Что такое демодуляция кратко

Обновлено: 02.07.2024

процесс, обратный модуляции колебаний (См. Модуляция колебаний). Подробнее см. Детектирование.

ДЕМОДУЛЯЦИЯ

ДЕМОДУЛЯЦИЯ, процесс, обратный модуляции колебаний. Подробнее см. Детектирование.

ДЕМОДУЛЯЦИЯ

1) Орфографическая запись слова: демодуляция2) Ударение в слове: демодул`яция3) Деление слова на слоги (перенос слова): демодуляция4) Фонетическая тран. смотреть

ДЕМОДУЛЯЦИЯ

demodulation, detection* * *демодуля́ция ж. 1. demodulation 2. телегр. restitutionидеа́льная демодуля́ция — perfect restitutionизохро́нная демодуля́. смотреть

ДЕМОДУЛЯЦИЯ

демодуля́ция см. детектирование. Новый словарь иностранных слов.- by EdwART, ,2009.

ДЕМОДУЛЯЦИЯ

Ударение в слове: демодул`яцияУдарение падает на букву: яБезударные гласные в слове: демодул`яция

ДЕМОДУЛЯЦИЯ

ДЕМОДУЛЯЦИЯ и, ж. démodulation f. См. Детектирование. СИС 1964. Демодулятор (радио). РРП 1953. - Лекс. Сл. 1948: демодуляция; СИС 1964: демодуля/ция. . смотреть

ДЕМОДУЛЯЦИЯ

ж. demodulazione f - временная демодуляция- идеальная демодуляция- изохронная демодуляция- магнитная демодуляция- фазовая демодуляция- частотная демод. смотреть

ДЕМОДУЛЯЦИЯ

Мило Мид Мец Мелодия Мелия Мел Медио Мед Ляд Луи Лоция Миля Мио Модуляция Мул Мяло Одул Олеум Лом Лицо Лимец Леди Олим Оля Удел Лед Иол Имя Идол Идо Идея Дядя Дуо Думец Удод Умело Дом Доля Цидуля Долм Доле Дол Дод Диод Дим Дидоец Дея Дели Дедуля Дед Цум Демодуляция Цея Долу Дуло Уля Дуля Улем. смотреть

ДЕМОДУЛЯЦИЯ

Rzeczownik демодуляция f demodulacja f

ДЕМОДУЛЯЦИЯ

(процесс, обратный модуляции колебаний), преобразование модулированных электрич. колебаний высокой (несущей) частоты в колебания с частотой модулирующе. смотреть

ДЕМОДУЛЯЦИЯ

де`модуля'ция, де`модуля'ции, де`модуля'ции, де`модуля'ций, де`модуля'ции, де`модуля'циям, де`модуля'цию, де`модуля'ции, де`модуля'цией, де`модуля'циею, де`модуля'циями, де`модуля'ции, де`модуля'циях. смотреть

ДЕМОДУЛЯЦИЯ

ж.demodulation, detection- амплитудная демодуляция- фазовая демодуляция- частотная демодуляция

ДЕМОДУЛЯЦИЯ

ж. радиоdemodulación f, detección f

ДЕМОДУЛЯЦИЯ

ДЕМОДУЛЯЦИЯ (процесс, обратный модуляции колебаний), преобразование модулированных колебаний высокой (несущей) частоты в колебания с частотой модулирующего сигнала.

ДЕМОДУЛЯЦИЯ

ДЕМОДУЛЯЦИЯ (процесс - обратный модуляции колебаний), преобразование модулированных колебаний высокой (несущей) частоты в колебания с частотой модулирующего сигнала.
. смотреть

ДЕМОДУЛЯЦИЯ

- (процесс - обратный модуляции колебаний), преобразованиемодулированных колебаний высокой (несущей) частоты в колебания с частотоймодулирующего сигнала. смотреть

Демодуляция (Детектирование сигнала) — процесс, обратный модуляции колебаний, преобразование модулированных колебаний высокой (несущей) частоты в колебания с частотой модулирующего сигнала.

