AM demodulátorok

Alábbiakban összefoglaljuk a lehetséges AM demodulátor áramköröket. A teljesség kedvéért néhány típusnál rákerült a bemenő szűrő és az antenna is a szemléltető rajzra.

Az áramkörök jobb oldalán kisjelű hangfrekvenciás jelet vehetünk le, amit hangfrekvenciás erősítőre vezetve (például aktív számítógép hangszóró) már hallhatjuk is a rádiót.

Kristálydetektoros demodulátor

A fenti ábrán egy kristálydetektoros vevő látható. Az antennából a rezgőkörre vezetett modulált jel pozitív félperiódusai a diódát kinyitják. A diódán megindul az áram, és átfolyik a kimeneten található 47K ellenálláson. Belefolyik a kezdetben kisült állapotban lévő 10 nF szűrőkondenzátorba is, és feltölti a bejövő nagyfrekvenciás jel csúcsértékére. Amikor a bejövö nagyfrekvenciás jel poztitív félperiódusa csökkenni kezd, a dióda anódja negatívabbá válik, mint a feltöltődött kondenzátor. Ezért a dióda azonnal lezár. A kondenzátor elkezd kisülni a 47-kom ellenálláson, és lassan csökken a feszültsége. Ez a csökkenés addig tart, míg be nem érkezik az antennára a modulált nagyfrekvencia következő pozitiv félperiódusa, és annak amplitudója el nem éri a kimeneti szűrőkondenzátoron éppen meglévő feszültségét. Ha a bejövö jel amplitúdója ezt már meghaladja, akkor a dióda ismét kinyit. Ekkor a kondenzátor töltődése megismétlődik. A modulált nagyfrekvenciás jel egyes pozitiv félperiódusainak amplitúdója a moduláció szerint változik. A kimeneten akkor tud kialakulni a moduláló jel szerint változó feszültség, ha a kondenzátor feszültsége a sorozatos töltődések és kisülések során elég gyorsan tudja követni a beérkező és változó nagyságú nagyfrekvenciás pozitív félhullámok amplitúdóinak változását. Ha az ellenállás túl nagy, akkor a modulálójel csökkenése során nem tud kisülni a kondenzátor, hanem végig lezárva marad, mint a csúcsegyenirányítók esetén. A kicsire választott ellenállás gyorsan kisüti a kondenzátort, és emiatt a nyitott diódán keresztül jobban terheli a rezgőkőrt, lerontván annak szelektivitását. A kondenzátor értékének megválasztása is fontos. Túl nagy kondenzátor megtartja azt a feszültséget amire a korábbi modulációs csúcsokban feltöltődött, vagyis nem követi a modulációt. A túl kicsi kapacitás nem tartja meg a feszültséget a következő bejövő nagyfrekvenciás pozitív félperiódusig, így a kimeneten nagyfrekvencia is megjelenik. A legjobb szelektivitás akkor van, ha a rezgőkör nincs terhelve. A rezgőkőrben keletkező energiát viszont a fejhallgató, vagy erősítő minél jobb meghajtására akarjuk használni. A jó szelektivitás és optimális illesztés érdekében a diódát gyakran a tekercs alkalmasan megválasztott leágazására kötik. Az ilyen vevő hátránya a gyenge érzékenység, és rossz szelektivitás. Előnye, hogy nem igényel semmilyen tápfeszültséget, a működéshez szükséges energiát a beérkező rádióhullámok biztosítják. Megjegyzendő, hogy megfelelő kültéri antennát feltételezve a Kossuth rádió még hangszóróval ( szolíd szobahangerővel) is szól rajta.

A vételi frekvenciát az LC rezgőkör határozza meg. Hangolása a C kondenzátorral történik. A vételi frekvencia a jól ismert Thomson-képlet alapján: [math]f=\frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}[/math], ahol L az induktivitás (Henry), a C a kapacitás (Farad), az eredmény pedig Hz-ben értendő.

