E бөлімі –ам сигнал демодуляциясын математикалық түсіндіру
AM демодуляциялау процесін математикалық түрде түсіндіруге болады, өйткені ол шығыс хабар сигналын қайта қалпына келтіруді көбейту үшін қолданылады. Түсінікті болу үшін, екі синусоида қосылғанда (бұл амал кейбір мұнда көрсетілмеген тригонометриялық функцияларда қолданылады) нәтижеде басқа жаңа екі синусоида пайда болатынын еске түсірейік:
бірінші- екі сигнал жиілігінің қосындысына тең жиілікпен
екінші- екі сигнал жиілігінің айырымына тең жиілікпен
Детектор иілген сигналды ажыратады, түзеткіш-бұл кіріс сигналының барлық құраушыларын көбейтетін құрылғы. Әдетте бұл бөгеуіл болып есептеледі, бірақ тек АМ демодуляция үшін емес. АМ сигналы тасушылардан, яғни оң хабар тасушы және теріс хабар тасушысынан құралатынын еске түсіреміз. Сонымен, АМ сигналы түзеткіштің кірісіне түскенде, математиктердің көзқарасы бойынша, түзеткіш барлық синусоиданы көбейтеді және мына көріністе болады:
Rectifier‟s output = carrier × (carrier + message) × (carrier – message) (түзеткіш шығысы =тасушы × (тасушы + хабар) × (тасушы – хабар))
Егер АМ сигналын алуда пайдаланылған хабар сигналы жай синусоида болып есептелсе, онда түзеткіш шығысында келесі жиіліктердегі алты синусоида шығады:
- тасушы + (тасушы + хабар)
- тасушы + (тасушы - хабар)
- (тасушы +хабар)+ (тасушы - хабар)
- тасушы - (тасушы + хабар) =хабар
- тасушы-(тасушы-хабар)=хабар
- (тасушы +хабар)- (тасушы - хабар)
Есептің мәні түсінікті болуы үшін сан мәндерімен мысал келтірейік. AM модулятор, яғни тасушысы 100 кГц, ал хабар сигнал синусоидасы 2 кГц (тұрақты кернеу бойынша алынған мән) болып келетін осы тәжірибенің басында сіз жинаған сұлбаны пайдаланамыз. Осылайша, соңында алынған АМ сигнал үш синусоидадан тұрады: біреуі 100 кГц, екіншісі 102 кГц және үшіншісі 98 кГц. Бұл синусоидалар түзеткішпен көбейтілгенде не болатыны 1-кестеде көрсетілген.
1-кесте
|
100 кГц×102 кГц |
100 кГц×98 кГц |
98 кГц×102 кГц |
Қосындысы |
202 кГц
|
198 кГц
|
200 кГц |
Айырымы |
2 кГц
|
2 кГц
|
4 кГц
|
Екі синусода жиілігі хабар сигналы жиілігіне тең екендігіне мән беріңіз. Басқа сөзбен айтқанда, хабар қайта орнатылған! Олар жай бірге салынады және үлкен амплитудалы бір сигнал алынады, әйтпесе қалай екі хабар бір фазада орналасады. Хабар сигналы болып келмейтін синусоидалар бізге керек еместігі белгілі, сол себепті оларды сығу үшін хабар сигналын сақтай отырып, түзеткіштен шыққан сигналды төменгі жиілікті сүзгіге (ТЖС) жібереміз. Ойымызда сүзгіден шыққан сигнал тек хабар сигналынан тұрады. Тасушының жиілігін хабар сигналының ең көп жиілігінен едәуір жоғарлатумен бұл сенімділікті арттыруға болады. Бұл "қосылған" сигналдардың жиілігін жоғарлатады және оларды ТЖС сығумен оңайлатады.
[Кішкене шегіну: ТЖС арқылы өтетін және оның шығысында 2 кГц-ке тең сигнал қатысады, түзеткіш шығысынан 4 кГц синусоида алынады. Бұл сигналдың шығыс хабар сигналында болмауы, әрине, кедергі жасайды. Дәл осылай берілген сигнал бүйірлі жиіліктерді көбейту нәтижесінде генерацияланады, оның амплитудасы қайта өңделген хабар сигналының амплитудасынан әлдеқайда аз және еленбеуі де мүмкін.]
Математикалық процесті Emona DATEx-тің Multiplier (көбейткіш) модулі көмегімен моделденген процеске ұқсас деуге болады. Бірақ АМ сигнал (көбейткіш мұны істей алмайды) құраушысын көбейтудің орнына, 100 кГц жиілікке ие берілген модуль оларды жергілікті генерацияланған синусоидамен көбейтеді. Бұл тәжірибенің келесі бөлімі AM сигналды қолайлы тәсілдермен демодуляциялауға мүмкіндік береді.
41. Осциллографтың Timebase (уақыт бойынша масштабтау) басқару элементін оның алдыңғы жағдайына (200μs/div.болуы мүмкін) келтіріңіз.
42. 2 кГц синусоиданы хабар сигналы ретінде алып және тағы да АМ сигнал модуляторымен жұмыс істеу үшін 7-суретте көрсетілгендей етіп сұлбаны өзгертіңіз.
7-сурет
43. Хабар сигналы амплитудасының шың мәніне 0.5 В беріңіз (Adder (қосындылағыш) модулінің G виртуальды басқару элементін қолданып).
44. Сұлбаны 8-суретте көрсетілгендей етіп өзгертіңіз.
8-сурет
Модификацияланған сұлба 9-суретте бейнеленген блок-схемада көрсетілген. Multiplier (көбейткіш) модулі АМ сигналды демодуляциялау процесін математикалық түрде моделдейді, ал Utilities (вспомогательный модуль) модуліндегі RC ТЖС басқа генерацияланған синусоидаларды сығу арқылы хабар сигналын ажыратады.
9-сурет