Для передачи энергии электромагнитной волны используются высокочастотные колебания, а колебания низкой частоты используются для модуляции (слабого изменения амплитуды или фазы) высокочастотных колебаний. На принимающей станции из этих сложных колебаний с помощью специальных методов снова выделяют колебания низкой частоты, которые после усиления подаются на громкоговоритель. Этот процесс выделения информации из принятых модулированных колебаний получил название демодуляции, или детектирования колебаний.

Дополнить статью (статья слишком короткая либо содержит лишь словарное определение).
Проставив сноски, внести более точные указания на источники.
Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Демодуляция" в других словарях:

демодуляция — и, ж. démodulation f. См. Детектирование. СИС 1964. Демодулятор (радио). РРП 1953. Лекс. Сл. 1948: демодуляция; СИС 1964: демодуля/ция … Исторический словарь галлицизмов русского языка

ДЕМОДУЛЯЦИЯ — ДЕМОДУЛЯЦИЯ, смотри в статье Детектор … Современная энциклопедия

ДЕМОДУЛЯЦИЯ — (процесс обратный модуляции колебаний), преобразование модулированных колебаний высокой (несущей) частоты в колебания с частотой модулирующего сигнала … Большой Энциклопедический словарь

Демодуляция — ДЕМОДУЛЯЦИЯ, смотри в статье Детектор. … Иллюстрированный энциклопедический словарь

демодуляция — (процесс, обратный модуляции колебаний), преобразование модулированных колебаний высокой (несущей) частоты в колебания с частотой модулирующего сигнала. * * * ДЕМОДУЛЯЦИЯ ДЕМОДУЛЯЦИЯ (процесс, обратный модуляции колебаний (см. МОДУЛЯЦИЯ… … Энциклопедический словарь

демодуляция — demoduliacija statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. demodulation vok. Demodulation, f rus. демодуляция, f pranc. démodulation, f … Automatikos terminų žodynas

демодуляция — demoduliavimas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. demodulation vok. Demodulation, f rus. демодуляция, f pranc. démodulation, f … Fizikos terminų žodynas

Демодуляция — процесс, обратный модуляции колебаний (См. Модуляция колебаний). Подробнее см. Детектирование … Большая советская энциклопедия

Передача информации в современном мире нас окружает повсюду: мобильная связь, интернет, управление воздушным движением и многое другое. Как правило, в качестве “переносчика” информации выступает высокочастотное колебание: 2.4 ГГц и 5 ГГц для Wi-Fi, 2.6 ГГц и другие для 4G, 1030 МГц и 1090 МГц для обмена данными с воздушными судами и т.д. Эти колебания (частоты) называются несущими. Как, используя несущую частоту, закодировать данные? Как передать или получить “0” или “1”? На эти вопросы мы и постараемся ответить.

Процесс изменения одного или нескольких параметров модулируемого несущего сигнала при помощи модулирующего сигнала называется модуляцией.

В рамках данной лекции мы рассмотрим следующие виды модуляции:

ASK (Amplitude Shift Keying) — амплитудная манипуляция
BPSK, QPSK (Binary Phase Shift Keying, Quadrature Phase Shift Keying) — фазовая манипуляция
QASK (Quadrature Amplitude-Shift Keying) — квадратурная манипуляция
FSK (Frequency Shift Keying), MSK (Minimum Shift Keying) — частотная манипуляция

Результат выполнения скрипта показан ниже:

Из рисунка видно, что амплитуда несущего (модулированного) сигнала — синий график — повторяет форму модулирующего сигнала — оранжевый график.

Теперь давайте сделаем следующую вещь: на комплексной плоскости отметим точки, соответствующие значениям, которые принимает наш закодированный сигнал. В Matlab это можно сделать с помощью функции scatterplot , указав в качестве входных параметров аналитический сигнал (мы его получим с помощью преобразования Гильберта), количество отсчётов на бит (у нас за это отвечает переменная n_for_bit ) и смещение от начала сигнала, с которым будут считываться биты (мы хотим считывать биты в их середине, поэтому смещение зададим n_for_bit/2 ):

Сигнальное созвездие ASK-модулированного сигнала

Т.к. мнимая часть равна нулю, мы видим два скопления точек вдоль действительной оси: одно вокруг значения 0.1, второе — вокруг 1. Этот график называется сигнальное созвездие. Он часто используется при анализе характеристик модулированных сигналов, т.к. показывает распределение мгновенного значения сигнала на комплексной плоскости в момент его считывания.

