| 6.1.2. Detekce amplitudově modulovaných signálů | |
Nejjednodušší metodou demodulace amplitudově modulovaných signálů je diodový detektor. Jeho základní schema vidíme na obrázku 6.3. Je to vlastně jednocestný usměrňovač doplněný kondenzátorovým filtrem na výstupu. Je třeba podotknout, že diody používané pro amplitudovou demodulaci nejsou totožné s diodami pro usměrňování signálu síťového kmitočtu; rozdíl je v kapacitě diody. Zatímco usměrňovací dioda je stavěná na velký proud v propustném směru a plocha jejího přechodu a tedy i kapacita je velká, je detekční dioda stavěna na co nejmenší kapacitu přechodu, její přechod má tedy malou plochu; proud v propustném směru nehraje žádnou roli, neboť úroveň proudu tekoucího detekční diodou je velmi malá. Jak tedy funguje diodový detektor, to je též ukázáno na obrázku 6.3. Původně symetrický amplitudově modulovaný signál, tedy signál, jehož stejnosměrná složka je nulová, se změní jednocestným usměrněním na signál, jehož stejnosměrná složka je nenulová a mění se v rytmu modulační obálky. Stejnosměrnou složku ze signálu získáme integrací na RC členu s vhodnou časovou konstantou, tj. tak velkou, aby utlumila dostatečně signál s frekvencí nosné vlny a prakticky neovlivnila signál s kmitočty odpovídajícími modulační obálce. Vzhledem k obvykle velmi velkému rozdílu mezi frekvencí nosné vlny a frekvencí modulační stačí na odfiltrování obvykle jen jeden jednoduchý integrační RC obvod tak, jak je ukázáno na obrázku 6.3.
obr. 6.3
Demodulace amplitudově modulovaného signálu pomocí jednoduchého diodového detektoru má jednu nectnost. Dostanou-li se do amplitudově modulovaného signálu při přenosu, například odrazem od překážek (hor apod.) signály téže frekvence, které se liší jen fází (při odrazu se jedna vlna o něco zpozdí, to znamená, že její fáze bude posunuta vůči vlně, která letěla přímým směrem), nerozliší jednoduchý diodový detektor tyto signály od sebe a výsledkem pak bude zkreslený demodulovaný signál. V takovém případě pomáhá tzv. synchronní, nebo homodynní nebo fázově citlivý detektor (všechny tyto názvy označují jeden princip, který bude popsán níže). Předpokládejme amplitudově modulovaný signál, který si nyní označíme jako UM.cos(wNt), kde modulační napětí UM nám reprezentuje amplitudu, která se mění v rytmu přenášené informace, tedy v rytmu modulační frekvence wM: UM=A0(1+a.cos(wMt)). Demodulujeme-li tedy signál UM, pak pouze prostým odečtením stejnosměrné složky (zesílením střídavým zesilovačem, který stejnosměrnou složku nepřenáší) získáme původní modulační signál o frekvenci wM. Při fázově citlivé demodulaci potřebujeme mít v přijímači buď přijmutou, nebo obnovenou nosnou vlnu, předpokládejme, že je to vlna přijmutá, má tedy frekvenci naprosto stejnou jako ve vysílači, wN, jen fáze se vlivem přenosu poněkud posunula a je nyní nenulová rovna j . Napětí nosné vlny můžeme tedy vyjádřit jako UN=AN.cos(wNt+j ). V synchronním detektoru probíhá násobení této přijaté nosné a amplitudově modulovaného signálu, vzniká napětí po detekci UD , které je rovno
UD=UM.cos(wNt).AN.cos(wNt+j ).
Rozveďme násobení kosinů podle našeho vztahu z Moivreovy věty a dostaneme
UD=(UMAN/2)[cos(2wNt+j )+cosj ].
Vytvoříme-li střední hodnotu přes jednu (nebo několik) periodu nosné vlny, vymizí člen s kmitočtem 2wN, neboť jeho střední hodnota je rovna nule a zbyde člen druhý, tj. (1/2).UMAN.cosj . Stačí tedy, abychom signálu přijaté nosné vlny posunuli fázi tak, aby j =0 a dostaneme signál úměrný modulačnímu signálu UM. Jsou-li v amplitudově modulovaném signálu složky, které nemají přesně definovanou fázi vůči signálu nosné vlny, vynulují se se při tvorbě střední hodnoty a v demodulovaném signálu již nebudou obsaženy. Fázově citlivá detekce se používá například při demodulaci rozdílových barevných složek z barvonosného kmitočtu a při demodulaci signálu rozdílu levého a pravého kanálu ze subnosné při stereofonním příjmu.
