دمدولاسیون دامنه- بخش دوم

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز:

 

آشکارساز سنکرون

این نوع از آشکارساز‌ها نسبت به آشکارساز‌های پوش دیودی مزیت‌های زیادی دارند. بهبود عملکرد آشکارساز‌های سنکرون به دلیل استفاده از قطعات بیشتر و نیز پیچیده‌تر است که به نوبه خود باعث می‌شود قیمت ساخت آن نیز بالاتر رود. در نتیجه، آشکارساز‌های دیودی را معمولا در گیرنده‌های با عملکرد بالا به کار می‌برند که در آن‌ها هزینه، مشکل خاصی محسوب نمی‌شود. امروزه با استفاده گسترده از مدارات مجتمع، ادغام قطعات مورد نیاز برای ساخت آشکارساز سنکرون در یک آی‌سی بسیار ساده است و باعث کاهش هزینه‌ها می‌شود. با این حال، رادیو‌های انتشار AM ارزان قیمت قدیمی، از قطعات گسسته ساخته شده‌اند و مدارات اضافی برای آشکارساز سنکرون هزینه اضافی را ایجاد می‌کنند، در نتیجه به ندرت مورد استفاده قرار می‌گیرند.

مزایای آشکارساز سنکرون

اگرچه آشکارساز‌های سنکرون از تعداد بیشتری المان استفاده می‌کنند، اما در مقابل دارای مزیت‌هایی در عملکرد خود هستند. این مزایا عبارتند از:

کاهش اثر محوشدگی گزینشی: برای مخابرات HF و به صورت خاص پخش رادیو-تلویزیونی (Broadcasting)، محوشدگی پدیده مهمی است که غالبا رخ می‌دهد. در بعضی شرایط، این پدیده می‌تواند بر بخش‌های مختلف پهنای باند سیگنال AM اثر بگذارد. امکان دارد که سطح حامل، بسته به باند‌های جانبی از ۱۰ تا ۱۵ دسی بل محو شود که باعث می‌شود آشکارسازی پوش دشوار شود و سطح خاصی از اعوجاج را ایجاد کند. به دلیل این‌که دمدولاسیون سنکرون سیگنال حامل خود را تولید می‌کند، تاثیر محوشدگی گزینشی به صورت قابل توجهی کاهش می‌یابد و باعث می‌شود تجربه شنیداری بهتری فراهم شود. در تصویر زیر نمایی از محوشدگی گزینشی در انتقال AM را مشاهده می‌کنید.


محوشدگی گزینشی در انتقال AM

کاهش سطح اعوجاج: دمدولاتور دیودی AM دارای سطح اعوجاج بسیار بالایی است، اما دمدولاسیون سنکرون سطح اعوجاج را بسیار کاهش می‌دهد و در نتیجه تفسیر بهتری را از مدولاسیون اصلی ارائه می‌دهد. به وجود آمدن اعوجاج دلایل زیادی می‌تواند داشته باشد، اما مهم‌ترین این دلایل، ولتاژ روشن شدن مورد نیاز برای دیود در مدار آشکارساز پوش، محوشدگی گزینشی و نیز تنظیم ضعیف هستند.

سطح سیگنال: هنگام استفاده از آشکارساز دیودی، لازم است که سطح خاصی از سیگنال برای غلبه بر ولتاژ بایاس مستقیم دیود وجود داشته باشد. در آشکارساز‌های سنکرون این مشکل وجود ندارد؛ زیرا ضرب‌کننده در این آشکارساز‌ها حتی در سطوح بسیار پایین هم عمل می‌کنند.

فرایند آشکارساز سنکرون

مفهوم اساسی در پس دمدولاتور‌های سنکرون این است که سیگنال ورودی به سیگنال باند پایه تبدیل می‌شود. این کار از طریق ترکیب سیگنال AM ورودی با یک نوسان‌گر محلی انجام می‌گیرد که دارای فرکانسی دقیقا برابر با فرکانس سیگنال حامل است. فرایند ترکیب، سیگنال حامل را به یک سیگنال ۰ هرتز و باند‌های جانبی را به باند فرکانسی سیگنال باند پایه تبدیل می‌کند، به عبارت دیگر سیگنال صوتی را بازسازی می‌کند. روش‌های زیادی برای تولید سیگنال نوسانی محلی وجود دارد و به همین دلیل انواع مختلفی از دمدولاور‌های سنکرون AM نیز ساخته می‌شوند.

