FM moduko uhin forma nola erauzi

Irrati maiztasuneko desmodulazioa
Maiztasuna modulatutako eramaile baten bidez banda-bandaren seinalea berreskuratzeko bi teknika ezagutu.

Maiztasun modulazioak errendimendua hobetzen du anplitudearen modulazioari dagokionez, baina zertxobait zailagoa da jatorrizko informazioa FM uhin forma batetik ateratzea. FM desmodulatzeko hainbat modu daude; orrialde honetan bi eztabaidatuko ditugu. Horietako bat nahiko zuzena da, eta bestea konplexuagoa.

Seinalea sortzen
AM moduko uhin forma nola aldatu, LTspice erabiliko dugu FM desmodulazioa aztertzeko, eta berriro ere maiztasuneko modulazioa egin behar dugu, zerbait desmodulatzeko. 

Maiztasun analogikoko modulazioari buruzko orrialdea atzera begiratuz gero, erlazio matematikoa anplitudeen modulazioena baino zuzenagoa dela ikusiko duzu. 

AM-ekin, besterik gabe, desplazamendu bat gehitu dugu eta ondoren biderketa arrunta egin dugu. FM-rekin, sine (edo cosine) funtzioaren barneko kantitateari etengabe aldatzen zaizkion balioak gehitu behar dizkiogu. Gainera, etengabe aldatzen diren balio hauek ez dira banda-bandako seinalea, banda-bandaren seinalearen integrala baizik.

Hori dela eta, ezin dugu FM uhin forma bat sortzea portaerazko tentsio iturri bat eta erlazio matematiko soil bat erabiliz, AMekin egin genuen bezala. Dirudienez, errazagoa da FM seinale bat sortzea. Tentsio iturri arrunta SFFM aukera erabiltzen dugu:

Honako "zirkuitua" da 10 MHz-ko garraiatzailea eta 1 MHz-ko sinusoidal baseband seinalez osatutako FM uhin forma sortzeko.




Kontuan izan modulazio indizea bost dela; modulazio indize altuagoak errazago ikusten ditu maiztasun aldakuntzak. Hurrengo diagramak SFFM tentsio iturriak sortutako uhin forma erakusten du.

Desmodulazioa: Pasa handiko iragazkia
Ikusiko dugun lehen demodulazio teknika pasabide handiko iragazkiarekin hasten da. Suprema egingo dugu banda estuko FMrekin ari garela. Pasa handiko iragazkia diseinatu behar dugu, hala nola, arintasuna nabarmen alda dadin maiztasuneko banda baten zabalera, banda zabalerako seinalearen bandaren zabalera bikoitza duena. Azter ditzagun kontzeptu hau sakonago.

Jasotako FM seinaleak garraiatzailearen maiztasunaren inguruan zentratutako espektroa izango du. Espektroaren zabalera, gutxi gorabehera, banda-bandako seinalearen banda zabaleraren bi aldiz berdina da; Bi bandako maiztasun positiboak eta negatiboak aldatu izanaren emaitza da, eta "gutxi gorabehera" berdina da, banda-bandako seinaleari aplikatutako integrazioak espektro modulatuaren forma eragin dezakeelako. 

Horrela, modulatutako seinalearen maiztasun baxuena garraiatzailearen maiztasunaren berdina da, banda-bandako seinalearen maiztasun altuena kenduta, eta modulatutako seinalearen maiztasun altuena garraiatzailearen maiztasunaren berdina da eta banda-bandako seinalearen maiztasun altuena.

Gure pasagune altuko iragazkiak modulatutako seinalearen maiztasun baxuena areagotzen duen maiztasun txikiena eragiten duen seinale modulatuaren maiztasun altuena baino handiagoa da. Iragazki hau FM uhin forma batean aplikatzen badugu, zein izango da emaitza? Horrelako zerbait izango da:

Lursail honetan FMko jatorrizko uhin forma eta iragazi handiko uhin forma agertzen dira, konparaketa helburuetarako. Hurrengo diagramak iragazitako forma bakarra erakusten du, modu argiagoan ikusi ahal izateko.

