Часть E – Математическая трактовка демодуляции AM сигнала

Следующая часть этого эксперимента позволит демодулировать AM сигнал подобным способом.

41. Верните элемент управления Timebase (Масштаб по оси времени) осциллографа в его прежнее положение (вероятно, 200µs/div.).

42. Измените схему соединений, как показано на рисунке 7, чтобы опять работать с AM модулятором и синусоидой 2 кГц в качестве сигнала сообщения.

43. Установите значение пиковой амплитуды сигнала сообщения, равное 0.5 В (используйте виртуальный элемент управления G модуля Adder (Сумматор).

44 Измените схему, как показано на рисунке 8.

Модифицированная схема может быть представлена блок-схемой, изображенной на рисунке 9.

9. Модуль Multiplier (Умножитель) математически моделирует процесс демодуляции AM сигнала, а RC ФНЧ модуля Utilities (вспомогательный модуль) выделяет сигнал сообщения, подавляя при этом другие генерируемые синусоиды.

45. Сравните выходной сигнал модуля умножителя с выходным сигналом выпрямителя, который вы зарисовывали раньше.

Вопрос 5

Пусть AM сигнал (состоящий из синусоид с частотами 100 кГц, 102 кГц и 98 кГц) умножается на синусоидальный сигнал частотой 100 кГц:

A) Сколько частот будет содержать выходной сигнал модуля умножителя?

B) Каковы их частоты?

A) Пять.

B) Одна с частотой 198 кГц, вторая - 200 кГц, третья - 202kHz и две синусоиды с частотой 2 кГц. Эти две последние синусоиды находятся в фазе и складываются, образуя одну с большей амплитудой. Таким образом, чисто технически, вы можете утверждать, что всего синусоид четыре. (Примечание: синусоида с частотой 4 кГц не генерируется).

46. Отсоедините вход Channel B (канала B) осциллографа от выхода модуля Multiplier (Умножитель) и подключите его к выходу RC LPF (RC ФНЧ).

47. Сравните выходной сигнал RC ФНЧ с сигналом сообщения и с выходным сигналом RC ФНЧ, который зарисовывали раньше (смотрите страницу 8-8).

Обычным заблуждением по поводу AM является мнение, что если сигнал перемодулирован, то исходное сообщение восстановить невозможно. Однако, когда AM сигнал получен при помощи идеального или почти идеального модулятора (подобного изображенному на рисунке 3), это верно только для детектора огибающей.

Методу демодуляции AM сигнала, реализованному в этой части эксперимента (называемому детектированием произведения, хотя, точнее это называть демодуляцией произведения) не свойственна такая проблема, так как при восстановлении сигнала сообщения производится не отслеживанием огибающей AM сигнала. Заключительная часть эксперимента как раз демонстрирует это.

48. Подключите Channel A (канал A) осциллографа к выходу AM модулятора.

48. Установите элемент управления Trigger Source (Источник сигнала запуска) осциллографа в положение CH B.

49. Медленно увеличивайте амплитуду сигнала сообщения, регулируя виртуальный элемент управления G модуля Adder (Сумматор), чтобы получить AM сигнал, модулированный примерно на 100%.

Примечание: Измените, если нужно, размер осциллограмм AM сигнала и демодулированного сигнала.

50. Медленно увеличивайте амплитуду сигнала сообщения, чтобы получить AM сигнал, который промодулирован больше, чем на 100%, при этом внимательно наблюдайте за демодулированным сигналом сообщения.

В дополнение можно сказать, что в промышленных устройствах с амплитудной модуляцией для большей эффективности обычно используют усилитель класса C (имеется в виду минимизация потерь мощности). Когда усилитель класса C работает с глубиной модуляции больше 100%, функционирование электрической схемы не соответствует модели AM модулятора, изображенной на рисунке 3. Кроме того, важно отметить, что при этом получается огибающая, не совпадающая с исходным сигналом сообщения, а электрическая схема усилителя класса С при перемодуляции генерирует дополнительные частотные компоненты в спектре. Это значит, что ни детектирование огибающей, ни демодуляция с перемножением сигналов не смогут восстановить сигнал сообщения без искажений.