انواع دمدولاتور‌های سنکرون

تمام دمدولاتور‌های سنکرون دارای اصول یکسانی هستند. این دمدولاتور‌ها از ترکیب یک نوسان‌گر محلی با سیگنال ورودی استفاده می‌کنند که نوسان‌گر دارای فرکانس یکسان با فرکانس سیگنال حامل است و بدین صورت سیگنال پیام اصلی را استخراج می‌کنند. اما برای رسیدن به این هدف می‌توان از روش‌های مختلفی استفاده کرد.

روش فیلتر: این روش ایجاد دمدولاسیون سنکرون، احتمالا واضح‌ترین روش باشد. در این روش از فیلتر باند باریک برای استخراج سیگنال حامل استفاده می‌شود و سپس از آن برای ترکیب با سیگنال کلی بهره می‌برند. در این روش لازم است که گیرنده دقیقا در فرکانس مورد نیاز برای عبور سیگنال حامل از فیلتر باند باریک تنظیم شود. خوشبختانه پایداری گیرنده‌ها امروزه مشکل خاصی محسوب نمی‌شود و پس از یک بار تنظیم، در فرکانس مورد نظر باقی می‌مانند، اما تنظیم برای این روش امری ضروری است که همیشه موفقیت‌آمیز نیست.

حلقه قفل فاز: حلقه‌های قفل فاز (Phase Locked Loops) در بسیاری از مدارات RF کاربرد دارند. این فرم از دمدولاتور‌های سنکرون از یک حلقه قفل فاز با فیلتر حلقه باریک استفاده می‌کنند، تا روی حامل قفل کنند و یک سیگنال با فرکانس دقیقا یکسان با حامل را کپی کنند. این سیگنال به عنوان سیگنال نوسان‌گر محلی مورد استفاده قرار می‌گیرد تا با سیگنال AM ورودی ترکیب شود و سیگنال اطلاعات بازیابی و استخراج شود. این نوع از دمدولاتور‌های سنکرون، عملکرد بسیار خوبی دارند و در بسیاری از گیرنده‌های رادیویی مورد استفاده قرار می‌گیرند. نمایی از یک مدار حلقه قفل فاز را در تصویر زیر مشاهده می‌کنید.

حلقه قفل فاز

تقویت‌کننده‌های محدود کننده: روش دیگر برای ایجاد دمدولاسیون سنکرون، استفاده از تقویت‌کننده محدودکننده (Limiting Amplifier) به منظور تولید سیگنال حامل است. بعضی از سیگنال‌ها از زنجیره تقویت‌کننده فرکانس میانی (IF) گیرنده دریافت می‌شوند و به یک مدار با بهره بسیار بالا اعمال می‌شوند. سپس تقویت‌کننده محدود خواهد شد و زمانی که سیگنال AM حضور یابد، هرگونه تغییر دامنه یا به عبارت دیگر، مدولاسیون را حذف می‌کند و فقط سیگنال حامل باقی می‌ماند.

این روش برای ساخت دمدولاتور سنکرون بسیار عالی است؛ زیرا ساختار ساده و در عین حال بسیار کارآمدی دارد و به فیلتر‌های پیچیده و یا حلقه قفل فاز احتیاجی ندارد. آرایش مداری برای دمدولاتور‌های سنکرون نوع تقویت‌کننده محدودکننده، از زنجیره تقویت‌کننده فرکانس میانی تشکیل شده است. خروجی تقویت‌کننده فرکانس میانی به یک ترکیب‌کننده اعمال می‌شود. این خروجی همچنین به تقویت کننده محدودکننده وارد می‌شود و خروجی این مرحله هم به ورودی نوسان‌گر محلی در ترکیب‌کننده اعمال می‌شود. در این حالت، خروجی برابر با سیگنال صوتی بازیابی شده است و می‌تواند به صورت عادی توسط یک تقویت‌کننده صوتی تقویت شود.