変調は送信信号に情報をエンコードするプロセスであり、復調は送信信号から情報を抽出することです。この復調は、FM 検波または FM 弁別とも呼ばれます。さらに、この用語は古い回路や技術でよく使用されます。 FM 復調は、周波数変調信号の受信に不可欠な役割を果たします。この記事では、周波数復調の概念について詳しく説明します。
周波数復調の意味
周波数復調は、周波数変調の逆です。元の変調信号は、復調後の出力として得られます。信号が受信され、フィルタリングされ、増幅された後、搬送波からの元の変調を復元する必要があります。これは、復調または検出として知られています。
FM 復調器回路は、放送受信機、FM を使用するトランシーバーやハンドヘルド ラジオなどの双方向ラジオ、周波数変調を使用する受信機など、あらゆる FM 受信機で使用できます。
波を復調する方法
波を復調するには、いくつかのテクニックに従う必要があります。以下にその方法を記します。
波形の生成
AM で行ったように、任意の動作電圧源と単純な数学的関係を使用して FM 波形を作成することはできません。ただし、FM 信号を作成する方が簡単であることがわかります。
ハイパス フィルターの通過
最初に検討する復調方法は、ハイパス フィルターから始まります。狭帯域 FM について話していると仮定します (このページで簡単に説明します)。ベースバンド信号の幅の 2 倍の周波数帯域内で減衰が大幅に変化するように、ハイパス フィルター設計を使用します。
ハイパス フィルターの周波数応答は、変調信号の最低周波数が変調信号の最高周波数よりも大幅に減衰するようにする必要があります。
フィルターを使用して、周波数変調を振幅変調に変換しました。これは、振幅変調で使用するために設計されたエンベロープ検出回路を使用できるため、FM 復調の便利な方法です。この波形を生成するために使用されたフィルターは、キャリア信号に近いカットオフ周波数を持つ単純な RC ハイパスでした。
フェーズロックループ復調器の使用
位相ロック ループ (PLL) を使用して、複雑ではあるが高性能な FM 復調ループを構築します。入力波形の強度は、PLL によって「ロックオン」できます。これは、位相検出器、ローパス フィルター (「ループ フィルター」とも呼ばれます)、および電圧制御発振器 (VCO) を負帰還システムに組み合わせることによって実現されます。
位相検出器は、入力波形と VCO 出力の間の位相差に比例する信号を生成します。ループ フィルターはこの信号を平滑化し、VCO の制御信号として機能します。その結果、入力信号の強度が絶えず増減している場合、VCO 出力周波数が入力周波数と等しくなるように、VCO 制御信号も増減する必要があります。
復調器の種類
復調波を生成するために、いくつかのタイプの復調器を使用できます。これらの波の一部は、ラジオが個別のデバイスから作成されたときに使用されました。しかし、最近では PLL 復調器の方が有名です。それらのいくつかを以下にリストしました。
-
低速検出復調器
これは、受信機の精度に依存して復調を提供する FM 復調の基本的な形式です。効果がなく、受信機が FM をサポートしていない場合にのみ使用されます。
この FM 検出方法にはいくつかの欠点があります。ラジオの選択度曲線が非線形になり、歪みが発生します。受信機は振幅の変動などに敏感になります。
-
無線探知復調器
ディスクリート部品がトランジスタラジオで使用されていたとき、このタイプの検出器が広く使用されていました。レシオ検出器では、復調プロセス用に位相シフトされた追加信号を生成するために、3 番目の巻線を備えたトランスを使用する必要がありました。比率検出器は、2 つのダイオードといくつかの抵抗器とコンデンサで構成されています。
レシオFM検波器は優れた性能を発揮する反面、トランスを使用するため高価でした。これらの FM 復調器は、すべての巻線素子が抵抗やコンデンサよりも高価であるため、製造に費用がかかりました。個別の回路を使用できる集積回路技術の導入後、レシオ検出器はほとんど使用されなくなりました。それにもかかわらず、当時は優れたパフォーマーでした。
-
直交 FM 検波器
FM ラジオ集積回路では、直交 FM 検波器が広く使用されています。セットアップが簡単で、優れた結果をもたらします。 FM 復調器の直交一致形式は、集積回路に簡単に組み込むことができ、ほとんど追加費用なしで追加できます。
その結果、これは最新の受信機設計にとって非常に魅力的なオプションです。完全な受信機または IF ストリップの機能を提供するように設計された多くの集積回路には、直交検波器/一致検出器が含まれており、FM 復調を最終的な受信機にほとんどコストをかけずに追加できます。
結論
周波数復調は、変調プロセスの重要な部分です。周波数変調波の受信に使用されます。信号が受信され、フィルタリングされ、変更されると、搬送波から元の変調を復元するためにこのプロセスが必要になります。
