Kuptimi i demodulimit të katrorit

Demodulimi i frekuencës së radios
Kjo faqe shpjegon se çfarë është demodulimi i kuadratit dhe ofron një pasqyrë të natyrës së sinjaleve I / Q.

Nëse keni lexuar faqen e mëparshme, ju e dini se cilat janë sinjalet I / Q dhe si realizohet modulimi i kuadratit (d.m.th., i bazuar në sinjalin I / Q). Në këtë faqe ne do të diskutojmë demodulimin e katrorit, i cili është një teknikë e gjithanshme për nxjerrjen e informacionit nga format e valës amplituda-, frekuenca- dhe modulimi fazor.

Duke u kthyer në I dhe Q
Diagrami i mëposhtëm përcjell strukturën themelore të një demodulatori kuadratik.

Ju do të vini re me lehtësi që sistemi është i ngjashëm me një modulator kuadrati në të kundërt. Sinjali RF shumëzohet me sinjalin e oshilatorit lokal (për kanalin I) dhe oshilatori lokal zhvendoset me 90 ° (për kanalin Q). Rezultati (pas filtrimit me kalim të ulët, i cili do të shpjegohet së shpejti) janë format e valës I dhe Q që janë gati për përpunim të mëtutjeshëm.

Në modulimin e katrorit, ne përdorim sinjalet I / Q të linjës bazë për të krijuar një formë valë të moduluar, frekuencë, ose fazë të moduluar që do të amplifikohet dhe transmetohet. Në demodulimin e katrorit, ne po e shndërrojmë modulimin ekzistues në sinjalet përkatëse të bazës bazë I / Q. 

Shtë e rëndësishme të kuptoni që sinjali i marrë mund të jetë nga çdo lloj i demodulimit të kuadraturës së transmetuesit nuk është i kufizuar në sinjalet që fillimisht u krijuan përmes modulimit të kuadratit.

Filtrat e kalimit të ulët janë të nevojshme sepse shumëzimi kuadratik i aplikuar në sinjalin e marrë nuk është i ndryshëm nga shumëzimi i përdorur në, për shembull, në një demodulator të zakonshëm AM. Spektri i pranuar do të zhvendoset poshtë dhe lart nga frekuenca e transportuesit (fC); Kështu, një filtër me kalim të ulët është i nevojshëm për të shtypur përmbajtjen e frekuencës së lartë të lidhur me spektrin e përqendruar rreth 2fC.

Nëse e keni lexuar faqen për demodulimin e amplituda, paragrafi i mësipërm mund të ketë bërë që të kuptoni se një demodulues kuadrati në të vërtetë është i përbërë nga dy demodulues amplituda. Sigurisht, ju nuk mund të aplikoni prishjen e zakonshme të amplitencës në një sinjal të moduluar me frekuencë; nuk ka asnjë informacion të koduar në amplituda e sinjalit FM. 

Por demodulimi i kuadratit (amplituda) mund të kap informacionin e koduar në frekuencë - kjo është thjesht natyra (mjaft interesante) e sinjaleve I / Q. Duke përdorur dy demodulues amplituda të drejtuar nga sinusoide të frekuencës bartëse me një ndryshim në fazë 90 °, ne gjenerojmë dy sinjale të bazës bazë të ndryshme që së bashku mund të përcjellin informacionin e koduar përmes ndryshimeve në frekuencën ose fazën e sinjalit të marrë.

Demodulimi i Amplituda Quadrature
Siç u përmend në faqen e parë të këtij kapitulli, Si të demoduloni një valë AM, një qasje ndaj demodulimit të amplitudës përfshin shumëzimin e sinjalit të marrë nga një sinjal referencë me frekuencë bartëse, dhe më pas filtrimi me kalimin e ulët rezultati i këtij shumëzimi. 

Kjo metodë siguron performancë më të lartë sesa demodulimi AM që është ndërtuar rreth një detektori të pikut rrjedh. Sidoqoftë, kjo qasje ka një dobësi serioze: rezultati i shumëzimit ndikohet nga marrëdhënia fazore midis transportuesit të transmetuesit dhe sinjalit referencë të frekuencës bartëse të marrësit.

Këto komplote tregojnë sinjalin e demoduluar për tre vlera të ndryshimit të fazës së transmetuesit në marrës. Ndërsa ndryshimi i fazës rritet, amplituda e sinjalit të demoduluar zvogëlohet. Procedura e demodulimit është bërë jofunksionale në ndryshimin e fazës 90 °; ky paraqet skenarin e rastit më të keq — dmth, amplituda fillon të rritet përsëri pasi ndryshimi i fazës lëviz larg (në të dy drejtimet) nga 90 °.