Итак, модулированный сигнал есть — попробуем его обратно демодулировать. Наша задача сводится к нахождению огибающей, а как мы выяснили на прошлой лекции — это легко сделать с помощью преобразования Гильберта. Затем создадим что-то вроде цифрового компаратора, с помощью которого зашумлённую огибающую превратим в прямоугольный цифровой сигнал. Дополним наш код:

Демодуляция ASK-модулированного сигнала

Как видим, демодулированный сигнал повторяет битовую последовательность, которую мы закодировали изначально в массиве code , а значит мы всё сделали правильно.

Ещё одним типом амплитудной манипуляции является OOK — On-Off Keying. Основное отличие от ASK — логический “ноль” кодируется амплитудой, равной нулю, “единице” соответствует номинальное значение амплитуды сигнала. Если в листинге “ASK-манипуляция, часть 1” в массиве code вместо всех значений 0.1 запишем 0 , то как раз получим OOK-манипуляцию.

Начнём с самого простого вида — BPSK — когда у нас всего два значения фазы — и .

Создадим скрипт, реализующий фазовую манипуляцию зашумлённой несущей частоты fc , равной 250 Гц. Кодовую последовательность по аналогии с первым примером будем задавать в массиве code . Перескок фазы будет осуществляться умножением синусоидального сигнала на +1 или -1:

Смотрим, что получилось:

Каждое изменение логического уровня модулирующего сигнала приводит к скачкообразному изменению фазы несущей частоты на , а это то, что нужно.

Теперь дополним код по аналогии с предыдущим примером и построим сигнальное созвездие:

Сигнальное созвездие BPSK-сигнала:

Сигнальное созвездие BPSK-сигнала

Мы имеем два скопления точек: вокруг (-1,0) и (1,0). Эти точки как раз соответствуют повороту вектора единичной длины на и вокруг начала координат. А значит, модуляция работает корректно.

Теперь наша задача — демодулировать сгенерированный сигнал. Для этого умножим его на несущую частоту fc , а затем применим к полученному сигналу ФНЧ с полосой пропускания 100 Гц, сгенерированный с помощью filterDesigner:

Обработка BPSK-модулированного сигнала

На верхнем графике наблюдаем синусоиды с частотой 2*fc , имеющие разные постоянные составляющие в зависимости от значения фазы модулированного сигнала. Для того, чтобы получить огибающую, мы воспользовались ФНЧ и получили нижний график. Теперь, чтобы преобразовать данный сигнал в цифровой код, разработаем простейший цифровой компаратор с пороговым значением 0.1 и построим результирующие графики:

Демодулированный сигнал на фоне модулированного сигнала представлен ниже:

Демодуляция BPSK-модулированного сигнала

Как видим, он повторяет форму модулирующего сигнала, заданного в начале листинга, но имеет временную задержку, возникающую в КИХ-ФНЧ.

В рассмотренном примере модулированный сигнал мог принимать два значения фазы: и , а значит в один момент времени (такт) можно закодировать только один бит информации — “0” или “1”. Если добавить ещё два изменения фазы ( и ), а затем повернуть полученную диаграмму на против часовой стрелки, получится QPSK-манипуляция, или квадратурная фазовая манипуляция. В этом случае мы за один такт сможем передавать сразу два бита информации! Посмотрим, как в этом случае будет выглядеть сигнальное созвездие. Разработаем скрипт, который формирует массив случайных данных data , которые затем преобразуем в массив значений PSK-сигнала с помощью функции pskmod , в качестве второго параметра которой будет порядок модуляции (для QPSK это M = 4 ). В качестве третьего параметра данной функции необходимо задать смещение нулевого значения фазы, в нашем случае, как было сказано выше, это (тогда, в идеальном случае, в каждом квадранте комплексной плоскости будет по одной точке созвездия). Далее добавим немного шума в этот сигнал, чтобы имитировать реальные условия передачи данных и построим сигнальное созвездие:

Получилось вот так:

Сигнальное созвездие сигнала с QPSK

Мы видим скопление точек вокруг значений >,\frac>\right)" width="68" height="33" />
, >,\frac>\right)" width="82" height="33" />
, >,-\frac>\right)" width="96" height="33" />
, >,-\frac>\right)" width="82" height="33" />
, каждая из которых соответствует положению единичного вектора, начало которого соответствует началу координат, при его повороте с шагом . Соответствие фазы и передаваемой информации будет иметь следующий вид:

Это значит, что при при той же самой символьной скорости сигнал с QPSK передаёт в 2 раза больше информации, чем сигнал с BPSK.