Audion

Az előbb ismertetett germániumdiódás demodulátornál érzékenyebb a fent az audion kapcsolás. Működési elve az áramkör áramfelvételén alapul. Ha megnövekszik a bejövő jel pillanatnyi amplitudója, akkor nagyobb lesz a kapcsolás áramfelvétele, ezáltal a FET felett látható R2 ellenálláson pillanatnyilag nagyobb feszültség esik, azaz a hangerőszabályozó potenciométer felé kisebb pillanatnyi amplitudó megy. Ennek a kapcsolásnak az eletkroncsöves eredetije a XX. század első felében igen nagy népszerűségnek örvendett.

Regeneratív

A fenti kapcsolás lényege, hogy a TP2-es beállító (trimmer) potenciométerrel megpróbáljuk gerjedés határára állítani a rezgőkört. Ha eltaláljuk a gerjedés határát, akkor egy csekény bejövő jel is nagy amplitudóváltozást okoz a kapcsolásban, tekintettel arra hogy a rezgőkör veszteségét egy félvezetős erősítővel pótoljuk, regeneráljuk. Egyetlen komoly hátrányaként megemlítendő, hogy a gerjedéshatárt pontosan be kell állítani, mert átlépve a határt begerjed, távol maradva a határtól pedig az érzékenysége lecsökken.

Ennek a kapcsolásnak egy igen komoly szépséghibája, hogy a vevőkészülékünk - főként gerjedés esetén - jelentős energiát sugároz az antenna felé, ezáltal az ilyen jellegű vevők sűrűn lakott vidéken igen vagy rádiófrekvenciás zavart okoztak volna. Ezért ezt a regeneratív vevő áramkört kizárólag egy leválasztóerősítő után célszerű alkalmazni, így a leválasztóerősítő megakadályozza a vevőáramkör antenna felé történő jelsugárzását.

Megjegyzés: az ismertetett áramkörben a diódás demodulátor kiváltható a fent ismertetett audion demodulátorral is.

Szorzódemodulátor

A szorzódemodulátor az analóg AM demodulátorok közt a legjobb paraméterekkel bír. Működési elve a szorzókeverők elvén alapul. A KF jelet lekeverjük 0 Hz-re, ezáltal a jobb és a bal oldalsáv pillanatnyi amplitudója a hallható tartományba kerül.

A keverőfrekvenciának azonban pontosnak kell lennie, amit úgy érünk el, hogy az AM vivőt, amely a legnagyobb amplitúdójú jel, egy PLL áramkör szinkronozására használjuk, ezáltal a PLL szintézer oszcillátora a pontos keverőfrekvencián fog rezegni.

Digitális demodulátor

A digitális demodulátorok analóg oldalon szintén szorzókeverőt alkalmaznak. Azonban a Rádióvevő logikai felépítése szócikkben Digitális vevőkészülékek részében látható I/Q keverőt. Ez a keverő nem feltétlenül klasszikus szorzókeverő, lehet mintavevő áramkörös kapcsolóüzemű keverő is. A lényeg azonban az, hogy a 90˚-kal elforgatott keverőjellel is keverjünk.

A fenti keverővel alacsony frekvenciára kevert jelből, mivel megvan a 0 fokos és a 90 fokos komponense is, ezért a digitális jelfeldolgozó áramkör még a matematikailag 0 Hz alá kevert negatív frekvenciájú jelet is el tudja különíteni a 0 Hz felett levő komponenstől. Ezáltal a jelet a komplex térben a digitális áramkör tükörfrekvenciás problémáktól mentesen 0 Hz-re képes keverni, tetszőleges sávszélességű aluláteresztő szűrőt illetve igény esetén lyukszűrőt is képes ráilleszteni, majd a helyes frekvenciára kevert és szűrt jelet a D/A átalakítóján keresztül az analóg erősítőre továbbítja. Természetesen a digitális áramkörben végzett keverés során az AM vivő frekvenciájával kell keverni, amit ebben az esetben egy, a digitális jelfeldolgozóban leprogramozott PLL algoritmusnak kell előállítania.

Bővebben ezzel a témával az AM demodulátor algoritmus fejezetben foglalkozunk.

Kategória: Rádióamatőr kapcsolások