برق , مهندسی 234 بازدید

دمدولاسیون دامنه (AM Demodulation) یک فرایند کلیدی برای دریافت سیگنال‌هایی است که بر روی آن‌ها مدولاسیون دامنه (Amplitude Modulated Signals) انجام گرفته است. به عبارت دیگر، دمدولاسیون روندی است که توسط آن اطلاعات اصلی ارسال شده را از سیگنال دریافتی کلی استخراج می‌کنیم. فرایند دمدولاسیون برای سیگنال‌های مدولاسیون دامنه یا AM، می‌تواند به روش‌های مختلفی انجام گیرد. هر کدام از این روش‌ها دارای مزایا و معایب خاص خود هستند. دمدولاتور (Demodulator) در واقع مدار یا نرم افزاری است که برای بازیابی محتوای اطلاعات از سیگنال مدوله شده دریافتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مطلب قصد داریم به بیان انواع مدارات و نیز شبیه‌سازی دمدولاسیون دامنه در نرم‌افزار متلب بپردازیم.

آشکارسازی یا دمدولاسیون دامنه

معمولا عبارت‌های آشکارسازی (Detection) و دمدولاسیون (Demodulation) برای اشاره به فرایند کلی بازیابی اطلاعات از سیگنال مدوله شده مورد استفاده قرار می‌گیرند. هر دو عبارت، اساسا یک مدار و یک فرایند را توصیف می‌کنند. همچنین مداراتی مانند آشکارساز دیودی (Diode Detector)، آشکارساز سنکرون (Synchronous Detector) و آشکارساز ضرب (Product Detector) به صورت گسترده در دمدولاسیون دامنه مورد استفاده قرار می‌گیرند. اما در واقع، عبارت دمدولاسیون را زمانی بیشتر استفاده می‌کنیم که بخواهیم به فرایند استخراج سیگنال مدوله شده از سیگنال دریافتی اشاره کنیم.

عبارت آشکارساز کاربرد قدیمی‌تری دارد و به اوایل استفاده از رادیو باز می‌گردد. بنابراین، می‌توان گفت که دمدولاسیون واژه کلی‌تری است و به تمام فرایند استخراج اطلاعات اشاره می‌کند. واژه‌های دمدولاسیون و مدولاسیون امروزه در علم مخابرات بسیار رایج هستند. بلوک دیاگرام فرایند دمدولاسیون در شکل زیر نشان داده شده است.

بلوک دیاگرام فرایند دمدولاسیون
بلوک دیاگرام فرایند دمدولاسیون

تکنیک‌های دمدولاسیون دامنه

برای دمدولاسیون دامنه، تعدادی تکنیک وجود دارند. این تکنیک‌ها هر کدام در کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند و دارای عملکرد و هزینه متفاوتی هستند.

  • آشکارساز پوش یکسوساز دیودی (Diode Rectifier Envelope Detector): این نوع از مدارات را می‌توان ساده‌ترین فرم مدارات آشکارساز در نظر گرفت. در واقع این مدار فقط به یک دیود و تعدادی المان پایه دیگر، با قیمت پایین نیاز دارد. عملکرد این آشکارساز، برای انتشار رادیویی AM ارزان قیمت کافی است، اما نمی‌تواند استانداردهای سایر انواع دمدولاسیون را برآورده کند.
  • آشکارساز ضرب: می‌توان سیگنال مدولاسیون دامنه را با استفاده از یک گیرنده دمدولاسیون کرد که شامل یک آشکارساز ضربی و نوسان‌ساز تک فرکانس محلی است.
  • آشکارساز سنکرون: این نوع از مدارات آشکارساز، دارای عملکرد بهینه هستند و از یک ترکیب‌کننده یا آشکارساز ضرب با فرکانس نوسان محلی استفاده می‌کنند که فرکانس نوسان با فرکانس سیگنال حامل سنکرون است. این روش دمدولاسیون دارای مزایای زیادی نسبت به سایر روش‌ها است.

آشکارساز دیودی

آشکارساز دیودی AM، در واقع یک آشکارساز پوش محسوب می‌شود. در تصویر زیر نمایی از یک رادیو ترانزیستوری که از آشکارساز پوش دیودی استفاده می‌کند را می‌توان مشاهده کرد.

