Hüllkurvendetektor
Englisch: envelope detector
Elektronische Schaltung, die ein hochfrequentes amplitudenmoduliertes Signal als Eingabe verarbeitet und als Ausgabe die demodulierte Einhüllende des ursprünglichen Signals liefert.
Hüllkurvendetektor: AM-Signaldemodulator zur Rückgewinnung von Audiosignalen
Ein Hüllkurvendetektor ist eine Schaltung, die das Modulationssignal aus einer amplitudenmodulierten (AM) Trägerwelle herausfiltert. Er entfernt die hochfrequenten Schwingungen und hinterlässt die ursprüngliche niederfrequente Information, typischerweise Audio. Die einfachste Form nutzt eine Diode und einen RC-Filter: Die Diode gleichrichtet das eingehende Signal und lässt Strom nur in eine Richtung fließen, während der Kondensator sich mit der Geschwindigkeit der Hüllkurve statt der Trägerfrequenz auflädt und entlädt.
Die Leistung eines Hüllkurvenbetektors hängt entscheidend von der Beziehung zwischen der RC-Zeitkonstante und den beteiligten Signalfrequenzen ab. Die Zeitkonstante muss so groß sein, dass der Kondensator der Hüllkurve folgt, ohne zwischen den Trägerzyklen durchzusacken, aber klein genug, dass er das Modulationssignal ohne Verzerrung verfolgen kann. Dies wird bei niedrigen Modulationsfrequenzen problematisch, wo sich der Kondensator zu langsam entlädt und erhebliches Ripple in die Ausgabe einführt. Ein Widerstandswert im Bereich von 10 Kilohm bis 1 Megohm ist typisch, gekoppelt mit einem Kondensator von 0,01 bis 10 Mikrofarad, abhängig von Träger- und Modulationsfrequenzen.
Die Wahl der Diode ist wichtig. Eine Germaniumdiode mit einem Durchlassspannungsabfall von etwa 0,3 Volt erzeugt weniger Verzerrungen als eine Siliziumdiode mit 0,7 Volt, besonders bei schwachen eingehenden Signalen. Germaniumdioden haben aber höhere Sperrströme und schlechtere Temperaturstabilität. Für Präzisionsanwendungen kann ein Elektronenrohr oder ein anspruchsvollerer synchroner Detektor notwendig sein, um schwache oder verrauschte AM-Signale mit akzeptabler Wiedergabetreue zurückzugewinnen.
Hüllkurvenbetektoren sind in Radioempfängern, Messinstrumenten und industriellen Messsystemen verbreitet. Ein tragbares AM-Radio nutzt einen, um Audio aus Rundfunksignalen zu extrahieren. In der Messtechnik demodulieren sie Signale von Sensoren mit AM-Telemetrie. Sie finden sich auch in Spitzenwertdetektoren und in Systemen, die die Amplitude von modulierten Signalen zu einem bestimmten Zeitpunkt messen müssen. Der Begriff "Hüllkurve" bezieht sich auf die äußere Grenze, die von den Spitzen der oszillierenden Trägerwelle nachgezeichnet wird, wenn sich ihre Amplitude zeitlich ändert.
Moderne Ausführungen nutzen manchmal aktive Hüllkurvenbetektoren mit Operationsverstärkern, die bessere Leistung als passive Diodenenschaltungen bieten. Diese ermöglichen präzisere Kontrolle über die Lade- und Entladeraten und können nichtlineare Bauelementeeigenschaften kompensieren. Der passive Hüllkurvendetektor bleibt aber in kostensensitiven Anwendungen und in HF-Eingangsstufen verbreitet, wo Einfachheit und niedriger Stromverbrauch Priorität haben.