Szinuszos jelek modulációja és demodulációja

4.3.1. ábra

Az amplitudómodulált jel elõállítása lényegében két idõfüggvény pillanatonkénti összeszorzását jelenti. Szorzó áramköröket már több vonatkozásban tárgyaltunk, ezeket ismertnek vehetjük. Van azonban az amplitudómodulációnak egy "klasszikus" eszköze is. Tegyük fel,hogy létezik olyan nonlineáris karakterisztikájú elem (pl. dióda), amelyiknek a karakterisztikája közelíthetõ az I=aU+bU² formulával. Ha erre az alkatelemre a vívõ és a moduláló jel összeg feszültségét adjuk, akkor az áramban meg fog jelenni a szorzatkomponens is (természetesen lesz kétszeres frekvenciájú jel is, de ezt viszonylag könnyû eltávolítani). Ez az ügy hasznos oldala, ha egyszerû eszközökkel akarunk modulációt létrehozni. Mivel elektronikus elemeink kivétel nélkül mind nonlineáris karakterisztikájúak, ezért amplitudó moduláció olyankor is gyakran keletkezik, amikor erre semmi szükség, sõt kifejezetten káros. A keletkezõ összeg/különbség frekvenciájú jelek egy erõsítõben, vagy egyéb rendszerben nem kívánatos torzítást is eredményeznek.

4.3.2. ábra

Az amplitudómodulált jelek demodulálására, vagyis a moduláló jel visszaállítására elvileg az említett négyzetes karakterisztikájú elemet is fel lehetne használni. Ennél gyakrabban használják a 4.3.2. ábrán látható diódás egyenirányító áramköröket. A kimeneti jelek középértéke lényegében a moduláló jel. Frekvenciamodulált jelet a 4.3.3. ábrán láthatunk. A modulált jel amplitudója állandó, frekvenciája viszont a moduláló jel pillanatnyi értékétõl függ. Frekvenciamodulációval találkozhatunk elsõsorban a jó minõségû mûsorszórásban és sok egyéb helyen (pl. a személyi számítógépek kazettás-magnón történõ program-tárolásánál). A frekvencia moduláció elvileg legegyszerûbb módja az, hogy készítünk egy rezgõkörös oszcillátort, amelyiknek a frekvenciáját elektromos jellel változtatni tudjuk. Erre több lehetõség kinálkozik: lehet az induktivitás értékét befolyásolni az elõmágnesezõ árammal; lehet a kapacitás értékét módosítani egy lezárt félvezetõ dióda elõfeszültségével; lehet használni a Miller-effektust az erõsítés, és így a keltett kapacitás szabályozására; és végül lehet olyan RC oszcillátorokat készíteni, ahol R értékét egy FET tranzisztor vezérlõ elektródájának pillanatnyi értékével befolyásoljuk. Az ilyen jellegû oszcillátorokat összefoglaló néven VCO-nak hívjuk (VCO = Voltage Controlled Oscillator = feszültség vezérelt oszcillátor).

4.3.3. ábra

4.3.4. ábra

A frekvenciamodulált jelek demodulálására számos módszer ismeretes. Egy gyakran használt elvet mutat a 4.3.4. ábra. Eszerint elõször megállapítjuk a modulált jel nullátmeneteinek idõpillanatát. Minden ilyen idõpillanatban indítunk egy billenõkört, amely állandó szélességû és amplitudójú impulzust kelt. Ennek az impulzussorozatnak a középértékét egy aluláteresztõ szûrõvel (kváziintegráló áramkörrel) állítjuk elõ. A kimeneten az eredeti moduláló jel(hez hasonló) jelenik meg. A 4.3.5. ábra ennek az elvnek a számítógépes szimulációjával modellezett áramkör jelformáit tartalmazza. Megtaláljuk a bináris moduláló jelet, a modulált jelet, a nullátmeneteket jelzõ keskeny impulzusokat, amelyek egy billenõkört mûködtetnek. A kimenõjelet két változatban is láthatjuk: az egyiknél a kimeneti szûrõ az említett kváziintegráló áramkör, míg a másik esetben egy Butterworth típusú aluláteresztõ szûrõt használtunk.

4.3.4. ábra

A teljesség kedvéért a 4.3.6. ábrán mutatunk egy fázismodulált jelet is. A moduláló jel itt bináris, ennek pillanatnyi értékét õrzi a modulált jel fázisa. Ezt a fajta modulációt elsõsorban digitális jelek átvitelénél szokták alkalmazni.

4.3.6. ábra