یک رادیویی ترانزیستوری
یک رادیوی ترانزیستوری

همان طور که از نام این آشکارساز مشخص است، مدار از یک دیود (یا سایر المان‌های غیرخطی) تشکیل شده است. در واقع این مدار دو المان اساسی دارد.

دیود یا یکسوساز: دیود در این مدار به این منظور مورد استفاده قرار می‌گیرد تا نصفی از سیگنال دریافتی را بر نصف دیگر آن ترجیح دهد یا انتخاب کند.

فیلتر پایین گذر: استفاده از فیلتر پایین گذر در این مدار برای حذف المان‌های فرکانس بالا موجود در سیگنال، پس از شناسایی و دمدولاسیون، ضروری است. این فیلتر گاهی از یک شبکه RC تشکیل می‌شود، اما در برخی موارد می‌توان به سادگی از پاسخ فرکانسی محدود شده مدار پس از یکسوسازی استفاده کرد. در شکل زیر نمایی از مدار یک آشکارساز پوش دیودی در یک گیرنده رادیویی AM را مشاهده کنید.

مدار آشکارساز پوش دیودی
مدار آشکارساز پوش دیودی

فرایند آشکارساز دیود AM

خروجی آشکارساز دیود AM (در یکسوسازی سیگنال RF) برابر با پوش یک نیمه از سیگنال است. به همین دلیل است که به این مدار آشکارساز پوش می‌گویند. سیگنال RF مدوله شده دامنه، مانند شکل زیر از ولتاژهای مثبت و منفی تشکیل شده است.

فرایند آشکارسازی پوش دیودی
فرایند آشکارسازی پوش دیودی

آشکارساز پوش دیودی، موج ورودی را یکسوسازی می‌کند و فقط نیمه مثبت یا منفی پالس ورودی را باقی می‌گذارد. سپس المان‌های فرکانس بالای این خروجی توسط فیلتر پایین گذر حذف می‌شوند. معمولا این فیلتر پایین گذر از یک خازن تشکیل می‌شود که به صورت موثری قادر است جای المان‌های فرکانس بالا را پر کند و در نهایت سیگنالی تولید می‌شود که یک ترانسدیوسر (Transducer) مانند هدفون یا بلندگو می‌تواند به آن پاسخ دهد و آن را به سیگنال صوتی تبدیل کند.

تطبیق امپدانس

در آشکارسازهای پوش دیودی که در مدارات مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند، غالبا لازم است که با امپدانس 50 اهم تطبیق داشته باشند. مدار متشکل از دیود، مقاومت بار و خازن صاف‌کننده نمی‌تواند تطبیق امپدانس خوبی را با ۵۰ اهم فراهم کند. اگر دیود آشکارساز در حالت روشن خود قرار داشته باشد، مدار احتمالا دارای امپدانس کمتر از ۵۰ اهم خواهد بود. برای غلبه بر این مشکل، معمولا از یک ترانسفورمر امپدانس برای تنظیم استفاده می‌شود.

مزایا و معایب آشکارساز پوش دیودی

سال‌ها از مدارات آشکارساز دیودی برای دمدولاسیون دامنه یا AM استفاده می‌شود. مزایای این مدارات به صورت خلاصه عبارتند از:

  • قیمت پایین: برای ساخت این مدارات فقط به تعدادی المان پایه با قیمت بسیار پایین احتیاج است. به همین دلیل، این مدارات برای کاربرد در رادیوهای ترانزیستوری ساده با استفاده از قطعات گسسته بسیار ایده‌‌آل هستند.
  • سادگی: مدار آشکارساز دیوید از تعداد کمی قطعه ساخته شده است، بنابراین پیاده‌سازی آن بسیار آسان است. این مدار عملکرد قابل قبولی دارد و به تنظیمات خاصی احتیاج ندارد.

معایب اصلی آشکارسازهای دیویدی عبارتند از:

  • اعوجاج: به دلیل این‌که دیود دارای مشخصه غیرخطی است، باعث ایجاد اعوجاج در سیگنال صوتی آشکارشده می‌شود.
  • محوشدگی گزینشی (Selective Fading): یکی از مشکلاتی موجود در باند امواج متوسط و کوتاه، که انتقال AM در آن قرار گرفته است، محوشدگی گزینشی است. آشکارساز پوش دیود، قادر نیست که مانند برخی دیگر از روش‌های آشکارسازی با این اثر مقابله کند و به همین دلیل هنگام رخ دادن اثر محوشدگی گزینشی، اعوجاج هم در سیگنال اتفاق می‌افتد.
  • حساسیت: آشکارسازهای دیودی به اندازه سایر مدارات آشکارساز، حساسیت بالایی ندارند. اگر از دیودهای سیلیکونی استفاده شود، مدارات آشکارساز به ولتاژ روشنایی در حدود ۰٫۶ ولت نیاز خواهند داشت. در نتیجه از دیودهای ژرمانیوم و یا شاتکی (Schottky) در این مدارات استفاده می‌شود که به ولتاژ پایین‌تری، در حدود ۰٫۲ تا ۰٫۳ ولت برای روشنایی احتیاج دارند. حتی با وجود استفاده از دیودهای شاتکی، باز هم مدارات آشکارساز پوش دیودی حساسیت پایینی دارند.

آشکارساز دامنه دیودی AM سال‌های زیادی است که مورد استفاده قرار می‌گیرد. البته با وجود اینکه امروزه از مدولاسیون دامنه بسیار کمتر استفاده می‌شود و سایر انواع دمدولاتورهای AM را می‌توان به سادگی توسط مدارات مجتمع ایجاد کرد، اما باز هم این آشکارساز دارای کاربردهای خاص خود است.

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
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
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 تقویت‌‌کننده 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.

بیان ریاضی دمدولاسیون دامنه

اگر $$ ω_c = 2πf_c $$ را برابر با فرکانس سیگنال حامل بر حسب رادیان بر ثانیه در نظر بگیریم، که در آن $$ f_c >> W $$ است، آن‌گاه سیگنال مدوله شده دامنه $$ s(t) $$ به صورت زیر بیان می‌شود:

$$ s(t)=A_C \Big[1+μm(t)\Big]cos(2πf_c t) $$

$$ s(t)=A_C cos(2πf_c t)+A_c μm(t)cos(2πf_c t) $$

در فرمول بالا، $$ m(t) $$ سیگنال پیام و $$ A_C $$ برابر با دامنه سیگنال حامل و $$ μ $$ برابر با شاخص مدولاسیون است که در بازه $$ -1<μ<1 $$ تعریف می‌شود. تصویر زیر مثالی از یک مدولاسیون دامنه با مقادیر $$ μ=0.9 $$، $$ A_C=1 $$، $$ m(t)=sin(2πt) $$ و $$ f_c=10 Hz $$ را نشان می‌دهد.

سیگنال‌ها در مدولاسیون دامنه
سیگنال‌ها در مدولاسیون دامنه

در تصویر زیر نیز نمایی از سیگنال سینوسی $$ sin(2πft) $$ با فرکانس $$ f=100 \:Hz $$ در حوزه فرکانس نشان داده شده است.

آنالیز سیگنال سینوسی در حوزه فرکانس
آنالیز سیگنال سینوسی در حوزه فرکانس

در مثال بالا، عبارت $$ m(t) $$ در عبارت $$ cos(2πf_c t) $$ ضرب شده است. این حاصل ضرب را می‌توان به صورت زیر نیز نوشت:

$$ m(t)∙cos(2πf_c t)⟺\frac{1}{2}\Big[M(f-f_c )+M(f+f_c )\Big] $$

در این فرمول، $$ f $$ برابر با فرکانس سیگنال پیام $$ m(t) $$ است. به صورت خلاصه، می‌توان مدولاسیون دامنه را در بلوک دیاگرامی به شکل زیر نشان داد.

نمایش بلوک دیاگرامی مدولاسیون دامنه
نمایش بلوک دیاگرامی مدولاسیون دامنه

به این نکته توجه کنید که سیگنال حامل هم می‌تواند به صورت سینوسی و هم به صورت کسینوسی باشد. تنها تفاوتی که این دو با هم دارند در این است که ۹۰ درجه اختلاف فاز بین آن‌ها وجود دارد. در مدولاسیون دامنه و در حوزه زمان، هر سیگنال با یک مقدار ثابت جمع می‌شود، به این معنی که سیگنال به اندازه همان عدد ثابت در راستای محور عمودی بالا می‌رود. در حوزه فرکانس، مقدار ثابت توسط یک ضربه در $$ f=0\: Hz $$ نشان داده می‌شود.

برای دمدولاسیون دامنه، می‌توان از روش مربعات و تکنیک آشکارساز پوش استفاده کرد. تصویر زیر بلوک دیاگرام نحوه انجام دمدولاسیون دامنه با استفاده از روش مربعات را نشان می‌دهد.

بلوک دیاگرام نحوه انجام دمدولاسیون دامنه با استفاده از روش مربعات
بلوک دیاگرام نحوه انجام دمدولاسیون دامنه با استفاده از روش مربعات

ابتدا سیگنال به دست آمده در مدولاسیون دامنه را به توان ۲ می‌رسانیم:

$$ s^2 (t)=\Big((1+μm(t)) cos(2πf_c t) \Big)^2 $$

چون $$ cos^2(w_c t)=\frac{1}{2} (1+cos(4πf_c t) ) $$ است، در نتیجه داریم:

$$ s^2 (t)=\frac{1}{2} \Big(1+μm(t)\Big)^2+\frac{1}{2} \Big(1+μm(t)\Big)^2 cos(4πf_c t) $$

بعد از اعمال فیلتر به این سیگنال، مولفه‌های فرکانس بالا حذف می‌شوند:

$$ =\frac{1}{2} \Big(1+μm(t)\Big)^2 $$

در نتیجه می‌توان سیگنال پیام اصلی را بازیابی کرد:

$$ M(t)=\frac{1}{4}\Big(1+μm(t)\Big) $$

دمدولاسیون سنکرون

همان طور که در بالا اشاره شد، یک روش مهم برای دمدولاتور دامنه که مورد استفاده قرار می‌گیرد، دمدولاتور سنکرون است. بلوک دیاگرام دمدولاتور دامنه سنکرون در شکل زیر نشان داده شده است.

بلوک دیاگرام دمدولاسیون سنکرون
بلوک دیاگرام دمدولاسیون سنکرون

به منظور تشخیص پوش اطلاعات توسط فیلتر پایین گذر، فرکانس سیگنال حامل باید تا حد امکان بالا باشد. اما همان طور که می‌دانیم، نویزهای موجود در طبیعت مانند نویز سفید، نمی‌توانند در انتقال آنالوگ (AM یا FM) به صورت ایده‌آل حذف یا فیلتر شوند.

اگر سیگنال حامل را یک سیگنال سینوسی فرض کنیم، آن‌گاه سیگنال مدوله شده را می‌توان به صورت زیر بازنویسی کرد:

$$ s(t)=sin(2πf_c t)+\frac{m(t)}{2} sin(2πf_c t-2πf_m t)-\frac{m(t)}{2} sin(2πf_c t+2πf_m t) $$

بعد از ضرب $$ s(t)×sin(2πf_c t) $$، داریم:

$$ s(t) =-\frac{m(t)}{2} sin(2πf_m t)-\frac{1}{2} sin(2πf_c t)-\frac{m(t)}{2} (4πf_c t-2πf_m t)+\frac{m(t)}{4} sin(2πf_c t+2πf_m t) $$

حال با استفاده از فیلتر پایین گذر می‌توانیم مولفه‌های فرکانس بالا را در این سیگنال حذف کنیم و در نهایت سیگنال پیام را بازیابی کنیم.

ساخت مدل شبیه‌سازی مدولاسیون دامنه

برای شبیه‌سازی یک مدولاسیون دامنه در سیمیولینک نرم‌افزار متلب می‌توانیم از مدل زیر استفاده کنیم.

شبیه‌سازی مدولاسیون دامنه در سیمیولینک نرم‌افزار متلب
شبیه‌سازی مدولاسیون دامنه در سیمیولینک نرم‌افزار متلب

تنظیم پارامترها

  • بر روی بلوک سیگنال ژنراتور دو بار کلیک کنید و شکل موج سینوسی را انتخاب و فرکانس آن را در ۲ کیلو هرتز تنظیم کنید.
  • فرکانس سیگنال حامل سینوسی را در ۲۰ هرتز تنظیم کنید.
  • برای مشاهده واضح‌تر سیگنال‌ها، می‌توان برنامه را با زمان ۰٫۰۱ شبیه‌سازی کرد.
  • برنامه را اجرا نموده و پس از آن، به منظور مشاهده آنالیز طیفی می‌توان زمان شبیه‌سازی را به ۱ یا ۲ ثانیه افزایش داد.

همان طور که دیده می‌شود، مدل AM دقیقا بر مبنای مدل ریاضی این سیگنال بود که در قسمت قبل به دست آوردیم. به عبارت دیگر، سیگنال پیام ابتدا در شاخص مدولاسیون ضرب می‌شود، سپس با یک عدد ثابت جمع می‌شود و در نهایت به منظور انتقال سیگنال مدولاسیون AM، در سیگنال سینوسی حامل ضرب می‌شود.

ساخت مدل شبیه‌سازی دمدولاسیون دامنه

مشابه فرایند بالا، می‌توان مدل شبیه‌سازی دمدولاسیون دامنه (به روش مربعات) را در سیمیولینک اجرا کرد. شکل زیر نمایی از بلوک‌های مورد نیاز و نحوه اتصالات آن‌ها را نشان می‌دهد.

شبیه‌سازی دمدولاسیون دامنه به روش مربعات در سیمیولینک
شبیه‌سازی دمدولاسیون دامنه به روش مربعات در سیمیولینک

توجه کنید که فرکانس لبه باند باید در $$ 2 \times \pi \times X $$ تنظیم شود. حال باید این بلوک را به بلوک مدولاسیون دامنه که در قسمت قبل شبیه‌سازی شد، متصل کرد. تصویر زیر نمایی از نحوه انجام این اتصال را نشان می‌دهد.

اتصال بلوک‌های شبیه‌سازی مدولاسیون و دمدولاسیون
اتصال بلوک‌های شبیه‌سازی مدولاسیون و دمدولاسیون

پس از اجرای مدل شبیه‌سازی، نمودارهای در حوزه زمان مطابق تصویر زیر به دست می‌آیند.

نمودارهای خروجی حوزه زمان در شبیه‌سازی DSB-AM
نمودارهای خروجی حوزه زمان در شبیه‌سازی DSB-AM

حال زمان شبیه‌سازی را بر روی ۲ ثانیه قرار می‌دهیم و نمودارهای آنالیز طیفی را هم می‌توان مانند تصاویر زیر به دست آورد.

نمودار آنالیز طیفی اول در انتقال DSB-AM
نمودار آنالیز طیفی اول در انتقال DSB-AM

 

نمودار آنالیز طیفی دوم در انتقال DSB-AM
نمودار آنالیز طیفی دوم در انتقال DSB-AM

 

نمودار آنالیز طیفی سوم در انتقال DSB-AM
نمودار آنالیز طیفی سوم در انتقال DSB-AM

شبیه‌سازی انتقال موسیقی با استفاده از مدولاتور و دمدولاتور دامنه DSB-AM

در این قسمت می‌خواهیم مدولاتور و دمدولاتور باند پایه DSB-AM را با استفاده از یک فایل موسیقی به عنوان مرجع شبیه‌سازی کنیم. در این حالت، چون مرجع به جای یک سیگنال سینوسی خالص، یک فایل چندرسانه‌ای است، به پردازش DSP نیاز داریم. به عبارت دیگر باید عملیات نمونه‌گیری مجدد و فیلتر را انجام دهیم. بلوک دیاگرام انتقال موسیقی با استفاده از مدولاتور و دمدولاتور DSB-AM را در تصویر زیر مشاهده می‌کنید.

بلوک دیاگرام انتقال موسیقی با استفاده از مدولاتور و دمدولاتور DSB-AM
بلوک دیاگرام انتقال موسیقی با استفاده از مدولاتور و دمدولاتور DSB-AM

تصویر زیر، ساختار داخلی بلوک نمونه‌گیری مجدد در شبیه‌سازی بالا را نشان می‌دهد.

ساختار داخلی بلوک نمونه‌گیری مجدد
ساختار داخلی بلوک نمونه‌گیری مجدد

همچنین ساختار داخلی بلوک دمدولاسیون دامنه در این شبیه‌سازی را می‌توان در شکل زیر مشاهده کرد.

ساختار داخلی بلوک دمدولاسیون دامنه
ساختار داخلی بلوک دمدولاسیون دامنه

اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزش‌های زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

^^

telegram
twitter

مرضیه آقایی

«مرضیه آقایی» دانش‌آموخته مهندسی برق است. فعالیت‌های کاری و پژوهشی او در زمینه کنترل پیش‌بین موتورهای الکتریکی بوده و در حال حاضر، آموزش‌های مهندسی برق مجله فرادرس را می‌نویسد.

آیا این مطلب برای شما مفید بود؟

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *