模拟通信 - AM 解调器
从已调波中提取原始消息信号的过程称为检波或解调。用于解调已调波的电路称为解调器。以下解调器(检波器)用于解调 AM 波。
- 平方律解调器
- 包络检波器
平方律解调器
平方律解调器用于解调低电平 AM 波。以下是平方律解调器的框图。
该解调器包含一个平方律器件和一个低通滤波器。AM 波 $V_1\left ( t \right )$ 作为输入应用于该解调器。
AM 波的标准形式为
$$V_1\left ( t \right )=A_c\left [ 1+k_am\left ( t \right ) \right ] \cos\left ( 2 \pi f_ct \right )$$
我们知道平方律器件的输入和输出之间的数学关系为
$V_2\left ( t \right )=k_1V_1\left ( t \right )+k_2V_1^2\left ( t \right )$(公式 1)
其中,
$V_1\left ( t \right )$ 是平方律器件的输入,它就是 AM 波
$V_2\left ( t \right )$ 是平方律器件的输出
$k_1$ 和 $k_2$ 是常数
将 $V_1\left ( t \right )$ 代入公式 1
$$V_2\left ( t \right )=k_1\left ( A_c\left [ 1+k_am\left ( t \right ) \right ] \cos\left ( 2 \pi f_ct \right )\right )+k_2\left ( A_c\left [ 1+k_am\left ( t \right ) \right ] \cos\left ( 2 \pi f_ct \right )\right )^2$$
$\Rightarrow V_2\left ( t \right )=k_1A_c \cos \left ( 2 \pi f_ct \right )+k_1A_ck_am\left ( t \right ) \cos \left ( 2 \pi f_ct \right )+$
$k_2{A_{c}}^{2}\left [ 1+{K_{a}}^{2}m^2\left ( t \right )+2k_am\left ( t \right ) \right ]\left ( \frac{1+ \cos\left ( 4 \pi f_ct \right )}{2} \right )$
$\Rightarrow V_2\left ( t \right )=k_1A_c \cos \left ( 2 \pi f_ct \right )+k_1A_ck_am\left ( t \right ) \cos \left ( 2 \pi f_ct \right)+\frac{K_2{A_{c}}^{2}}{2}+$
$\frac{K_2{A_{c}}^{2}}{2} \cos \left ( 4 \pi f_ct \right )+\frac{k_2 {A_{c}}^{2}{k_{a}}^{2}m^2\left ( t \right )}{2}+\frac{k_2 {A_{c}}^{2}{k_{a}}^{2}m^2\left ( t \right )}{2} \cos\left ( 4 \pi f_ct \right )+$
$k_2{A_{c}}^{2}k_am\left ( t \right )+k_2{A_{c}}^{2}k_am\left ( t \right )\cos \left ( 4 \pi f_ct \right )$
在上述公式中,项 $k_2{A_{c}}^{2}k_am\left ( t \right )$ 是消息信号的缩放版本。可以通过将上述信号通过低通滤波器来提取它,并且可以使用耦合电容消除直流分量 $\frac{k_2{A_{c}}^{2}}{2}$。
包络检波器
包络检波器用于检测(解调)高电平 AM 波。以下是包络检波器的框图。
该包络检波器由一个二极管和一个低通滤波器组成。这里,二极管是主要的检测元件。因此,包络检波器也称为二极管检波器。低通滤波器包含电阻和电容器的并联组合。
AM 波 $s\left ( t \right )$ 作为输入应用于该检波器。
我们知道 AM 波的标准形式为
$$s\left ( t \right )=A_c\left [ 1+k_am\left ( t \right ) \right ] \cos\left ( 2 \pi f_ct \right )$$
在 AM 波的正半周期,二极管导通,电容器充电到 AM 波的峰值。当 AM 波的值小于该值时,二极管将反向偏置。因此,电容器将通过电阻R放电,直到 AM 波的下一个正半周期。当 AM 波的值大于电容器电压时,二极管导通,该过程将重复。
我们应该选择元件值,以便电容器快速充电并缓慢放电。结果,我们将获得与 AM 波的包络相同的电容器电压波形,这几乎与调制信号相似。