Что такое детектирование
Детектирование (демодуляция) — извлечение информационного сигнала из модулированной несущей на приёмной стороне. Это операция, обратная модуляции (см. модуляция сигналов): модулятор «сажает» информацию на несущую, детектор её «снимает». Для каждого вида модуляции нужен свой детектор, поскольку информация заложена в разных параметрах — амплитуде, частоте или фазе.
Амплитудное детектирование
Диодный детектор
Простейший детектор АМ — диод и RC-цепочка. Диод выпрямляет модулированный сигнал, а конденсатор сглаживает высокочастотные пульсации, оставляя огибающую — исходный информационный сигнал. Постоянную времени RC выбирают компромиссом: слишком мала — остаётся ВЧ-пульсация, слишком велика — детектор «не успевает» за быстрыми изменениями огибающей (диагональные искажения).
Условие: 1/f_несущей « RC « 1/F_макс(модуляции)Синхронный детектор
Для DSB-SC и SSB, где несущая подавлена, огибающей нет, и диодный детектор не работает. Применяют синхронный (когерентный) детектор: сигнал перемножается с восстановленной опорной несущей той же частоты и фазы. Он же даёт лучшее качество и на обычной АМ при слабом сигнале.
Частотное детектирование
Для ЧМ информацию (отклонение частоты) преобразуют в напряжение. Основные схемы:
- Частотный дискриминатор — расстроенные контуры преобразуют изменение частоты в изменение амплитуды, которое затем детектируется.
- Детектор отношений — разновидность дискриминатора, менее чувствительная к паразитной АМ.
- Демодулятор на ФАПЧ (PLL) — петля следит за частотой сигнала, и управляющее напряжение петли есть демодулированный выход. Устойчив к шуму, легко интегрируется — доминирует в современной технике.
Перед любым ЧМ-детектором обязателен ограничитель амплитуды — он срезает паразитные амплитудные помехи, обеспечивая помехоустойчивость ЧМ.
Фазовое и квадратурное детектирование
Для фазовой модуляции и цифровой манипуляции (PSK) применяют фазовый детектор, сравнивающий фазу сигнала с опорной. Наиболее универсален квадратурный демодулятор: сигнал перемножается с двумя опорными колебаниями, сдвинутыми на 90° (cos и sin), давая синфазную I и квадратурную Q составляющие. Пара I/Q полностью описывает амплитуду и фазу и позволяет программно восстановить любой вид модуляции — на этом построены QAM-приём и SDR (см. радиоприём и SDR).
Выбор детектора по виду модуляции
| Модуляция | Детектор |
|---|---|
| АМ (с несущей) | диодный (амплитудный) |
| DSB-SC, SSB | синхронный (когерентный) |
| ЧМ | дискриминатор / детектор отношений / PLL |
| ФМ, PSK | фазовый детектор |
| QAM | квадратурный (I/Q) демодулятор |
Частые вопросы
Почему для SSB не годится диодный детектор?
В SSB несущая подавлена, и у сигнала нет огибающей, повторяющей звук. Нужен синхронный детектор с восстановленной опорной несущей, иначе речь звучит искажённо.
Зачем перед ЧМ-детектором ограничитель?
Он срезает паразитные изменения амплитуды (помехи, замирания), оставляя только частотную информацию. Это и обеспечивает высокую помехоустойчивость ЧМ.
Что такое I/Q-детектирование?
Разложение сигнала на синфазную (I) и квадратурную (Q) составляющие перемножением с cos и sin опорной частоты. Пара I/Q задаёт и амплитуду, и фазу, поэтому позволяет программно демодулировать любой вид модуляции — основа SDR и приёма QAM/PSK.
Итоги
Детектор снимает информацию с несущей, и тип детектора диктуется видом модуляции: амплитудный (диодный или синхронный) для АМ, частотный (дискриминатор или PLL) для ЧМ, фазовый и квадратурный I/Q для PSK и QAM. Универсальное квадратурное детектирование, дающее пару I/Q, лежит в основе программно-определяемого радио и всей цифровой демодуляции.
Смотрите также: Модуляция сигналов · Радиоприём · Все инструменты.