2.4. Демодуляция амплитудно-модулированного сигнала
Демодуляция АМ-сигнала может быть выполнена несколькими методами. Простейший путь – имитировать работу аналогового двухполупериодного детектора. Вычисляется модуль входного АМ-сигнала, а затем получившиеся однополярные косинусоидальные импульсы сглаживаются пропусканием их через фильтр низких частот (ФНЧ) (рис. 12).
Рис. 12. Двухполупериодное детектирование АМ-сигнала: однополярные импульсы
(пунктирная линия) и результат их сглаживания (сплошная линия)
Данный способ, очевидно, не будет работать правильно в случае перемодуляции.
Следующий метод – так называемое синхронное детектирование, суть которого состоит в умножении частоты сигнала на опорное колебание с несущей частотой:
Результат умножения содержит два слагаемых. Первое – это искомая амплитудная функция, второе – АМ-сигнал с несущей частотой 2ω0. Этот высокочастотный сигнал легко удаляется путем пропускания сигнала через ФНЧ (рис. 13):
Рис. 13. Синхронное детектирование АМ-сигнала: результат умножения на опорное колебание (пунктирная линия) и выделенный низкочастотный сигнал (сплошная линия)
Однако в данном случае необходимо очень точное совпадение начальных фаз и частот опорного колебания демодулятора и несущего колебания АМ-сигнала. Для поддержания частотной и фазовой синхронизации между несущим и опорным колебаниями используются следящие системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ).
Достоинством синхронного детектирования является то, что оно позволяет правильно демодулировать сигнал даже в случае перемодуляции.
2.5. Разновидности амплитудной модуляции
2.5.1. Амплитудная модуляция с подавленной несущей
Первое, что приходит в голову при размышлении на тему повышения КПД амплитудной модуляции – это идея удалить бесполезное несущее колебание, все-таки отказавшись от добавления постоянной составляющей к модулирующему сигналу. Такой способ называется АМ с подавленной несущей (другое название – балансная модуляция БМ):
.
График такого сигнала при однотональном модулирующем сигнале показан на рис. 14.
Рис. 14. Однотональная АМ с подавленной несущей
Энергетический выигрыш при этом, конечно, велик (согласно введенному нами определению КПД становится равным 100 %).
Ширина спектра АМ-сигнала с подавленной несущей такая же, как в случае обычной АМ (ведь подавлена средняя (несущая) частота, а боковые частоты остались на месте).
Таким образом, АМ с подавленной несущей обладает определенными преимуществами по сравнению с обычной АМ. Однако этот способ модуляции не получил широкого распространения, и связано это с проблемами, возникающими при демодуляции сигнала.
Демодуляция АМ с подавленной несущей может выполняться путем синхронного детектирования. При этом сохраняется необходимость точного соответствия частот и начальных фаз несущего и опорного колебаний. Для облегчения правильного восстановления несущей иногда применяют следующий прием. На передающей стороне несущее колебание подавляется не полностью. Его «остаток» с небольшой амплитудой (он называется пилот-сигналом) используют для синхронизации частоты и фазы опорного колебания на приемной стороне.