Аналоговая связь — FM-демодуляторы

В этой главе давайте поговорим о демодуляторах, которые демодулируют FM-волну. Следующие два метода демодулируют FM-волну.

• Метод частотной дискриминации
• Метод фазовой дискриминации

Метод частотной дискриминации

Мы знаем, что уравнение FM-волны

$$s \ left (t \ right) = A_c \ cos \ left (2 \ pi f_ct + 2 \ pi k_f \ int m \ left (t \ right) dt \ right)$$

Продифференцируйте вышеприведенное уравнение относительно « t »

$$\ frac {ds \ left (t \ right)} {dt} = -A_c \ left (2 \ pi f_c + 2 \ pi k_fm \ left (t \ right) \ right) \ sin \ left (2 \ pi f_ct + 2 \ pi k_f \ int m \ left (t \ right) dt \ right)$$

Мы можем написать $- \ sin \ theta$ как $\ sin \ left (\ theta -180 ^ 0 \ right)$.

$$\ Rightarrow \ frac {ds (t)} {dt} = A_c \ left (2 \ pi f_c + 2 \ pi k_fm \ left (t \ right) \ right) \ sin \ left (2 \ pi f_ct + 2 \ pi k_f \ int m \ left (t \ right) dt-180 ^ 0 \ right)$$

$$\ Rightarrow \ frac {ds (t)} {dt} = A_c \ left (2 \ pi f_c \ right) \ left [1+ \ left (\ frac {k_f} {k_c} \ right) m \ left ( t \ right) \ right] \ sin \ left (2 \ pi f_ct + 2 \ pi k_f \ int m \ left (t \ right) dt-180 ^ 0 \ right)$$

В вышеприведенном уравнении член амплитуды напоминает огибающую волны AM, а член угла напоминает угол волны FM. Здесь нашим требованием является модулирующий сигнал $m \ left (t \ right)$. Следовательно, мы можем восстановить его из оболочки AM-волны.

На следующем рисунке показана блок-схема FM-демодулятора с использованием метода частотной дискриминации.

Эта блок-схема состоит из дифференциатора и детектора огибающей. Дифференциатор используется для преобразования FM-волны в комбинацию AM-волны и FM-волны. Это означает, что он преобразует изменения частоты FM-волны в соответствующие изменения напряжения (амплитуды) AM-волны. Мы знаем, как работает детектор огибающей. Он производит демодулированный выходной сигнал AM-волны, который является не чем иным, как модулирующим сигналом.

Метод фазовой дискриминации

На следующем рисунке показана блок-схема FM-демодулятора с использованием метода фазовой дискриминации.

Эта блок-схема состоит из умножителя, фильтра нижних частот и генератора, управляемого напряжением (VCO). VCO генерирует выходной сигнал $v \ left (t \ right)$, частота которого пропорциональна напряжению входного сигнала $d \ left (t \ right)$. Первоначально, когда сигнал $d \ left (t \ right)$ равен нулю, отрегулируйте VCO, чтобы получить выходной сигнал $v \ left (t \ right)$, имеющий несущую частоту и сдвиг фазы $-90 ^ 0$ по отношению к сигналу несущей.

FM-волна $s \ left (t \ right)$ и выход VCO $v \ left (t \ right)$ применяются в качестве входных данных множителя. Умножитель производит выходной сигнал, имеющий высокочастотную составляющую и низкочастотную составляющую. Фильтр нижних частот устраняет высокочастотную составляющую и выдает только низкочастотную составляющую в качестве своего выхода.

Этот низкочастотный компонент содержит только разность фаз, связанную с термином. Следовательно, мы получаем модулирующий сигнал $m \ left (t \ right)$ с этого выхода фильтра нижних частот.