Здесь мы можем передавать за один такт сразу 3 бита. Однако, с увеличением порядка модуляции M , точки созвездия располагаются всё ближе и ближе друг другу, что может привести к ошибкам декодирования такого сигнала, если он сильно зашумлён. Можете поиграться со значениями M и параметром snr функции awgn , чтобы убедиться в этом на примере.

QASK (частный случай QAM — Quadrature Amplitude Modulation) — это вид манипуляции, при которой скачкообразно изменяется как амплитуда, так и фаза несущего сигнала, что позволяет за один такт (отсчёт) передать ещё больше информации, чем в рассмотренных ранее видах манипуляции. Можно сказать, что QASK — это комбинация ASK и PSK.

По традиции, сразу начнём с примера. Создадим несущую с частотой 1кГц, помимо этого создадим массив данных data , который будет содержать случайные числа. Зададим порядок модуляции M=16 , это значит, что за один такт будем передавать число от 0 до 15, или 4 бита. Один элемент — один такт передачи, количество элементов — 50. Затем создадим массив отсчётов QASK на базе этих данных с помощью функции qammod и построим сигнальное созвездие из полученного набора данных.

Результат показан ниже:

Сигнальное созвездие сигнала с 16-QASK

Это созвездие состоит из 16 групп точек, а значит сформированный сигнал принимает все возможные значения для QASK-манипуляции 16 порядка.

Теперь “поместим” эти данные на несущую частоту. Растянем массив данных до того же количества отсчётов, что и в сигнале несущей частоты (каждый бит повторим bit_size раз) и получим массив qmod . Поэлементно умножим действительные части данного массива на косинус с частотой fc , а мнимые — на синус той же частоты. Просуммируем полученные сигналы ( i и q соответственно), в результате чего получим модулированный сигнал y , который готов для передачи. Добавим в него шум для имитации электромагнитных помех и построим графики.

Действительная и мнимая части сигнала, а также сам сигнал y можно увидеть на рисунке ниже:

Синфазная, квадратурная составляющие и QASK-модулированный сигнал

Видно, что в процессе передачи данных изменяется как амплитуда, так и фаза несущей.

Теперь решим обратную задачу: демодулируем сигнал на нижнем графике. Для этого обратно выделим из него синфазную io и квадратурную qo составляющие умножением на косинус и синус несущей частоты соответственно. Чтобы убрать высокочастотную составляющую, как и в BPSK, применим ФНЧ, в результате чего получим сигналы iof и qof , графики которых затем и построим.

А вот и графики:

Синфазная и квадратурная составляющие демодулированного QASK-сигнала

Следует обратить внимание, что при выделении синфазной и квадратурной составляющей, мы также сделали умножение на два (и получили при этом правильные амплитуды). Давайте разбираться, в чём дело. Как было сказано выше, входной сигнал был умножен на функции и . При умножении на косинус получаем сигнал:

$\begin (1) \begin x_(t) = (I(t) cos(2\pi f_c t) + Q(t) sin(2\pi f_c t) \cdot cos(2\pi f_c t) = \\ = I(t) cos^2 (2\pi f_c t) + \frac Q(t) sin(4 \pi f_c t) =\\ = \frac I(t) + \frac I(t) cos(4 \pi f_c t) + \frac Q(t) sin(4 \pi f_c t) \end \end$

При умножении на синус:

$\begin (2) \begin x_(t) = (I(t) cos(2\pi f_c t) + Q(t) sin(2\pi f_c t) \cdot sin(2\pi f_c t) = \\ = Q(t) sin^2 (2\pi f_c t) + \frac I(t) sin(4 \pi f_c t) =\\ = \frac Q(t) - \frac I(t) cos(4 \pi f_c t) + \frac Q(t) sin(4 \pi f_c t) \end \end$

После применения ФНЧ косинусоидальные и синусоидальные составляющие уходят, остаётся только постоянная составляющая:

$\begin (3) x_(t) = \frac I(t) \end$

$\begin (4) x_(t) = \frac Q(t) \end$

Поэтому, чтобы скомпенсировать амплитуду демодулированного сигнала, в строчках 49 и 50 мы и сделали умножение на 2.

