Введение

Процесс выделения исходного несущего информационный сигнал из несущей волны.

Демодуляция – это выделение исходного несущего информационный сигнал из несущей волны. Демодулятор – это электронная схема (или компьютерная программа в радио с программным определением) используемая для восстановления информационного содержания модулированной несущей волны. Поскольку существует множество типов модуляции, существует и множество типов демодуляторов. Сигнал на выходе демодулятора может представлять собой звук (аналоговый аудиосигнал), изображения (аналоговый видеосигнал) или двоичные данные (цифровой сигнал). Эти термины традиционно используются в контексте радиоприемников, но различные виды демодуляторов применяются и во многих других системах. Например, в модеме, являющемся сокращением от "модулятор/демодулятор", демодулятор используется для выделения последовательного цифрового потока данных из несущего сигнала, который используется для передачи данных по телефонной линии, коаксиальному кабелю или оптическому волокну.

История

Демодуляция впервые использовалась в радиоприемниках. В беспроводных радиотелеграфных системах, применяемых в течение первых 3 десятилетий радио (1884–1914), передатчик не передавал аудио (звук), а передавал информацию в виде импульсов радиоволн, представлявших собой текстовые сообщения в коде Морзе. Поэтому приемнику требовалось лишь обнаружить наличие или отсутствие радиосигнала и издать щелчок. Устройство, выполнявшее эту функцию, называлось детектором. Первыми детекторами были когереры – простые устройства, работавшие как переключатели. Термин «детектор» закрепился, стал использоваться для других типов демодуляторов и до сих пор применяется для обозначения демодулятора в радиоприемнике. Первым типом модуляции, использованным для передачи звука по радиоволнам, была амплитудная модуляция (AM), изобретенная Реджинальдом Фессенденом около 1900 года. АМ-сигнал может быть демодулирован путем его выпрямления для удаления одной стороны несущей, а затем фильтрации для удаления радиочастотной составляющей, оставляя только модулирующую аудиосоставляющую. Это эквивалентно пиковому детектированию с достаточно большой постоянной времени. Амплитуда восстановленной звуковой частоты изменяется в соответствии с модулирующим аудиосигналом, что позволяет управлять наушниками или звуковым усилителем. Фессенден изобрел первый АМ-демодулятор в 1904 году, названный электролитическим детектором, состоящим из короткой иглы, погруженной в стакан с разбавленной кислотой. В том же году Джон Амброз Флеминг изобрел клапан Флеминга, или термоионный диод, который также мог выпрямлять АМ-сигнал.

Техника

Существует несколько способов демодуляции в зависимости от того, как параметры сигнала базовой полосы, такие как амплитуда, частота или фаза, передаются в несущем сигнале. Например, для сигнала, модулированного линейной модуляцией, такой как AM (амплитудная модуляция), можно использовать синхронный детектор. С другой стороны, для сигнала, модулированного угловой модуляцией, необходимо использовать FM-демодулятор (частотная модуляция) или PM-демодулятор (фазовая модуляция). Различные схемы выполняют эти функции. Многие методы, такие как восстановление несущей, восстановление тактовой частоты, сдвиг битов, синхронизация кадров, решеточный приемник, сжатие импульсов, индикация мощности принятого сигнала, обнаружение и коррекция ошибок и т.д., выполняются только демодуляторами, хотя конкретный демодулятор может выполнять лишь некоторые или ни один из этих методов. Любое устройство может выступать в роли демодулятора, если оно обрабатывает радиоволны нелинейным образом.

Радио AM

Сигнал AM кодирует информацию в несущую волну, изменяя её амплитуду в соответствии с передаваемым аналоговым сигналом. Существует два метода, используемых для демодуляции сигналов AM:

Детектор огибающей – это очень простой метод демодуляции, не требующий когерентного демодулятора. Он состоит из детектора огибающей, который может быть выпрямителем (любым элементом, пропускающим ток только в одном направлении) или другим нелинейным компонентом, усиливающим одну полуволну принятого сигнала по сравнению с другой, и фильтра нижних частот. Выпрямитель может быть представлен одним диодом или иметь более сложную конструкцию. Многие природные вещества проявляют подобное выпрямляющее поведение, поэтому это была самая ранняя техника модуляции и демодуляции, использовавшаяся в радио. Фильтр обычно представляет собой RC-фильтр нижних частот, но функция фильтрации иногда достигается за счет ограниченной полосы пропускания схемы, следующей за выпрямителем. Кристаллический приемник использует простоту AM-модуляции для создания приемника с минимальным количеством компонентов, используя кристалл в качестве выпрямителя, а ограниченную полосу пропускания наушников – в качестве фильтра. Продуктовый детектор умножает входящий сигнал на сигнал местного генератора с той же частотой и фазой, что и несущая входящего сигнала. После фильтрации получается исходный аудиосигнал. SSB – это разновидность AM, в которой несущая подавляется или значительно уменьшается, что требует когерентной демодуляции. Для получения дополнительной информации обратитесь к статье о боковых полосах.

КВМ

Для демодуляции QAM требуется когерентный приемник.