[A-DX] Ideal AM demodulation for shortwave

Roger Thauer
Sonntag, 25. September 2022, 00:47 Uhr

Ideal AM demodulation for shortwave

http://homepages.ihug.com.au/~daz2002/tech/AM_Detection/index.html

Wahlweise ein paar übersetzte Textteile:
".....Die Hüllkurvenerkennung ist eine sehr alte und sehr 
leistungsschwache Methode zur Erkennung von AM-Signalen. Es ist nicht 
bei Fading von Kurzwellensignalen geeignet, da das Trägerfading bei 
diesen Arten von Detektoren zu starken Verzerrungen führt. 
Hüllkurvendetektoren haben auch bei guten Signalen eine schlechte 
Rausch- und Verzerrungsleistung.
Ein Hüllkurvendetektor arbeitet, indem er das AM-Signal entzerrt. Diese 
Frequenz mischt das AM-Signal mit sich selbst – was dazu führt, dass 
sich der Träger mit den Seitenbandfrequenzen mischt, wodurch das Audio 
wiederhergestellt wird. "

Aber dieses hüllenbasierte Mischen erzeugt eine Vielzahl von Produkten:
     Der Träger mischt sich mit den Seitenbändern und erzeugt die 
ursprünglichen Modulationsfrequenzen [OK]
     Der Träger mischt sich mit dem Träger und erzeugt einen DC-Offset [OK]
     Der Träger mischt sich mit dem Rauschen und erzeugt Rauschen 
[unvermeidlich]
     Die Seitenbänder mischen sich mit den Seitenbändern und erzeugen 
harmonische und IM-Verzerrungen [BAD]
     Die Seitenbänder mischen sich mit dem Rauschen und erzeugen 
zusätzliches Rauschen [BAD]
     Das Rauschen vermischt sich mit dem Rauschen und erzeugt 
zusätzliches Rauschen [BAD]

Synchronerkennung
Alle AM-Empfänger, die verwendet werden, um schwache Kurzwellensignale 
zu empfangen, sollten modernere Methoden verwenden, die durch 
Trägerschwund nicht stark beeinträchtigt werden. Die 
AM-Synchronerkennung löst dieses Problem.
Ein AM-Sync-Detektor produziert diese Produkte:
     Der Träger mischt sich mit den Seitenbändern und erzeugt die 
ursprünglichen Modulationsfrequenzen
     Der Träger mischt sich mit dem Träger und erzeugt einen DC-Offset
     Der Träger vermischt sich mit dem Rauschen und erzeugt Rauschen
Die AM-synchrone Demodulation erfolgt durch Regenerieren der Trägerwelle 
und anschließendes Mischen des eingehenden AM-Signals mit dieser 
sauberen Trägerwelle.
Eine übliche Methode zur Trägerregeneration besteht darin, einen 
Oszillator mit einer PLL an den AM-Träger zu koppeln. Dies kann jedoch 
dazu führen, dass die PLL während Signalausblendungen die 
Synchronisation zum Träger verliert – genau dann, wenn es am wichtigsten 
ist, dass sie funktioniert!


Der Quadrierungsdetektor
Ein besserer Weg, den Träger zurückzugewinnen, ist die Verwendung eines 
Quadrierungsdetektors. Der Quadrierungsdetektor multipliziert das 
AM-Signal mit sich selbst, um einen frequenzverdoppelten Träger (2F) 
wiederzugewinnen.

Das funktioniert, weil:
     1F-Träger + 1F-Träger = 2F-Träger
     LSB + USB = 2F-Träger (plus andere Verzerrungsprodukte)

Der Doppelfrequenzträger ist das stärkste Produkt dieses Prozesses, 
daher ist es einfach, ihn zu filtern und zu begrenzen, um daraus ein 
gutes Trägersignal zu machen.
Der Doppelfrequenzträger wird dann in der Frequenz halbiert, um die 
ursprüngliche Trägerfrequenz wiederherzustellen. In einer analogen 
Schaltung erfolgt dies durch einen digitalen Frequenzteiler, aber in DSP 
muss es durch einen lineareren Prozess wie Frequenzmischung erfolgen. 
Die Frequenzmischung erfolgt in einer regenerativen 
Rückkopplungsschleife, in der das gewünschte Mischprodukt 1F gefiltert 
und mit dem 2F-Träger gemischt wird, um das 1F-Differenzprodukt zu erzeugen.
Dieses gute Trägersignal wird dann mit dem AM-Signal multipliziert, um 
das wiedergewonnene Audio zu erzeugen. Da es sich um einen synchronen 
Prozess handelt, ist es auch sinnvoll, das Signal für die spätere 
Verarbeitung in separate I- und Q- oder LSB- und USB-Audiokanäle 
aufzuteilen. Dies kann verwendet werden, um Fading und Rauschen im 
Signal weiter zu reduzieren.
.......
Für Datenmodi ist die Leistung wahrscheinlich am besten mit einer 
schnelleren Phasenkorrekturaktion (vielleicht 5 Hz) - obwohl die 
Korrekturgeschwindigkeit langsam genug sein muss, um eine signifikante 
Verzerrung der Wellenform zu vermeiden.
Einige Tests mit diesen Techniken wurden an schwachen, weit entfernten 
IQ-Aufzeichnungen von EasyDRF-Signalen aus dem RNEI-Programm 
durchgeführt. Das verbesserte SNR macht oft den Unterschied zwischen 
einer guten Dekodierung und keiner Dekodierung.
Es ist geplant, einen Hochleistungs-AM-Demodulator mit diesen Methoden 
herauszubringen, sobald es möglich ist, eine funktionierende Version in 
ein Audio-Plug-in-Format wie VST zu kompilieren.

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"VST":  https://de.wikipedia.org/wiki/Virtual_Studio_Technology
Der VST-Plugin-Standard ist der von Steinberg entwickelte 
Audio-Plugin-Standard, mit dem Drittanbieter VST-Plugins für die 
Verwendung in VST-Host-Anwendungen erstellen können. VST erfordert 
separate Installationen für Windows, macOS und Linux.



roger