Далее преобразуем iof и qof в один комплексный сигнал of , который проредим, взяв из него отсчёты, расположенные в серединах временных отрезков, соответствующих битам данных. Затем воспользуемся функцией qamdemod и сравним результаты: что закодировали, и что в последствии декодировали.

Синий график на рисунке отображает входные данные, на основе которых был сформирован модулированный сигнал, красными крестиками — данные, полученные в результате демодуляции этого сигнала:

Сравнение данных до QASK-модуляции и после демодуляции

Как видим, два графика полностью совпадают, а это говорит о том, что реализованный нами алгоритм работает корректно.

Данный вид манипуляции считается самым помехоустойчивым, т.к. помехи чаще всего влияют на амплитуду, а не на несущую частоту. Частота логического “0” и логической “1” вычисляются по формулам:

$\begin (5) f_ = f_c - \frac \end$

$\begin (6) f_ = f_c + \frac \end$

При манипуляция называется Minimum Shift Keying (MSK) — манипуляция с минимальным сдвигом частоты.

И снова к примеру. Разработаем скрипт, формирующий FSK-модулированный сигнал. Несущую частоту выберем 500 Гц, индекс модуляции , период следования битов данных 10 мкс. На основе этого рассчитаем значение двух частот: f0 и f1 , кодирующие логический “0” и “1” соответственно.

Далее сформируем модулирующий сигнал по аналогии с тем, как мы это делали в примерах с BPSK и ASK:

Теперь создадим два сигнала: x0 с частотой f0 и x1 с частотой f1 . На базе этих сигналов и модулирующего сигнала fm сформируем модулированный сигнал x и построим графики.

Результат выполнения данного скрипта:

Из рисунка видно, что в зависимости от значения модулирующего сигнала, меняется частота несущей — это то, что нам нужно. Модулировать научились — теперь попробуем это демодулировать. Для этого умножим наш сигнал на косинусоиды с частотами f0 и f1 :

Сигналы y0 и y1 показаны ниже:

Результаты выполнения листинга “FSK-манипуляция, часть 4”

Теперь найдём разность этих сигналов и пропустим её через ФНЧ:

Результат показан ниже:

Результаты выполнения листинга “FSK-манипуляция, часть 5”

До финала осталось совсем немного — преобразовать нижний график в цифровой сигнал. Для этого, как и в случае с BPSK, воспользуемся цифровым компаратором и построим результирующий график:

Результат демодуляции показан ниже:

Как видим, оранжевый график имеет ту же форму, что и на первоначальном рисунке, но с уже привычной нам временной задержкой, возникающей в цифровом КИХ-фильтре.

Положительная сторона отправки сигнала с более высокой частотой множественна: во-первых, если все радиопередачи вещают на звуковых частотах, их нельзя будет распознать друг от друга, и будет только смешанный или смешанный сигнал. Во-вторых, обнаружено, что для передачи звука необходима специальная антенна с диапазоном действия от 5 до 5000 миль.

Выражение модулированной несущей волны:

Грех 2πf_ct

Если для наглядности в качестве модулирующего сигнала взять конкретный аудиосигнал, его можно охарактеризовать как

B грех 2πf_at

Модулированный сигнал может быть представлен как,

(A + Bsin2πf_at) (sin 2πf_ct)

В = В_c (1 + B / A sin2πf_aт) (sin2πf_ct)

Коэффициент модуляции:

Процентная модуляция:

M = Б / А х 100

Процент модуляции может отличаться где-то в диапазоне от нуля до 100 без искажений. Когда процентная модуляция превышает 100 процентов, зашумленные частоты смешиваются, и, следовательно, результатом являются искажения.

Типы модуляции:

В основном есть 2 типа модуляции,

Аналоговая модуляция - Это метод передачи аналогового сигнала основной полосы частот, такого как аудио или телевизионный сигнал, по более высокочастотному сигналу.
Цифровая модуляция - это цифровая техника кодирования цифровой информации.

