Pregunta sobre el concepto de demodulación AM

Estoy tratando de entender la idea detrás de filtrar la onda portadora de la señal de AM para obtener la señal de modulación.

Hay alguna explicación en esta fuente: http://reviseomatic.org/help/2-modulation/Amplitude%20Modulation.php

que menciona:

Se utiliza un diodo para pasar la señal de radiofrecuencia en una sola dirección.

Se utiliza un filtro RC de paso bajo para pasar las frecuencias de audio y desacoplar o suavizar las frecuencias de radio.

Dos ideas me confunden:

¿Por qué se usa el diodo antes de usar el filtro RC? ¿Por qué no usar simplemente el filtro de paso bajo RC para filtrar la señal de audio?

Otra cosa que me pregunto es que los gráficos para la modulación de AM muestran bandas laterales... No son el dominio de frecuencia de la señal de AM, ¿verdad? Quiero decir que lo siguiente me confunde porque no muestra la frecuencia de la señal de audio. en el eje x. como si no hubiera frecuencia de audio. componente.

ingrese la descripción de la imagen aquí

editar:

A continuación se simula una portadora AM de 1 MHz con una señal de modulación de 500 Hz:

AM en el dominio del tiempo:ingrese la descripción de la imagen aquí

AM en FFT:ingrese la descripción de la imagen aquí

La frecuencia de audio (más estrictamente la frecuencia de información) es la diferencia entre la portadora y las bandas laterales.
Entonces, esta trama no es FFT de la señal AM, ¿verdad?
No estoy seguro de qué gráfico está viendo, pero un gráfico de la FFT de una señal de RF modulada por AM no mostrará ningún componente de frecuencia de audio, solo una portadora y bandas laterales con el audio codificado en su diferencia. En alguna etapa intermedia en un transmisor, es posible que aún vea una señal de frecuencia de audio de banda base que aún no se ha filtrado, pero que no variará exactamente mucho en el aire, y si su objetivo fuera transmitir datos de esa manera, ¿por qué? molestarse con las piezas de RF en absoluto?
Has sobremodulado la portadora. Para una modulación de amplitud del 100 %, Vm debe ser la mitad de la amplitud de Vc, con un desplazamiento de la mitad de Vc. Esto produce una envolvente de modulación que sigue la forma de onda pico a pico completa de Vm.

Respuestas (2)

El cuerpo principal de esta respuesta se hizo antes de que el OP agregara una sección de edición a su pregunta: esa sección de edición no es aplicable porque el tipo de modulación (aunque AM) es una modulación de portador suprimida de doble banda lateral completa y los detectores de diodos serán inútiles si intenta recuperar señales de banda base lineales o de audio decentes.

Una imagen bastante idealizada pero útil de una señal modulada en AM. Tenga en cuenta que la portadora es de 500 kHz y el "audio" es, de hecho, una onda sinusoidal de 100 kHz: -

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El espectro muestra que el contenido de la portadora modulada comprende tres frecuencias que van desde 400 kHz a 600 kHz (un ancho total de 200 kHz centrado en 500 kHz). Si el "audio" fuera una onda sinusoidal de 1 kHz, el ancho total sería de 2 kHz, con un rango de 499 kHz a 501 kHz.

Entonces, la imagen de arriba muestra la salida de un modulador donde una onda sinusoidal de banda base de 100 kHz está modulando una portadora de 500 kHz. Tenga en cuenta que el espectro "terminado" no contiene ninguna señal de banda base de 100 kHz.

¿Por qué no usar simplemente el filtro de paso bajo RC para filtrar la señal de audio?

Debido a que ya no existe una parte de banda base del espectro, la banda base y la portadora se encuentran a aproximadamente 500 kHz. Si cada transmisión de radio también contuviera frecuencias de banda base, el extremo inferior del espectro de radio sería un desastre. El punto es que el espectro de banda base se mueve hacia arriba y se extiende a ambos lados de la frecuencia portadora.

Una frecuencia portadora hace exactamente lo que dice: "lleva" la banda base de la misma manera que una bolsa de compras lleva sus compras, por lo que si la portadora fuera 500 MHz, el espectro alrededor de 500 MHz oscilaría entre 499,90 MHz y 500,10 MHz, es decir, seguiría siendo un Ancho de 200kHz.

Demodulación por un detector de envolvente de diodo: -

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Piense en el demodulador de diodos como un simple rectificador de media onda de CA de 50 Hz ordinario. La salida del diodo tiene una carga y un capacitor de suavizado. Eso es todo lo que es, simple y llanamente. Si ajusta la amplitud de la CA con (digamos) un variador, el nivel de salida de CC subirá y bajará a medida que gire la perilla de control del variador. La acción de mover la perilla modula la amplitud de CA. Un rectificador de diodo ES un detector de envolvente. Aquí hay probablemente una imagen más precisa para considerar: -

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Olvídese de que tenga el título de detector de RF e imagine que es un simple transformador de red alimentado por un variador.

