كيفية إزالة تشكيل الموجة AM

إزالة ترددات الراديو
تعرف على دائرتين يمكنهما استخلاص المعلومات الأصلية من إشارة حامل معدلة السعة.

عند هذه النقطة ، نعلم أن التعديل يشير إلى التعديل المتعمد للجيوب الأنفية بحيث يمكنه حمل معلومات أقل ترددًا من جهاز إرسال إلى جهاز استقبال. لقد قمنا أيضًا بتغطية العديد من التفاصيل المتعلقة بالطرق المختلفة - السعة ، التردد ، الطور ، تناظري ، رقمي - لمعلومات التشفير في موجة حاملة.

ولكن لا يوجد سبب لدمج البيانات في إشارة مرسلة إذا لم نتمكن من استخراج تلك البيانات من الإشارة المستقبلة ، وهذا هو السبب في أننا بحاجة إلى دراسة إزالة التشكيل. 

تتراوح دارات الاستخلاص من شيء بسيط مثل كاشف الذروة المعدل إلى شيء معقد مثل التحويل التنازلي التربيعي المترابط جنبًا إلى جنب مع خوارزميات فك التشفير المتطورة التي يقوم بها معالج الإشارات الرقمية.

إنشاء الإشارة
سنستخدم LTspice لدراسة تقنيات إزالة شكل الموجة AM. ولكن قبل أن نقوم بإلغاء التعديل ، نحتاج إلى شيء معدل.

في صفحة تعديل AM ، رأينا أن هناك أربعة أشياء مطلوبة لتوليد شكل موجة AM. أولاً ، نحتاج إلى شكل موجة نطاق أساسي وشكل موجة حاملة. ثم نحتاج إلى دائرة يمكن أن تضيف إزاحة DC مناسبة لإشارة النطاق الأساسي. 

وأخيرًا ، نحتاج إلى مضاعف ، لأن العلاقة الرياضية المقابلة لتعديل السعة تضرب إشارة النطاق الأساسي المتحرك بواسطة الموجة الحاملة.

ستولد دائرة LTspice التالية شكل موجة AM.

* V1 عبارة عن مصدر جهد موجة جيبية 1 ميجاهرتز يوفر إشارة النطاق الأساسي الأصلية.

* ينتج V3 موجة جيبية 100 ميجا هرتز للموجة الحاملة.

* دارة op-amp هي شيفتر مستوى (كما أنها تقلل من سعة الإدخال بمقدار النصف). الإشارة القادمة من V1 هي موجة جيبية تتأرجح من –1 V إلى +1 V ، وخرج مضخم op هو موجة جيبية تتأرجح من 0 V إلى +1 V.

* B1 هو "مصدر جهد سلوكي تعسفي". حقل "القيمة" الخاص به هو صيغة وليس ثابت ؛ في هذه الحالة ، تكون الصيغة هي إشارة النطاق الأساسي المتحولة مضروبة في شكل موجة الموجة الحاملة. بهذه الطريقة يمكن استخدام B1 لإجراء تعديل السعة.

إليك إشارة النطاق الأساسي المتحولة:

وهنا يمكنك أن ترى كيف تتوافق اختلافات AM مع إشارة النطاق الأساسي (أي التتبع البرتقالي الذي يحجبه في الغالب شكل الموجة الزرقاء):

الإستخلاص

كما تمت مناقشته في صفحة تشكيل AM ، فإن عملية الضرب المستخدمة لإجراء تعديل الاتساع لها تأثير في نقل طيف النطاق الأساسي إلى نطاق يحيط بتردد الموجة الحاملة الموجبة (+ fC) وتردد الموجة الحاملة السالبة (–fC). 

وهكذا ، يمكن أن نفكر في تعديل السعة على أنه تحريك الطيف الأصلي إلى أعلى بواسطة fC وإلى أسفل بواسطة fC. ويترتب على ذلك أن ضرب الإشارة المشكَّلة بواسطة تردد الموجة الحاملة سيعيد الطيف مرة أخرى إلى موضعه الأصلي ، أي أنه سيحول الطيف إلى أسفل بمقدار fC بحيث يتم توسيطه مرة أخرى حول 0 هرتز.

الخيار 1: الضرب والتصفية
يتضمن مخطط LTspice التالي إزالة مصدر الجهد السلوكي التعسفي ؛ يضاعف B2 إشارة AM من قبل الناقل.

