jest możliwa wskutek
dodatkowych przesunięć fazowych między napięciami u

1

 i u

2

 występującymi w takt zmian

częstotliwości przebiegu zmodulowanego. Jeżeli częstotliwość tego przebiegu rośnie powyżej
f

N

, to reaktancja obwodu rezonansowego L

2

C

2

 przyjmuje charakter indukcyjny i przesunięcie

fazowe napięcia u

2

 względem u

1

 zwiększa się (przekracza 90°). Wówczas napięcie na anodzie

diody D

1

 (węzeł X) rośnie, a na D

2

 (węzeł Y) maleje w tym samym stopniu. Dioda D

1

bardziej przewodzi (obwód prądu zamyka się przez dławik w.cz.) i spadek napięcia na
rezystorze R

2

 zwiększa się, podczas gdy na R

3

 maleje. Na wyjściu układu otrzymuje się więc

wolnozmienne napięcie dodatnie. Gdy częstotliwość przebiegu zmodulowanego maleje
poniżej f

N

, proces ten zachodzi odwrotnie. Reaktancja obwodu rezonansowego L

2

C

2

 ma

charakter pojemnościowy, a więc przesunięcie fazowe między napięciem u

2

 a u

1

, maleje

(poniżej 90°). Wówczas zmniejsza się także spadek napięcia na anodzie diody D

1

 a zwiększa

na D

2

. Teraz bardziej przewodzi dioda D

2

 i wskutek tego rośnie spadek napięcia na rezystorze

R

3

, maleje zaś na R

2

. Na wyjściu otrzymuje się więc wolnozmienne napięcie ujemne. Wartość

chwilowa napięcia wyjściowego jest więc proporcjonalna do częstotliwości sygnału
wejściowego. Taką charakterystykę amplitudową demodulatora przedstawiono na wykresie.

Click here to buy

A

B

B

Y

Y

PD

F Transfo

rm

er

2

.0

w

w

w .A

B B Y Y.

c o

m

Click here to buy

A

B

B

Y

Y

PD

F Transfo

rm

er

2

.0

w

w

w .A

B B Y Y.

c o

m

Click here to buy

A

B

B

Y

Y

PD

F Transfo

rm

er

2

.0

w

w

w .A

B B Y Y.

c o

m

Click here to buy

A

B

B

Y

Y

PD

F Transfo

rm

er

2

.0

w

w

w .A

B B Y Y.

c o

m