51 - Demodulace FM signálu

DM - úvod:

Demodulátor je elektronický obvod, které mají za úkol oddělit vysokofrekvenční signál od modulačního nízkofrekvenčního signálu, který obsahuje přenášenou informaci. Různé způsoby modulace nosných signálů vyžadují používat různé druhy demodulátorů. Demodulátory používané v rozhlasovém přijímači jsou tyto:

- demodulátory AM signálů (detektory);

- demodulátory FM signálů.

DM FM:

Nejčastěji používaný princip detekce FM signálů spočívá v tom, že :

Fázový diskriminátor:

Z celé řady FM detektorů patří dodnes mezi nejpoužívanější. Vlastní fázový diskriminátor je tvořen pásmovou propustí, jejíž primární obvod L1C1 i indukčně vázaný sekundární obvod L2C2 jsou naladěny na kmitočet nosné vlny. Napětí U1 z primárního obvodu je kondenzátorem Cv přivedeno do středu sekundárního vinutí. K převodu kmitočtově modulovaného signálu na signál modulovaný amplitudově i kmitočtově (UA, UB) se používá názorového součtu primárního napětí U1 a poloviny sekundárního napětí U2.

vlastní fázový diskriminátor obvod deemfáze


Kmitočtový detektor se souměrným zapojením diod („fázový diskriminátor“ viz obr.) je připojen na poslední stupeň MF zesilovače, který pracuje jako amplitudový omezovač. Výstupní napětí UA a UB vlastního fázového diskriminátoru se diodovými detektory zpracovávají na napětí Ua a Ub, které vzhledem k nf vstupu působí proti sobě. Výstupní napětí . SS proudy v obvodu diod se uzavírají přes VF tlumivku TL, která je nutná, protože mezi středem cívky L2 a bodem C je ST MF napětí U1. Protože kondenzátory Cz mají při vysokých kmitočtech zanedbatelně malé reaktance, lze považovat body C a D za VF uzemněné.

Přichází-li na diskriminátor signál bez modulace , je , diodami obou detektorů procházejí stejně velké proudy, na stejných odporech Rz se vytvoří stejné úbytky , výstupní napětí Unf je nulové.

Kmitočtově modulovaný signál diskriminátor převede na napětí UA a UB různých velikostí, proto budou různě velká i usměrněná napětí Ua a Ub. Na výstupu demodulátoru se objeví rozdílové napětí , jehož velikost je úměrná kmitočtovému zdvihu. Napětí Unf je NF napětím po demodulaci.

Po dosažení optimálního odstupu signálu od rušení se ve vysílačích pro FM uměle zdůrazňují vyšší modulační kmitočty – provádí se tzv. preemfáze.

V přijímačích se za demodulátorem dělá zpětná korekce obvodem deemfáze. Tento obvod je tvořen dolní propustí RC, která modulační složky s vyššími kmitočty opět potlačí, takže celková útlumová charakteristika přenosové cesty je rovnoměrná. Smysl této úpravy spočívá v tom, že propust RC v přijímači potlačí i šum. Podle normy je časová konstanta obvodu deemfáze .


!Pro radost Fojtové!:

Existují také integrované FM demodulátory. Jednotlivé typy se mezi sebou liší hlavně způsobem, jakým realizují demodulaci signálu:

první způsob jsme si popsali před chvilkou takže se budu zabývat druhým způsobem a to Koincidenčním detektorem.

Koincidenční detektor:

Podobně jako u ostatních detektorů pro FM se převádí frekvenční odchylka nejprve na fázový rozdíl dvou napětí. To lze provést pomocí dvou vázaných obvodů nebo můžeme použít fázový posuv mezi vstupním a výstupním napětím členu RLC, tzn. Použít jeden rezonanční obvod, dosáhneme tak jednoduše realizovatelné a právě tak jednoduše nastavitelné zapojení viz obr.


Obrázek představuje závislost fázového posuvu mezi vstupním a výstupním napětím takového rezonančního obvodu na rozladění. Na střední frekvenci f0 se fázový rozdíl mezi uvst a uvýst rovná . Křivka má zde svůj inflexní bod. Mezi je přibližně lineární. Frekvenčně leží tyto body tím dále od sebe, resp. Lze změnit tím větší zdvih na fázovou změnu , čím větší je tlumení rezonančního obvodu.

Další problém spočívá v přeměně fázového zdvihu na odpovídající změny napětí. Toho dosáhneme pomocí logického součinu viz následující obr.


omezovač fázový člen log. součin dolní propust

Přivedeme-li vstupní a výstupní napětí fázovacího členu na vstupy obvodu logického součinu, bude na jeho výstupu napětí us jen tehdy, jestliže budou napětí ue a ua na logické úrovni H. Účelně omezíme napětí před fázovacím článkem, takže dostaneme meandrovitý průběh. Zatímco napětí ue je konstantní, závisí velikost ua na frekvenční odchylce. Musíme se postarat o to, aby napětí ua bylo stále udržováno na úrovni potřebné pro součinový obvod.

dlabos.wz.cz