1.5. Демодуляция

Демодуляция — процесс, обратный модуляции, который заключается в выделении сигнала из модулированного колебания с помощью нелинейных элементов.

Простейшим видом демодуляции может служить детектирование (выпрямление) AM-колебаний с помо­щью полупроводникового диода VD (рис. 1.15, а). Ис­точник AM-колебаний вырабатывает ЭДС E(t) с пере­менной амплитудой. Диод VD пропускает только поло­жительные полуволны напряжения U_вых. Огибающая этих полуволн является сигналом, представляющим собой низкочастотное колебание U_Ω(t).

Для выделения низкочастотных колебаний из вып­рямленного напряжения U_вых применяют фильтры ниж­них частот, примером которых может служить RC- фильтр, показанный на рис. 1.15, а.

Емкость конденса­тора С выбирают такой, чтобы его сопротивление Х_с на несущей частоте было значительно меньше сопротив­ления нагрузки, а для низкочастотного сигнала, наобо­рот, значительно больше сопротивления нагрузки. На положительной полуволне ток протекает через VD и про­исходит заряд конденсатора до амплитудной величины напряжения. Во время отрицательной полуволны кон­денсатор частично разряжается на резистор R, но так как длительность отрицательной полуволны очень маленькая, то напряжение на конденсаторе прак­тически сохраняется. Если амплитуда следующей положительной полуволны возрастает, то напря­жение на конденсаторе (а значит и на выходе де­тектора) растет, при снижении амплитуды напря­жение на выходе снижается. Изменение напряже­ния происходит по закону огибающей по­луволны, т.е. по закону изменения сигнала, кото­рый был нанесен на переносчик.

При демодуляции ЧМ-колебаний предвари­тельно их преобразуют в АМ-колебания, после чего их демодулируют AM-детектором, рассмот­ренным ранее (см. рис. 1.15).

Простейшим преобразователем (дискриминатором) ЧМ-колебаний в АМ-колебания является одиночный колебательный контур LC (рис. 1.16, а). Резонансная часто­та coq контура должна быть сдвинута относительно несущей частоты ω₀ ЧМ-колебания таким образом, чтобы весь спектр сигнала от ω₀ — ∆ωо> до ω₀ + ∆ωо> размещался на одном из спадов резонансной характеристики U_K =f(ω) контура (рис. 1.16, б). Тогда при по­ступлении от источника ЧМ-колебаний с частотой ω₀-∆ω напряжение на LC-контуре будет иметь амплитуду U_K1, а при частоте ω₀ + ∆ω амплитуда снижается до значения U_k2. Таким образом, на выходе преобразователя имеем напряжение U_вых, которое пред­ставляет собой АМ-колебание.

Чтобы преобразование происходило без искажения, спад характеристики U_K=f(ω) должен быть линейным.

Демодуляция ФМ-колебаний, модулированных прямоугольными импульсами, зак­лючается в сравнении ФМ-сигналов с некоторым опорным напряжением, имеющим частоту, равную частоте несущего ко­лебания ФМ-сигнала (синхронное на­пряжение). В простейшем случае фаза опорного колебания должна совпадать с фазой импульса или паузы.

Существует много методов созда­ния опорного напряжения, имеющих те или иные недостатки. Еще в 1933 г. ученый А.А. Пистолькорс предложил схему преобразования ФМ-сигнала в АМ-сигнал (рис. 1.17, а)

Удвоение частоты сигнала, мани­пулированного по фазе на 180°, при­водит к устранению манипуляции. На­пряжение удвоенной частоты, получен­ное в результате выпрямления, пропус­кают через узкополосный фильтр. На выходе фильтра появляется гармони­ка с удвоенной частотой. После дели­теля частоты получаем аналог исход­ного несущего колебания, которое является опорным напряжением. Из диаграммы (рис. 1.17, б) видно, что результатом слежения ФМ-сигнала с опорным напряжением на выходе делителя частоты является АМ-колебание на выходе схемы сравнения, которое затем детектируется ранее рассмотренным способом (рис. 1.15).

Недостатком данной схемы является трудность в создании опорного напряжения, частота и фаза которого должны оставаться стабильными во времени. Существует опас­ность так называемой «обратной работы», когда вместо сигнала «1» принимается сиг­нала «О» и наоборот.