Κυκλώματα διαμόρφωσης πλάτους

Υπάρχουν δυο βασικοί τρόποι διαμόρφωσης πλάτους. Ο πρώτος είναι ο πολλαπλασιασμός του φορέα με ένα συντελεστή κέρδους ή εξασθένισης που μεταβάλλεται ανάλογα με το διαμορφώνον σήμα. Υλοποιείται με ένα κύκλωμα του οποίου το κέρδος ή η εξασθένηση μπορεί να μεταβάλλεται σύμφωνα με το διαμορφώνον σήμα, οπότε η ΑΜ παράγεται οδηγώντας το φορέα μέσω αυτού του κυκλώματος.

Με τη δεύτερη μέθοδο, μιγνύονται γραμμικά ο φορέας και το διαμορφώνον σήμα και κατόπιν οδηγείται σε μια μη γραμμική διάταξη. Μη γραμμική διάταξη είναι εκείνη της οποίας το ρεύμα μεταβάλλεται μη γραμμικά με την εφαρμόζουσα τάση. Μη γραμμικές διατάξεις είναι οι δίοδοι και τα διπολικά τρανζίστορ πολωμένα σαν δίοδοι. Μη γραμμικές διατάξεις θεωρούνται οι ενισχυτές  FET, όπου η έξοδος είναι το τετράγωνο της εισόδου. Χρησιμοποιώντας ένα φίλτρο ή ένα συντονισμένο κύκλωμα στην έξοδο της μη γραμμικής διάταξης, απορρίπτονται τα ανεπιθύμητα παράγωγα που παράγονται από τη μη γραμμική διάταξη και διέρχονται μόνο ο φορέας και οι πλευρικές.

 

Ένας από τους παλαιότερους και απλούστερους διαμορφωτές πλάτους φαίνεται στο σχήμα. Αποτελείται από ένα ωμικό κύκλωμα μίξης, μια δίοδο ανόρθωσης και ένα LC συντονισμένο κύκλωμα. Τα σήματα μετά τη μίξη εμφανίζονται στα άκρα της R₃ σαν το αλγεβρικό άθροισμα του φορέα και του διαμορφώνον σήματος. Η σύνθετη κυματομορφή εφαρμόζεται σε μια ανορθώτρια δίοδο. Κατά τη θετική ημιπερίοδο του σύνθετου σήματος, η δίοδος άγει, ενώ κατά την αρνητική ημιπερίοδο αποκόπτεται. Το ρεύμα μέσω της διόδου είναι μια σειρά θετικών παλμών των οποίων το πλάτος μεταβάλλεται ανάλογα με το πλάτος του διαμορφώνοντος κύματος. Αυτοί οι θετικοί παλμοί εφαρμόζονται σε ένα παράλληλο συντονισμένο κύκλωμα LC συντονισμένο στη συχνότητα του φορέα, όπου αναπληρώνονται οι αρνητικοί παλμοί, με πλάτος των παλμών στο συντονισμένο κύκλωμα ανάλογο με το πλάτος του διαμορφώνον σήματος.

 

Ένα άλλο κύκλωμα διαμόρφωσης ΑΜ φαίνεται στο σχήμα. Το σήμα του φορέα εφαρμόζεται στην άνοδο της διόδου διαμόρφωσης. Ο διαιρέτης τάσης R₂-R₃ πολώνει τη D₁ ώστε να άγει. Το διαμορφώνον σήμα εφαρμόζεται στην κάθοδο της διόδου μέσω του τσοκ ραδιοσυχνοτήτων το οποίο παρουσιάζει υψηλή αντίσταση στη συχνότητα του φορέα και μικρή στο διαμορφώνον σήμα. Με αυτή τη διευθέτηση η D₁ χρησιμοποιείται σαν μεταβλητός αντιστάτης. Οι μεταβολές του διαμορφώνοντος σήματος έχουν σαν αποτέλεσμα τη γραμμική μεταβολή του ρεύματος μέσω της D₁. Έτσι η D₁ και R₄ σχηματίζουν ένα διαιρέτη μεταβλητής τάσης ή εξασθενητή. Η R₄ ρυθμίζεται για να μεταβάλλει το ποσοστό διαμόρφωσης και το πλάτος εξόδου μέσα σε στενή περιοχή. Το ΑΜ σήμα συζευγνύεται μέσω το Τ₁ και παρέχεται στο υπόλοιπο κύκλωμα μέσω του διαιρέτη τάσης C₂-C₃.

Τα παραπάνω κυκλώματα διαμόρφωσης πλάτους είναι χαμηλής στάθμης, διότι ο φορέας διαμορφώνεται όταν έχει χαμηλή ισχύ. Για την περεταίρω αύξηση της ισχύος του διαμορφωμένου σήματος χρησιμοποιούνται ενισχυτές ισχύος τάξης Α. Στη διαμόρφωση υψηλής στάθμης όπως λέγεται, ο διαμορφωτής μεταβάλλει την τάση και την ισχύ στην τελική βαθμίδα RF ενίσχυσης του πομπού. Ένα παράδειγμα κυκλώματος διαμορφωτή υψηλής στάθμης είναι ο διαμορφωτής συλλέκτη που φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Η βαθμίδα εξόδου είναι ένας ενισχυτής τάξης C. Οι ενισχυτές τάξης C, άγουν μόνο για ένα τμήμα της θετικής ημιπεριόδου του σήματος, που έχει σαν αποτέλεσμα το σήμα στο συντονισμένο κύκλωμα να ταλαντώνεται έτσι ώστε να αναπαράγει ολόκληρο το σήμα του φορέα. Το διαμορφώνον σήμα συζευγνύεται με το μετασχηματιστή διαμόρφωσης που παρεμβάλλεται μεταξύ του συλλέκτη του ενισχυτή εξόδου και της τροφοδοσίας.

 

Όταν υπάρχει διαμορφώνον σήμα στα άκρα του δευτερεύοντος πηνίου του μετασχηματιστή αυτό θα προστίθεται και θα αφαιρείται από την τάση τροφοδοσίας του συλλέκτη. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα το πλάτος του σήματος του φορέα στο συντονισμένο κύκλωμα είναι ανάλογο προς το διαμορφώνον σήμα και έτσι στην έξοδο του ενισχυτή ισχύος τάξης C παίρνουμε το διαμορφωμένο σήμα ΑΜ.

Αποδιαμορφωτές πλάτους

Ένας αποδιαμορφωτής είναι ένα κύκλωμα που δέχεται ένα διαμορφωμένο σήμα και ανακτά την αρχική διαμορφώνουσα πληροφορία.

Ο απλούστερος και ευρύτατα χρησιμοποιούμενος αποδιαμορφωτής σήματος ΑΜ φαίνεται στο σχήμα. Το σήμα ΑΜ εφαρμόζεται μέσω ενός μετασχηματιστή RF σε ένα απλό κύκλωμα ημιανόρθωσης που αποτελείται από τις D₁ και R₁. Η δίοδος άγει κατά την περίοδο των θετικών παλμών του σήματος ΑΜ και αποκόπτεται κατά τη διάρκεια των αρνητικών παλμών. Συνεπώς η τάση στα άκρα της R₁ είναι μια σειρά θετικών παλμών των οποίων το πλάτος τους μεταβάλλεται ανάλογα με το διαμορφώνον σήμα.

 

Για την ανάκτηση του αρχικού διαμορφώνοντος σήματος, ένας πυκνωτής συνδέεται στα άκρα της αντίστασης. Η τιμή του πρέπει να είναι τέτοια ώστε να παρουσιάζει μικρή σύνθετη αντίσταση στο σήμα του φορέα και μεγάλη στο διαμορφώνον σήμα. Η λειτουργία του πυκνωτή είναι τέτοια ώστε να «ενώνει» τις κορυφές του ανορθωμένου σήματος ΑΜ ανακτώντας έτσι το διαμορφώνον σήμα.

Η απόδοση του κυκλώματος αποδιαμόρφωσης που αναπτύξαμε παραπάνω μπορεί να βελτιωθεί χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα πλήρους ανόρθωσης όπως φαίνεται στο σχήμα. Εδώ χρησιμοποιούνται δυο δίοδοι και ένας RF μετασχηματιστής με κεντρική λήψη. Σε αυτό το κύκλωμα η D₁ άγει κατά τη θετική ημιπερίοδο ενώ η D₂ άγει κατά την αρνητική ημιπερίοδο. Αυτό το κύκλωμα παράγει μια μεγαλύτερη μέση τάση εξόδου, η οποία φιλτράρεται πιο εύκολα και χρησιμοποιείται πυκνωτή φιλτραρίσματος μικρότερης τιμής. Σε αυτό το κύκλωμα το ανακτώμενο διαμορφώνον σήμα έχει μεγαλύτερη πιστότητα.