50ohm-contents-dl/contents/sections/demodulator.md

Till skillnad från moduleringen, som sker på sändarsidan, innebär demodulationen av signaler i mottagaren att en modulerad signal till exempel omvandlas tillbaka till LF och därmed blir hörbar, eller att en bitföljd uppstår vid digital överföring.

Beroende på vilken moduleringsart som användes på sändarsidan måste en motsvarande demodulation ske på mottagarsidan. Det finns olika kopplingskoncept som möjliggör demodulation. Hur modulation fungerar i det digitala får vi se i ett senare kapitel. I det här kapitlet ägnar vi oss först åt demodulation av analoga signaler.

Den enklaste formen av demodulation av en högfrekvent signal är amplitudmodulation (AM). AM-signaler kan demoduleras med en så kallad envelopdetektor (kuvertdetektor) som i figur [ref:demodulator_huellkurvendemodulator_am]. Den högfrekventa signalen väljs först ut vid önskad mottagningsfrekvens, till exempel med en avstämd svängningskrets, och likriktas därefter av en diod. En kondensator efter dioden laddas upp till signalens momentana toppvärde och urladdas samtidigt genom ett parallellkopplat motstånd med lämplig tidskonstant. Tidskonstanten ligger klart över HF-signalens periodtid men klart under LF-signalens periodtid.

[picture:141:demodulator_huellkurvendemodulator_am:Envelopdetektor för demodulation av AM-signaler]

Vid anslutning X i figur [ref:demodulator_huellkurvendemodulator_am_2] visas HF-signalens likriktade toppspänning, som mellan HF-signalens toppar sjunker något i takt med tidskonstanten hos motståndet parallellt med kondensatorn. Signalens envelop motsvarar därmed den pålagda LF-signalen, överlagrad med en sågtandssignal (bärvågsfrekvens) på grund av kondensatorns tidskonstant, och motsvarar signalen i figur [ref:demodulator_huellkurvendemodulator_am_abbx]. I de efterföljande LF-stegen (visas ej) filtreras resterna av bärvågsfrekvensen bort, så att ren LF blir kvar som utsignal (se figur [ref:demodulator_huellkurvendemodulator_am_clean]).

[picture:607:demodulator_huellkurvendemodulator_am_2:Envelopdetektor för demodulation av AM-signaler, med FI-ingångssignalen som ligger på detektorns ingång] [picture:146:demodulator_huellkurvendemodulator_am_abbx:Demodulerad signal i punkt X i envelopdetektorn] [picture:147:demodulator_huellkurvendemodulator_am_clean:Filtrerad signal på envelopdetektorns utgång]

---

[picture:841:demodulator_flankendiskriminator:Svängningskrets som används som flankdiskriminator]

[picture:149:demodulator_flankendiskriminator_schaltung:FM-flankdiskriminator]

En mycket liknande koppling som envelopdetektorn ovan kan användas för att demodulera FM-signaler. Från mellanfrekvensen i FM-mottagaren går signalen, som i figur [ref:demodulator_flankendiskriminator], in i en svängningskrets vars resonansfrekvens f_\text{res} är avstämd något över eller under FI-frekvensen f_\text{FI}. Därigenom ligger FM-signalen som ska demoduleras på svängningskretsens flank och omvandlar frekvensändringarna i FM till amplitudändringar. Med den efterföljande AM-demodulatorn demoduleras den nu till AM omvandlade FM-signalen och görs hörbar. Kopplingen, som visas i figur [ref:demodulator_flankendiskriminator_schaltung], kallas flankdiskriminator.

---

FM-modulerade signaler kan också demoduleras med en PLL (Phase Locked Loop) (se figur [ref:demodulator_pll]). I en PLL kopplas en spänningsstyrd oscillator (VCO) via en fasreglerslinga så att den följer en ingångssignals frekvens. När ingångssignalens frekvens ändras (FM-modulation) följer VCO:ns styrspänning FM-moduleringen. Styrspänningen motsvarar då exakt FM-signalens modulering och därmed den pålagda LF-signalen, och kan tas ut från PLL:en för vidare bearbetning.

[picture:77:demodulator_pll:PLL för demodulation av FM-signaler]

---

För att demodulera SSB-modulerade signaler använder man en så kallad produktdetektor. Den är i grunden en ringblandare, som du redan har mött i mottagarkapitlet, och som får mottagarens FI och en BFO (Beat Frequency Oscillator) som ingångssignaler. Genom blandning (produkt) av dessa två ingångssignaler uppstår som en av blandningsprodukterna den önskade LF-signalen, som kan tas ut på utgången för vidare bearbetning. För bästa möjliga begriplighet hos den demodulerade LF-signalen måste BFO:n ställas in på frekvensen för SSB-signalens undertryckta bärvåg.

[picture:153:demodulator_produktdetektor:Produktdetektor för demodulation av SSB-signaler] [picture:1125:a_produktdetektor_spannung:Exempel på spänningar i produktdetektorn]

För att demodulera en SSB-signal används ofta en så kallad produktdetektor. Den kan till exempel byggas som en ringblandare. Som ingångssignaler får den SSB-signalen på mellanfrekvensen (FI) och signalen från en Beat Frequency Oscillator (BFO).

Funktionssättet kan förenklat förklaras med en växlande blandare. BFO-signalen växlar ringblandaren mellan två tillstånd. Förenklat kan man därför tänka sig BFO-signalen som en signal som växlar mellan värdena +1 och -1, som visas i det övre förloppet i figur [ref:a_produktdetektor_spannung].

FI-signalen släpps därmed växelvis igenom oförändrad eller med omvänd polaritet. I den förenklade framställningen kan FI-signalen därför betraktas som produkten av LF-signalen och BFO-växlingssignalen:

u_\mathrm{FI}(t)=u_\mathrm{LF}(t)\cdot s_\mathrm{BFO}(t)

I produktdetektorn multipliceras denna signal på nytt med BFO-signalen:

u_\mathrm{FI}(t)\cdot s_\mathrm{BFO}(t)=u_\mathrm{LF}(t)\cdot s_\mathrm{BFO}(t)\cdot s_\mathrm{BFO}(t)

Eftersom den förenklade BFO-växlingssignalen bara antar värdena +1 och -1 gäller:

s_\mathrm{BFO}^2(t)=1

Som lågfrekvent del återstår därmed den ursprungliga LF-signalen:

u_\mathrm{LF}(t)=u_\mathrm{FI}(t)\cdot s_\mathrm{BFO}(t)

Vid blandningen uppstår utöver den önskade LF-signalen ytterligare högfrekventa blandningsprodukter. Dessa undertrycks av ett lågpassfilter på produktdetektorns utgång.

För att den ursprungliga LF-signalen ska återfå rätt tonhöjd måste BFO:ns frekvens vara inställd så att den passar frekvensen för SSB-signalens undertryckta bärvåg.