Iragazkia aplikatuz, maiztasun modulazioa anplitude modulazio bihurtu dugu. FMko desmodulaziorako ikuspegi egokia da, anplitudearen modulazioarekin erabiltzeko garatu den inguratzaile-detektagailu zirkuituaz gozatzeko aukera ematen baitu. Uhin forma sortzeko erabilitako iragazkia RC abiadura handia zen, eramaile maiztasunarekin, gutxi gorabehera, eramaile maiztasunarekin berdina.

Anplitude Zarata

Desmodulazio-eskema honen sinpletasunak modu naturalean pentsatzen du ez dela errendimendu handieneko aukera, eta, hain zuzen ere, ikuspegi honek ahultasun handia du: anplitudearen aldakuntzetan sentikorra da. 

Transmititutako seinaleak inguratze konstantea izango du, maiztasun modulazioak ez baitu eramaileen anplitudearen aldaketarik suposatzen, baina jasotako seinaleak ez du inguratzaile konstanterik izango, anplitudea akats iturriek ezinbestean eragiten dutelako.

Horrenbestez, ezin dugu FM demodulagailu onargarri bat diseinatu, besterik gabe, pasabide handiko iragazkia AM demoduladore bati gehituz. Mugatzaile bat ere behar dugu, hau da, anplitudearen aldakuntzak arintzen dituen zirkuitua, jasotako seinalea anplitude jakin batera mugatuz. 

Anplitudearen aldakuntzetarako erremedio sinple eta eraginkor honen existentziari esker, FM-k anplitude-zarataren aurkako sendotasun handiagoa (AM-rekin konparatuta) mantentzea ahalbidetzen du. Ezin dugu AM seinaleekin mugatzaile bat erabili, anplitudea mugatzean eramaileari kodetutako informazioa hondatzen delako. FM-k, bestalde, informazio guztia transmititzen du seinalearen denborazko ezaugarrietan.

Desmodulazioa: fasea itxita dagoen begizta
Fasez itxitako begizta (PLL) erabil daiteke FMko desmodulaziorako zirkuitu konplexua baina handiko errendimendua sortzeko. PLLak sarrerako uhin formaren maiztasuna "blokeatu" dezake. Fase detektagailu bat, pasagune baxuko iragazkia (aka "begizta iragazkia") eta tentsio kontrolatutako osziladorea (VCO) konbinatuz erantzun negatiboko sistema batean konbinatzen ditu, honela:

PLL blokeatu ondoren, irteerako sinusoidea sor dezake sarrerako sinusoidean maiztasun aldakuntzak jarraitzen dituena. Irteera-uhin forma VCO-ren irteeratik hartuko litzateke. 

FM-demodulator aplikazio batean, ordea, ez dugu irteera sinusoidarik behar sarrerako seinalearen maiztasun berdina duenik. Horren ordez, begizta iragazkitik irteera demodulatutako seinale gisa erabiltzen dugu. Ikus dezagun zergatik posible den hori.

Fase detektagailuak sarrerako uhin-formaren eta irteeraren arteko fase-diferentziarekiko proportzionala den seinalea sortzen du. Begizta iragazkiak seinale hori leuntzen du, gero VCO kontrolerako seinale bihurtzen dena. 

Horrela, sarrerako seinalearen maiztasuna etengabe handitzen eta txikitzen bada, VCO kontrol seinaleak horren arabera handitu eta gutxitu behar du, VCO irteerako maiztasuna sarrerako maiztasunaren berdina izan dadin. Alegia, begizta iragazkiaren irteera seinale bat da, anplitudearen aldaketak sarrerako maiztasun aldaketei dagozkie. Horrela lortzen du PLL batek maiztasunaren desmodulazioa.

Laburpena

* LTspice-n, maiztasunez modulatutako sinusoidea sor daiteke SFFM aukerarekin tentsio iturri estandarrak erabilita.

* FM-ren desmodulazio teknika sinple eta eraginkor batek pase handiko iragazkia dakar (FM-AM-AM bihurketarako), ondoren, AM demodulatzaile bat.

* Pasta handiko iragazkian oinarritutako FM demoduladorea mugatzaile baten aurretik dago, anplitudearen aldakuntzak errorea ekar dezaten seinale demodulatzailean.

* Fasez itxitako begizta erabil daiteke errendimendu handiko FM desmodulazioa lortzeko. Zirkuitu integratuen PLLen erabilerak planteamendu hori dirudienez konplexuagoa da.

Utzi mezu bat 

Mezu zerrenda