 

وها هي النتيجة:

هذا بالتأكيد لا يبدو صحيحا. إذا قمنا بالتكبير ، نرى ما يلي:

وهذا يكشف المشكلة. بعد تعديل السعة ، يتركز طيف النطاق الأساسي حول + fC. يؤدي ضرب شكل الموجة AM بواسطة الموجة الحاملة إلى إزاحة طيف النطاق الأساسي إلى 0 هرتز ، ولكنه أيضًا يرفعه إلى 2fC (في هذه الحالة 200 MHz) ، لأن (كما هو موضح أعلاه) يؤدي الضرب إلى تحريك الطيف الحالي لأعلى بمقدار fC ولأسفل بواسطة fC .

من الواضح ، إذن ، أن الضرب وحده لا يكفي لإزالة التشكيل المناسبة. ما نحتاجه هو الضرب وفلتر التمرير المنخفض ؛ يقوم المرشح بقمع الطيف الذي تم تحويله إلى 2fC. يتضمن الرسم التخطيطي التالي مرشح تمرير منخفض RC مع تردد قطع ~ 1.5 MHz.

وها هي الإشارة المعكوسة:

هذه التقنية في الواقع أكثر تعقيدًا مما تبدو لأنه يجب أن تتزامن طور الموجة الحاملة لتردد الموجة الحاملة مع مرحلة حاملة المرسل. تمت مناقشة هذا بمزيد من التفصيل في الصفحة 5 من هذا الفصل (فهم إزالة التربيع التربيعية).

الخيار 2: كاشف الذروة

كما ترى أعلاه في الرسم البياني الذي يوضح شكل الموجة AM (باللون الأزرق) والشكل الموجي للنطاق الأساسي المتحرك (باللون البرتقالي) ، فإن الجزء الموجب من "مغلف AM" يطابق إشارة النطاق الأساسي. 

يشير مصطلح "المغلف" إلى اختلافات الناقل في اتساع الجيب (على عكس الاختلافات في القيمة الآنية للشكل الموجي نفسه). إذا استطعنا بطريقة أو بأخرى استخراج الجزء الموجب من مغلف AM ، فيمكننا إعادة إنتاج إشارة النطاق الأساسي دون استخدام المضاعف.

اتضح أنه من السهل جدًا تحويل الظرف الإيجابي إلى إشارة عادية. نبدأ بكاشف الذروة ، وهو مجرد صمام ثنائي متبوعًا بمكثف. 

يتم إجراء الصمام الثنائي عندما تكون إشارة الإدخال على الأقل ~ 0.7 فولت فوق الجهد على المكثف ، وإلا فإنه يعمل مثل دائرة مفتوحة. وبالتالي ، يحافظ المكثف على ذروة الجهد: إذا كان جهد الدخل الحالي أقل من جهد المكثف ، فلن ينخفض ​​جهد المكثف لأن الصمام الثنائي المنحاز العكسي يمنع التفريغ.

ومع ذلك ، لا نريد كاشف ذروة يحتفظ بجهد الذروة لفترة طويلة من الزمن. بدلاً من ذلك ، نريد دارة تحتفظ بالذروة بالنسبة إلى اختلافات التردد العالي لشكل الموجة الحامل ، ولكنها لا تحتفظ بالذروة نسبة إلى تغيرات التردد المنخفض للمظروف. وبعبارة أخرى ، نريد كاشف ذروة يحتفظ بالذروة لفترة قصيرة فقط. 

نحقق ذلك بإضافة مقاومة موازية تسمح للمكثف بالتفريغ. (يسمى هذا النوع من الدوائر "كاشف الذروة المتسرب" ، حيث يشير "المتسرب" إلى مسار التفريغ الذي يوفره المقاوم.) يتم اختيار المقاومة بحيث يكون التفريغ بطيئًا بما يكفي لتنعيم تردد الحامل وبسرعة كافية لا تسهل من تردد المغلف.

فيما يلي مثال للكشف عن ذروة تسرب لتسرب AM:

لاحظ أنني قمت بتضخيم إشارة AM بعامل خمسة من أجل جعل إشارة إدخال كاشف الذروة أكبر بالنسبة للجهد الأمامي للديود. توضح المؤامرة التالية النتيجة العامة التي نحاول تحقيقها باستخدام كاشف الذروة المتسرب.

تعرض الإشارة النهائية خاصية الشحن / التفريغ المتوقعة:




يمكن استخدام مرشح تمرير منخفض لتلطيف هذه الاختلافات.

نبذة عامة

* في LTspice ، يمكن استخدام مصدر جهد سلوكي تعسفي لإنشاء شكل موجة AM.

* يمكن إزالة أشكال الموجة AM باستخدام مضاعف متبوع بفلتر تمرير منخفض.

* الطريقة الأبسط (والأقل تكلفة) هي استخدام كاشف الذروة المتسرب ، أي كاشف الذروة بمقاومة موازية تسمح للمكثف بالتفريغ بمعدل مناسب.

اترك رسالة 

قائمة الرسالة