Опять же, аналоговая модуляция бывает разных типов; такие как

Амплитудная модуляция:

Что касается соответствий, важным моментом для модуляции является поощрение передачи знака, несущего данные, по радиоканалу с рекомендуемой полосой пропускания. При непрерывной модуляции это достигается за счет амплитуды или изменения угла синусоидальной несущей.

Определения, относящиеся к модуляции и демодуляции

Индекс модуляции амплитудной модуляции:

Индекс модуляции показывает, какое количество модулированной переменной несущего сигнала преобразовано вокруг его немодулированного уровня. В AM, эта величина, иначе называемая глубиной модуляции, показывает, насколько переменная модулируемого параметра отличается от своего уникального уровня. Математически индекс модуляции равен m_a, четко определенная,

где, К = константа пропорциональности;

V_m = амплитуда модулирующего сигнала;

V_c = амплитуда несущего сигнала;

Угол модуляции

Угловая модуляция бывает двух видов. Это - частотная модуляция и фазовая модуляция.

Ценный компонент угловой модуляции заключается в том, что она может дать лучший выходной сигнал при наличии шумов и помех, чем метод AM. Это улучшение исполнения достигается в ущерб расширенной полосе пропускания передачи данных; это хорошие методы для ширины полосы канала с улучшенными шумовыми характеристиками. Кроме того, при угловой модуляции улучшение исполнения возможно за счет сложности схемы системы как передатчика, так и коллектора. Это невозможно в случае техники амплитудной модуляции.

Угловую модуляцию можно разделить на:

Частотная модуляция

Мишель Бакни создатель QS: P170, Q81411358, FM-модуляция - ru, CC BY-SA 4.0

Частотная модуляция состоит из двух важных частей:

УЗКАЯ ДИАПАЗОН FM:

Узкополосная частотная модуляция имеет индекс модуляции около единицы. Наибольшее отклонение δ

ШИРОКОПОЛОСНЫЙ FM:

Обычно модуляция с расширенным диапазоном частот имеет индекс модуляции больше, чем тот. Уравнение полосы пропускания представлено в следующем уравнении.

B = 2 (δ + f_m)

Для широкополосного FM δ

Фазовая модуляция:

Цифровую модуляцию можно далее разделить на:

ASK (манипуляция смещения амплитуды)
FSK (частотная манипуляция)
PSK (фазовая манипуляция)

Что такое демодуляция?

Определение демодуляции:

Демодуляция в основном извлекает исходный сигнал, несущий информацию, из несущей волны.

Демодулятор представляет собой схему, которая используется для восстановления исходной информации или данных из модулированного сигнала.

Демодулятор квадратичного закона
Детектор огибающей

Существуют различные доступные методы демодуляции в зависимости от параметров сигнала основной полосы частот, например, в несущем сигнале передаются амплитуда, частота или фазовый угол. Синхронный детектор может использоваться, когда сигнал модулируется методом линейной модуляции. Напротив, демодулятор с частотной модуляцией или демодулятор с фазовой модуляцией можно использовать для сигнала, настроенного на непредусмотренный.

Сравнение модуляции и демодуляции:

Для получения дополнительных статей, связанных с модуляцией и демодуляцией нажмите сюда

О Сумали Бхаттачарье

В настоящее время я инвестирую в сферу электроники и связи.
Мои статьи сосредоточены на основных областях базовой электроники с использованием очень простого, но информативного подхода.
Я хорошо учусь и стараюсь быть в курсе всех последних технологий в области электроники.

Если вы прочитали предыдущую статью, вы знаете, что такое I/Q сигналы, и как выполняется квадратурная (то есть на основе I/Q сигналов) модуляция. В этой статье мы обсудим квадратурную демодуляцию, которая является универсальным методом извлечения информации из амплитудно-, частотно- и фазо-модулированных сигналов.

Преобразование в I и Q

На следующей диаграмме представлена базовая структурная схема квадратурного демодулятора.

Структурная схема квадратурного демодулятора

Вы легко заметите, что эта схема похожа на квадратурный модулятор в обратном порядке. Радиочастотный сигнал умножается на сигнал гетеродина (для канала I) и на сигнал гетеродина, сдвинутый на 90° (для канала Q). Результат (после фильтрации нижних частот, который будет вкратце объяснен позже) представляет собой сигналы I и Q, которые готовы для дальнейшей обработки.

