Демодуляторы электрических сигналов

Назначение и виды демодуляторов. Демодуляция (детектирование) является процессом, обратным модуляции, т.е. при демодуляции из модулированного колебания извлекают информационный сигнал a(t). Часто процесс демодуляции называют детектированием (т.е. обнаружением) сигналов. В зависимости от модулированного сигнала демодуляторы делятся на амплитудные, частотные, фазовые. Демодуляция импульсномодулированных сигналов в осносном производится так же, как и гармонических сигналов.

В любом модулированном сигнале информационный сигнал содержится в неявном виде. При демодуляции используют нелинейные преобразователи

Амплитудные детекторы преназначены для получения выходного напряжения изменяющегося, по закону модуляции амплитуды входного модулированного колебания. Если на выходе амплитудного детектора действует амплитудномодулированное колебание u(t)=U_m(t)cosω₀Ωt, выходное напряжение будет содержать составляющую с частотой Ω. По виду нелинейного преобразователя амплитудные демодуляторы делятся на диодные, транзисторные и с операционными усилителями. Обобщенная структурная схема амплитудного демодулятора приведена на рис.4.6.

Рис. 4.6. Структурная схема амплитудного демодулятора

Частотные демодуляторы п редназначены для выделения информационного сигнала из частотномодулированного колебания u_чм=U_mcos[ω₀ + K_чмa(t)] t. При этом выходное напряжение частотного детектора пропорционально отклонению частоты от номинального значения u _вых =S_чмΔω, где Δω=K_чмa(t). Для выделения информативного сигнала и ЧМ колебания, спектр которого содержит только высокочастотные составляющие, необходимо, чтобы в состав частотного детектора входило нелинейное устройство. Однако для частотного детектора одного нелинейного усторойства не достаточно. Все дело в том, что нелинйность электронных элементов – диодов, транзисторов – прояляется при изменении напряжения или тока, но не частоты.Поэтому в состав частотных демодуляторов необходимо вводить какое либо линейное устройство, которое способно преобразовывать изменение частоты в изменение напряжения или тока. Структурная схема частотного демодулятора приведена на рис.4.7.

Рис. 4.7. Структурная схема частотного демодулятора

Фазовые демодуляторы – это устройства, выходное напряжение которых зависит от изменения начальной фазы несущего колебания. При фазовой модуляции начальная фаза несущей φ₀ изменяется на величину Δφ=К_фма(t), где К_фм – коэффициент фазовой модуляции. Отсюда следует, что для демодуляции фазомодулированного колебания необходимо располагать значением начальной фазы, относительно которой производится отсчет изменения фазы. Источником начальной фазы обычно является опорное напряжение, начальная фаза которого принимается равной φ₀ (обычно считают φ₀=0).

Устройство выполняющее функцию демодулятора, должно сравнивать фазу φ_н принятого колебания с фазой φ₀ опорного напряжения и вырабатывать выходное напряжение, пропорциональное разности этих фаз. Иначе говоря, если фазы принятого и опорного напряжений совпадают, то выходное напряжение должно быть равным нулю. При положительном изменении фазы выходное напряжение будет положительным и зависить от разности начальных фаз и наоборот.

Однако рассмотренное справедливо при совпадении частот принятого и опорного сигналов. Если частоты не совпадают, то фазовый детектор работает вначале как частотный, т.е. сравнивает частоты колебаний. В связи с этим разлечают два режима работы демодуляторов

- синхронный, при совпадении частот колебаний,

- асинхронный, при отличии частот колебаний.