Një mënyrë për të korrigjuar këtë situatë është përmes qarkut shtesë që sinkronizon fazën e sinjalit të referencës së marrësit me fazën e sinjalit të marrë. Sidoqoftë, demodulimi i kuadratit mund të përdoret për të kapërcyer mungesën e sinkronizimit midis transmetuesit dhe marrësit. 

Siç u theksua vetëm, mospërputhja e fazës më të keqe është 90 °. Kështu, nëse kryejmë shumëzimin me dy sinjale referimi të ndara me 90 ° fazë, prodhimi nga një shumëzues kompenson amplituda në ulje të daljes nga multiplikatori tjetër. 

Në këtë skenar ndryshimi në fazën më të keqe është 45 °, dhe ju mund të shihni në komplotin e mësipërm se një ndryshim në fazën 45 ° nuk rezulton në një ulje katastrofike në amplituda e sinjalit të demoduluar.

Komplotet e mëposhtme demonstrojnë këtë kompensim të I / Q. Gjurmët janë sinjale të demoduluara nga degët I dhe Q të një demoduluesi të kuadratit.

Faza e transmetuesit = 0 °

 

Faza e transmetuesit = 90 °

Amplituda e vazhdueshme
Do të ishte e përshtatshme nëse do të mund të kombinonim versionet I dhe Q të sinjalit të demoduluar në një formë të valës që mban një amplituda të vazhdueshme pavarësisht nga marrëdhënia fazore midis transmetuesit dhe marrësit. 

Instikti juaj i parë mund të jetë të përdorni shtesë, por për fat të keq nuk është aq e thjeshtë. Komploti i mëposhtëm u krijua duke përsëritur një simulim në të cilin gjithçka është e njëjtë përveç fazës së bartësit të transmetuesit. Vlera e fazës i është caktuar një parametri që ka shtatë vlera të dallueshme: 0 °, 30 °, 60 °, 90 °, 120 °, 150 ° dhe 180 °. Gjurmët janë shuma e formës së valës së demoduluar I dhe formës së valës Q të demoduluar.

Siç mund ta shihni, shtimi sigurisht që nuk është mënyra për të prodhuar një sinjal që nuk ndikohet nga ndryshimet në marrëdhëniet e fazës së transmetuesit-marrës. Kjo nuk është për t'u habitur nëse kujtojmë ekuivalencën matematikore midis sinjalizimit I / Q dhe numrave komplekse: përbërësit I dhe Q të një sinjali janë analoge me pjesët reale dhe imagjinare të një numri kompleks. 

Duke kryer demodulimin e katrorit, marrim komponentë realë dhe imagjinarë që korrespondojnë me madhësinë dhe fazën e sinjalit të brezit bazë. Me fjalë të tjera, demodulimi I / Q është në thelb përkthim: ne jemi duke përkthyer nga një sistem me madhësi plus-fazë (e përdorur nga një formë tipike valë e bazës bazë) në një sistem Kartezian, në të cilin komponenti I është vizatuar në boshtin x dhe Q përbërësi është vizatuar në boshtin y.

Për të marrë madhësinë e një numri kompleks, ne thjesht nuk mund të shtojmë pjesët reale dhe imagjinare, dhe e njëjta vlen edhe për përbërësit e sinjalit I dhe Q. Përkundrazi, duhet të përdorim formulën e paraqitur në diagram, e cila nuk është asgjë tjetër veçse qasja standarde e Pitagorës për të gjetur gjatësinë e hipotenuzës së një trekëndëshi të drejtë. 

Nëse e zbatojmë këtë formulë në format e valës së demoduluar I dhe Q, mund të marrim një sinjal të demoduluar përfundimtar që nuk ndikohet nga ndryshimet e fazës. Komploti i mëposhtëm konfirmon këtë: simulimi është i njëjtë me atë të mëparshëm (d.m.th. shtatë vlera të ndryshme fazore), por ju shihni vetëm një sinjal, sepse të gjitha gjurmët janë identike.

përmbledhje
* Demodulimi i kuadratit përdor dy sinjale referencë të ndara me 90 ° fazë, së bashku me dy shumëzues dhe dy filtra me kalim të ulët, për të gjeneruar forma valore të demoduluara I dhe Q.

* Demodulimi i kuadratit mund të përdoret për të bërë një demodulator të AM që është në përputhje me mungesën e sinkronizimit fazor midis transmetuesit dhe marrësit.
Format e valës I dhe Q që vijnë nga demodulimi i katrorit janë ekuivalent me pjesët reale dhe imagjinare të një numri kompleks.

Lini një mesazh 

Lista mesazh