В квадратурной модуляции мы используем низкочастотные I/Q сигналы для создания амплитудно-, частотно- или фазо-модулированного сигнала, который будет усилен и передан. В квадратурной демодуляции мы преобразуем имеющийся модулированный сигнал в соответствующие низкочастотные I/Q сигналы. Важно понимать, что принятый сигнал может быть от передатчика любого типа – квадратурная демодуляция не ограничивается сигналами, которые изначально были созданы посредством квадратурной модуляции.

Фильтры нижних частот необходимы, потому что квадратурное умножение, применяемое к принятому сигналу, ничем не отличается от умножения, используемого, например, в обычном амплитудном демодуляторе. Спектр принятого сигнала будет сдвинут вниз и вверх на значение частоты несущей (f_нес); таким образом, фильтр нижних частот необходим для подавления высокочастотных составляющих, связанных со спектром, центрированным вокруг 2f_нес.

Если вы прочитали статью про амплитудную демодуляцию, предыдущий абзац мог дать вам понять, что квадратурный демодулятор фактически состоит из двух амплитудных демодуляторов. Разумеется, вы не можете применять обычную амплитудную демодуляцию к частотно-модулированному сигналу; в амплитуде FM сигнала нет закодированной информации. Но квадратурная (амплитудная) демодуляция может захватить информацию, закодированную в частоте, – это просто (довольно интересный) характер I/Q сигналов. Используя два амплитудных демодулятора, приводимых в действие синусоидами с частотой сигнала несущей и с разностью фаз в 90°, мы генерируем два разных низкочастотных сигнала, которые вместе могут сообщать информацию, закодированную посредством изменений частоты или фазы принимаемого сигнала.

Квадратурная амплитудная демодуляция

Полученные демодулированные сигналы при разных разностях фаз принятого сигнала несущей и сигнала гетеродина приемника

Эти диаграммы показывают демодулированный сигнал для трех значений разности фаз передатчика и приемника. По мере увеличения разности фаз амплитуда демодулированного сигнала уменьшается. Процедура демодуляции стала нерабочей при разности фаз 90°, это представляет собой наихудший сценарий, т.е. амплитуда начинает увеличиваться снова, когда разность фаз удаляется (в любом направлении) от 90°.

Следующие диаграммы демонстрируют эту I/Q компенсацию. Графики являются демодулированными сигналами от ветвей I и Q квадратурного демодулятора.

Фаза передатчика равна 0° Фаза передатчика равна 45° (оранжевый график находится за синим графиком – т.е. оба сигнала идентичны) Фаза передатчика равна 90°

Постоянная амплитуда

Было бы удобно, если бы мы могли объединить I и Q версии демодулированного сигнала в один сигнал, который поддерживает постоянную амплитуду независимо от соотношения фаз между передатчиком и приемником. Ваша первая идея может заключаться в использовании сложения, но, к сожалению, это не так просто. Следующая диаграмма была получена путем повторения моделирования, в котором всё одинаково, за исключением фазы сигнала несущей передатчика. Значение фазы присваивается параметру, который имеет семь определенных значений: 0°, 30°, 60°, 90°, 120°, 150° и 180°. Графики представляют собой суммы демодулированных I и Q сигналов.

Результаты сложения демодулированных I и Q сигналов при разных фазах сигнала несущей передатчика

Комплексные числа

Чтобы получить амплитуду комплексного числа, мы не можем просто сложить действительную и мнимую части, и то же самое относится к I и Q компонентам сигнала. Вместо этого мы должны использовать формулу, показанную на рисунке выше, которая представляет собой не что иное, как стандартный пифагоров подход к определению длины гипотенузы прямоугольного треугольника. Если мы применим эту формулу к демодулированным сигналам I и Q, то сможем получить окончательный демодулированный сигнал, на который не влияют изменения фазы. Следующий график подтверждает это: моделирование такое же, как и предыдущее (т.е. семь разных значений фазы), но вы видите только один сигнал, потому что все графики идентичны.

Окончательный результат квадратурной демодуляции амплитудно-модулированного сигнала

Читайте также: