تکنیک های دمدولاسیون دامنه (آشکارساز سنکرون)

تکنیک های دمدولاسیون دامنه (آشکارساز سنکرون):
این نوع از آشکارسازها نسبت به آشکارسازهای پوش دیودی مزیت های زیادی دارند. بهبود عملکرد آشکارسازهای سنکرون به دلیل استفاده از قطعات بیشتر و نیز پیچیده تر است که به نوبه خود باعث می شود قیمت ساخت آن نیز بالاتر رود.

در نتیجه، آشکارسازهای دیودی را معمولا در گیرنده های با عملکرد بالا به کار می برند که در آن ها هزینه، مشکل خاصی محسوب نمی شود.

امروزه با استفاده گسترده از مدارات مجتمع، ادغام قطعات مورد نیاز برای ساخت آشکارساز سنکرون در یک آی سی بسیار ساده است و باعث کاهش هزینه ها می شود.

با این حال، رادیوهای انتشار AM ارزان قیمت قدیمی، از قطعات گسسته ساخته شده اند و مدارات اضافی برای آشکارساز سنکرون هزینه اضافی را ایجاد می کنند، در نتیجه به ندرت مورد استفاده قرار می گیرند.

مزایای آشکارساز سنکرون:
اگرچه آشکارسازهای سنکرون از تعداد بیشتری المان استفاده می کنند، اما در مقابل دارای مزیت هایی 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 می دهد.

در بعضی شرایط، این پدیده می تواند بر بخش های مختلف پهنای باند سیگنال AM اثر بگذارد. امکان دارد که سطح حامل، بسته به باندهای جانبی از 10 تا 15 دسی بل محو شود که باعث می شود آشکارسازی پوش دشوار شود و سطح خاصی از اعوجاج را ایجاد کند.

به دلیل این که دمدولاسیون سنکرون سیگنال حامل خود را تولید می کند، تأثیر محوشدگی گزینشی به صورت قابل توجهی کاهش می یابد و باعث می شود تجربه شنیداری بهتری فراهم شود. در تصویر زیر نمایی از محوشدگی گزینشی در انتقال AM را مشاهده می کنید.

کاهش سطح اعوجاج:
دمدولاتور دیودی AM دارای سطح اعوجاج بسیار بالایی است، اما دمدولاسیون سنکرون سطح اعوجاج را بسیار کاهش می دهد و در نتیجه تفسیر بهتری را از مدولاسیون اصلی ارائه می دهد.

به وجود آمدن اعوجاج دلایل زیادی می تواند داشته باشد، اما مهم ترین 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 ضرب کننده در این آشکارسازها حتی در سطوح بسیار پایین هم عمل می کنند.

فرایند آشکارساز سنکرون:
مفهوم اساسی در پس دمدولاتورهای سنکرون این است که سیگنال ورودی به سیگنال باند پایه تبدیل می شود.

این کار از طریق ترکیب سیگنال AM ورودی با یک نوسان گر محلی انجام می گیرد که دارای فرکانسی دقیقا برابر با فرکانس سیگنال حامل است.

فرایند ترکیب، سیگنال حامل را به یک سیگنال 0 هرتز و باندهای جانبی را به باند فرکانسی سیگنال باند پایه تبدیل می کند، به عبارت دیگر سیگنال صوتی را بازسازی می کند.

روش های زیادی برای تولید سیگنال نوسانی محلی وجود دارد و به همین دلیل انواع مختلفی از دمدولاورهای سنکرون AM نیز ساخته می شوند.

انواع دمدولاتورهای سنکرون:
تمام دمدولاتورهای سنکرون دارای اصول یکسانی هستند. این دمدولاتورها از ترکیب یک نوسان گر محلی با سیگنال ورودی استفاده می کنند که نوسان گر دارای فرکانس یکسان با فرکانس سیگنال حامل است و بدین صورت سیگنال پیام اصلی را استخراج می کنند. اما برای رسیدن به این هدف می توان از روش های مختلفی استفاده کرد.

روش فیلتر:
این روش ایجاد دمدولاسیون سنکرون، احتمالا واضح ترین روش باشد. در این روش از فیلتر باند باریک برای استخراج سیگنال حامل استفاده می شود و سپس از آن برای ترکیب با سیگنال کلی بهره می برند.

در این روش لازم است که گیرنده دقیقا در فرکانس مورد نیاز برای عبور سیگنال حامل از فیلتر باند باریک تنظیم شود.

خوشبختانه پایداری گیرنده ها امروزه مشکل خاصی محسوب نمی شود و پس از یک بار تنظیم، در فرکانس مورد نظر باقی می مانند، اما تنظیم برای این روش امری ضروری است که همیشه موفقیت آمیز نیست.

حلقه قفل فاز:
حلقه های 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 می کنند، تا روی حامل قفل کنند و یک سیگنال با فرکانس دقیقا یکسان با حامل را کپی کنند.

این سیگنال از یک مقایسه کننده فاز یا آشکارساز فاز و نیز اسیلاتور کنترل شده با ولتاژ یا VCO استفاده می کند و خروجی آن به عنوان سیگنال نوسان گر محلی مورد استفاده قرار می گیرد 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 گیرنده های رادیویی مورد استفاده قرار می گیرند. نمایی از یک مدار حلقه قفل فاز را در تصویر زیر مشاهده می کنید.

تقویت کننده های محدود کننده:
روش دیگر برای ایجاد دمدولاسیون سنکرون، استفاده از تقویت کننده محدودکننده (Limiting Amplifier) به منظور تولید سیگنال حامل است. بعضی از سیگنال ها از زنجیره تقویت کننده فرکانس میانی (IF) گیرنده دریافت می شوند و به یک مدار با بهره بسیار بالا اعمال می شوند.

سپس تقویت کننده محدود خواهد شد و زمانی که سیگنال AM حضور یابد، هرگونه تغییر دامنه یا به عبارت دیگر، مدولاسیون را حذف می کند و فقط سیگنال حامل باقی می ماند.

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 تقویت کننده محدودکننده، از زنجیره تقویت کننده فرکانس میانی تشکیل شده است.

خروجی تقویت کننده فرکانس میانی به یک ترکیب کننده اعمال می شود. این خروجی همچنین به تقویت کننده محدودکننده وارد می شود و خروجی این مرحله هم به ورودی نوسان گر محلی در ترکیب کننده اعمال می شود.

در این حالت، خروجی برابر با سیگنال صوتی بازیابی شده است و می تواند به صورت عادی توسط یک تقویت کننده صوتی تقویت شود.