elektrische schakeling voor demodulatie van gemoduleerde signalen. Al naar de aard van de modulatie onderscheidt men de amplitudedemodulator, soms detector genoemd, en de fase- en frequentiedemodulator, ook wel discriminator genoemd.
Amplitudedemodulator.
Bij amplitudemodulatie met dubbele zijband stelt de omhullende van de gemoduleerde trilling, d.w.z. de ligging van de toppen, het modulerende signaal voor, mits de modulatiediepte kleiner is dan 1. In zijn eenvoudigste vorm bestaat een amplitudedemodulator dan ook uit een gelijkrichtschakeling (topdetector), waarna een elektrisch filter bestaande uit een weerstand R en een condensator C de ongewenste frequenties verwijdert (afb. 1). De condensator wordt door de diode D opgeladen tot bijna de topwaarde van de hoogfrequente spanning. Doordat tevens ontlading mogelijk is over de weerstand, kan bij juiste bemeting der onderdelen de spanning over de condensator de laagfrequente amplitudevariaties van het signaal volgen. Men kan aantonen dat vervorming van het gedemoduleerde signaal wordt voorkomen als:
RC ≦ 1 / ƒdm sin (2𝜋ƒs/ƒd)
of bij benadering:
RC ≦ 1 / 2𝜋ƒsm
waarin m de modulatiediepte voorstelt, ƒd de frequentie van de draaggolf en ƒs de frequentie van de modulerende trilling (het signaal). Deze zgn. omhullende-detectie wordt wegens de eenvoud zeer veel toegepast, o.a. in radio- en televisietoestellen. Ook de emissorbasisovergang van een transistor kan dienst doen als diode (afb. 2); de collectorstroom zal dan o.a. het gewenste laagfrequente signaal bevatten. Een meer lineaire demodulatiekarakteristiek verkrijgt men door in de emissorleiding een weerstand op te nemen en het gedemoduleerde signaal hierover af te nemen. Is een der zijbanden geheel of gedeeltelijk onderdrukt dan treedt vervorming op, vooral bij grote modulatiediepten (kwadratuurvervorming). Dit is te vermijden met een synchrone demodulator die tevens toegepast wordt als de draaggolf onderdrukt is. Het gemoduleerde signaal wordt dan als het ware opnieuw gemoduleerd op de afzonderlijke draaggolf, waarbij het oorspronkelijke modulerende signaal weer tevoorschijn komt, bijv. met een schakeling die steeds de ogenblikswaarde van twee signalen met elkaar vermenigvuldigt (produktdetector). Indien de gemoduleerde trilling wordt beschreven als:
M(t) = A(1 + m cos ωst) cos ωdt
dan levert vermenigvuldiging met B cos ωdt op:
½AB (gelijkspanningsterm)
+ ½AB cos 2ωdt (term met dubbele draaggolffrequentie)
+ ½ABm cos ωst (gewenst signaal)
+ ½ABm cos 2ωdt cos ωst (term met dubbele draaggolffrequentie)
waarin A en B amplituden voorstellen,
ωd = 2𝜋ƒd en ωs = 2𝜋ƒs.
Na uitfilteren van de gelijkspanningsterm en de termen met dubbele draaggolffrequentie blijft de gewenste term, d.w.z. het modulerende signaal, over. Ook balansmodulatoren, zoals de ringmodulator, kunnen als synchrone demodulator worden gebruikt. Een moeilijkheid kan bij synchrone demodulatie zijn dat men in de ontvanger moet kunnen beschikken over een draaggolf die synchroon is met de draaggolf aan de zendzijde. Is de draaggolf bij uitzending onderdrukt, dan zijn speciale maatregelen vereist om de draaggolf te regenereren.
Fasedemodulator of fasediscriminator.
Deze berust op het feit dat twee signalen, nl.
E1 = sin ωt en E2 = cos (ωt + φ), te zamen in een element met niet-lineaire karakteristiek o.a. een component opleveren die evenredig is met E1E2 sin φ . De reeds genoemde demodulatoren zijn dus in principe bruikbaar als fasediscriminator; om het aantal ongewenste componenten echter zo klein mogelijk te maken, brengt men modificaties aan. Men kan bijv. twee diodedetectoren in balans schakelen voor het ene signaal, het andere in fase toevoeren en daarna de uitgangsspanningen bij elkaar optellen (afb. 3). Deze schakeling kan ook voor synchrone demodulatie van amplitudemodulatie worden gebruikt. Ook een vermenigvuldigschakeling of produktdetector levert o.a. een component E1E2 sin φ op. Wenst men geen detectie van amplitudevariaties, dan moet aan deze schakelingen een begrenzingsschakeling voorafgaan.
Frequentiedemodulator.
Men kan al naar gelang de werkingswijze verschillende typen onderscheiden.
1. Men kan frequentiemodulatie omzetten in amplitudemodulatie met behulp van een frequentieafhankelijke schakeling en daarna demoduleren (flankdetector). Men kan het signaal bijv. toevoeren aan een trillingskring die zodanig verstemd is dat de ogenblikswaarde van de frequentie van het signaal steeds op een der (meestal niet lineair verlopende) flanken van de afstemkromme ligt (afb. 4). Het niet-lineaire verloop levert een meestal aanzienlijke vervorming van het gedemoduleerde signaal op. Door uit te gaan van twee kringen en twee flanken, kan men de niet-lineaire delen compenseren (dubbele flankdetectie; afb. 5) en de vervorming sterk reduceren.
2. Men kan frequentiemodulatie omzetten in een soort fasemodulatie met behulp van een frequentieafhankelijke schakeling en daarna fasedemodulatie toepassen, zoals in de discriminator van Foster-Seeley; (afb. 6). Een goede begrenzer dient aan deze schakelingen vooraf te gaan. Door de schakeling te wijzigen ontstaat de zgn. ratiodetector, een veel gebruikte frequentiedemodulator (afb. 7); de grote condensator C geeft een grote demping voor snelle amplitudevariaties. In de micro-elektronica wordt vooral de zgn. long-tailed pairschakeling (zie Versterkingsschakeling) toegepast. Een afgestemde trillingskring zorgt er voor dat aan transistor T1 en transistoren T2 en T3 wisselspanningen worden toegevoerd die een frequentieafhankelijk faseverschil hebben (afb. 8). De long-tailed pair-schakeling zorgt verder voor de fasedemodulatie. Meestal wordt de schakeling als balansschakeling uitgevoerd, en worden begrenzers en demodulator, soms te zamen met een laagfrequentvoorversterker, op één kristal gerealiseerd. De trillingskring wordt uitwendig op de kristalschakeling aangesloten. Dergelijke frequentiedemodulatoren vinden op uitgebreide schaal toepassing in radio- en televisietoestellen.
3. Een derde mogelijkheid is het toepassen van een schakeling die het aantal periodes of nuldoorgangen per tijdeenheid telt en een aan dit aantal evenredige spanning afgeeft (teldetector).
Pulsdemodulator.
Hierbij komt het demoduleren in feite neer op het decoderen van een ontvangen reeks pulsen. Men gebruikt daarbij vaak allerlei digitale technieken om de invloed van storingen, ruis en vervorming zoveel mogelijk te elimineren.