Pero cuando hago FFT en LTspice para una señal de AM, también muestra la señal de banda base en el dominio de frecuencia. ¿Quiere decir que la Figura 2 no es FFT de la señal AM?
edité mt question, FFT de un AM con banda base de 500Hz. Muestra la señal de banda base como contenido de la señal AM. ¿Un RC configurado para un filtro de paso bajo de 1000 Hz pasaría la banda base o no? ¿La banda base ya no es 500Hz?
Digamos que la portadora es de 1 MHz y la señal de audio es de 500 Hz. Entonces en frec. dominio ya no tenemos la banda base (a diferencia de mt edit)? ¿La señal de audio como componente de la AM se pierde y se desplaza junto a la portadora? Entonces, ¿el RC debería tener una frecuencia de corte: 1MHz - 500Hz?
¿Estás hablando de todas esas cosas blandas a unos -160 dB por debajo?
Sí. Por cierto, si la simulación es incorrecta y la AM solo se compone de las bandas laterales y la portadora, entonces, ¿cómo puede un filtro RC filtrar la baja frecuencia desaparecida? audio ahora? Estoy confundido porque ahora tenemos una señal AM aquí que ya no tiene el componente de banda base de audio. es posible que tengamos un detector de envolvente, pero al final del día tenemos una señal que no tiene un componente de 500 Hz. es contradictorio para mí. ¿La AM después de una rectificación de diodo tendría un componente de 500 Hz en, digamos, FFT?
Todas esas cosas blandas son solo artefactos no ideales de LTSpice y cómo lo ha aplicado. Esa cosa blanda es en realidad miles de millones de veces más pequeña que la señal modulada. Luego, el simple acto de rectificar es matemáticamente lo mismo que la multiplicación. Esto reduce la portadora a un nivel de CC promedio que fluctúa en la amplitud de la señal de banda base. El capacitor elimina ese contenido de la multiplicación que permanece en la frecuencia portadora. Intentaré hacer un dibujo en breve.
gracias solo para aclarar lo que estoy preguntando antes de editar. Llegué a la conclusión de que AM ya no tiene señal de audio. solo tiene los componentes carrier plus (100kHz-250Hz) y plus (100kHz +250Hz). Entonces, ¿dónde están los 500 Hz aquí? Por eso estoy preguntando. ¿Cómo seleccionará RC 500 Hz de ese AM que ya no tiene un componente de 500 Hz? ¿El diodo lo crea de nuevo?
Piense en el diodo como un rectificador de media onda. Piense en el portador como el voltaje de alimentación de CA de 50/60 Hz. Imagina que estás rectificando la salida de un variador. El Varic puede ajustar manualmente el voltaje de CA hacia arriba y hacia abajo. Esto es lo mismo que la modulación. ¿Cómo se ve la salida del diodo? Parece un nivel de CC que se mueve hacia arriba y hacia abajo a medida que gira el variador. Seguro que hay un poco de ondulación y si baja el voltaje del variador demasiado rápido, el voltaje de CC caerá lentamente. y después de un corto tiempo lo hará, una vez más. seguir los picos de la señal de CA. Este es un detector de sobres.
AM ya no tiene las frecuencias de audio, pero seguro que contiene "componentes adicionales" que se pueden recuperar como señal de audio. Sí, contiene las frecuencias de suma y diferencia, pero solo mire la amplitud de la señal de AM y piense en el rectificador de media onda que acabo de mencionar: es exactamente el mismo circuito.
En la imagen que agregó, muestra una multiplicación matemática completa: esto no es lo que transmiten las estaciones de transmisión AM y NO PUEDE convertirse correctamente en audio mediante un detector de diodos. Algunas personas llamarán a ese tipo de modulación "sobremodulación" o modulación de portadora suprimida. La transmisión de AM solo modula ligeramente y retiene la forma del audio superpuesto a la portadora. Si inspeccionara el pico a 1 MHz, solo vería las bandas laterales desplazadas de 500 Hz y NO portadora.

Se utiliza un diodo para pasar la señal de radiofrecuencia en una sola dirección. Esa es una explicación confusa, una mejor sería:

Se utiliza un diodo para rectificar la señal, lo que da como resultado una señal que representa la amplitud de la señal de radio.

Luego, esta señal se filtra para "promediar" la señal de modo que se elimine la señal de radio (RF).

¿Por qué se usa el diodo antes de usar el filtro RC? ¿Por qué no usar simplemente el filtro de paso bajo RC para filtrar la señal de audio?

Porque la señal de audio solo está presente después de la rectificación, es decir, después del diodo. ¡Filtrar la señal de radio (RF) eliminaría toda la señal por completo!

Otra cosa que me pregunto es que los gráficos para la modulación AM muestran bandas laterales... No son el dominio de frecuencia de la señal, ¿verdad?

Por supuesto que están presentes. Una representación en el dominio del tiempo o en el dominio de la frecuencia de la misma señal sigue siendo la misma señal. Entonces, una señal de RF de 1000 kHz AM modulada con una señal de 1 kHz crea un espectro como en su última imagen. Las frecuencias de suma y diferencia estarán presentes, por lo que 1000 kH + y - 1 kHz, por lo que habrá componentes en 999, 1000 y 1001 kHz.

lo siento, pero todavía no entiendo ambos... "Porque la señal de audio solo está presente después de la rectificación, es decir, después del diodo. ¡Filtrar la señal de radio (RF) eliminaría toda la señal por completo!" ¿Por qué la señal de audio está presente solo después de la rectificación? .. "Por supuesto que están presentes", pero cuando observo FFT de una señal AM, veo la banda base donde se supone que no debe estar desplazada cerca de la portadora. Entonces, la trama se ve diferente a la FFT de AM. ¿no es así?
edité mt question, FFT de un AM con banda base de 500Hz. Muestra la señal de banda base. Pero no se mostraría en las parcelas de la banda lateral.
¿Por qué la señal de audio está presente solo después de la rectificación? ¿Dónde está la señal de audio? Está en los picos de la señal de RF. ¿Cómo se detectan esos picos? Con un diodo. Creo que no ver las bandas laterales tiene más que ver con la forma en que usas la FFT. Intente mantener la relación Frf/Fbaseband limitada a, por ejemplo, 100. Simule un número entero de periodos de la señal de banda base.
puede ver que en el tiempo la forma del dominio del tiempo es la modulación AM. Usé el segundo método mencionado aquí: auldies.euweb.cz/me/Amf1.html
la simulación puede estar equivocada. pero incluso si la simulación es incorrecta, y la AM solo se compone de las bandas laterales y la portadora, ¿cómo puede un filtro RC filtrar la baja frecuencia desaparecida? audio ahora? Estoy confundido porque ahora tenemos una señal AM aquí que ya no tiene el componente de banda base de audio. es posible que tengamos un detector de envolvente, pero al final del día tenemos una señal que no tiene un componente de 500 Hz. es contradictorio para mí. ¿La AM después de una rectificación de diodo tendría un componente de 500 Hz en, digamos, FFT?
¿Cómo un filtro RC puede filtrar la baja frecuencia desaparecida? audio ahora El filtro RC es para filtrar la portadora, la alta frecuencia. Esto restaura la señal de audio. Si yo fuera tú, tomaría las cosas paso a paso. Comience con una onda sinusoidal de 500 Hz y haga una FFT sobre eso. Debería ver los 500 Hz solamente. Entonces AM modula esos 500 Hz con 100 kHz. Haga FFT, vea 100 kHz y bandas laterales a 500 Hz a ambos lados de los 100 kHz. Haga que la frecuencia de FFT (eje x) sea lineal . Su gráfico anterior es de escala logarítmica, entonces es imposible ver bandas laterales de 500 Hz.
Quería decir que RC filtraría el portador y escupirá la frecuencia de audio de AM. pero AM ya no tiene señal de audio. Como dijiste, solo tiene componentes de portadora más (100kHz-500Hz) y más (100kHz +500Hz). ¿Dónde está el 500Hz aquí? Por eso estoy preguntando. ¿Cómo seleccionará RC 500 Hz de ese AM que ya no tiene un componente de 500 Hz?
No hables de AM como si fuera una señal, no lo es. Llámelo: Portadora modulada AM . De hecho, no tendrá un componente de 500 Hz porque esos 500 Hz se utilizan para modular esa portadora de 100 kHz. Filtrado que no dejará nada ya que esta señal no tiene componentes de baja frecuencia (500Hz). Solo después de la demodulación, en este caso la detección de amplitide con un detector de picos (se podría usar un diodo y un filtro RC) reaparece la señal LF de 500 Hz. En su línea de pensamiento, se saltó la demodulación, ¡es un paso obligatorio!
Esta es la base de toda comunicación inalámbrica, no se puede transmitir una señal de banda base (que contenga datos o sonido) como esa con antenas pequeñas. Se podría con antenas grandes pero es un inconveniente. Se necesita una portadora de alta frecuencia. Por ejemplo, para Wifi se utiliza una frecuencia portadora de 2,5 GHz o 5 GHz. Las frecuencias de 2,5 y 5 GHz se pueden transmitir y recibir fácilmente utilizando antenas pequeñas. Luego, después de recibir la señal, se demodula y eso restaura la señal de banda base de baja frecuencia lista para su posterior procesamiento.
@ user16307 Entonces tiene su señal de RF a 900kHz (o lo que sea). ¿Qué obtienes si filtras una señal de 900 kHz con un filtro de paso bajo de 10 kHz (o lo que sea)? Poco.
Pregunta sobre el concepto de demodulación AM
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