גלאי מעטפת

אות. מעטפת האות מסומנת באדום.

מעגל פשוט שמשמש גלאי מעטפת

אות בכחול. המעטפת מופיעה באדום.

גלאי מעטפת (באנגלית: Envelope detector) הוא מעגל אלקטרוני שמקבל אות בתדר גבוה, ומוציא את המעטפת של אותו האות. הוא משמש לגילוי מידע שאופנן באפנון AM.

אופן פעולה

המעגל החשמלי שמממש את גלאי המעטפת מכיל קבל, נגד ודיודה. הקבל נטען במתח ככל שעוצמת האות גדלה, ונפרק מהמתח עליו דרך הנגד כשעוצמת האות יורדת. הדיודה גורמת לכך שייכנס מתח למעגל אם ורק אם הוא גבוה יותר מהמתח הנוכחי על הקבל, וכך היא מאפשרת לקבל להיטען כשהאות מייצר מתח גבוה, ולהתפרק במהירות כשהוא כבר טעון יותר מעוצמת האות.

הגדרה מתמטית

כל אות AM או FM יכול להיכתב בצורה:

$x(t)=R(t)\cos(\omega t+\phi (t))\,$

עבור אות AM, המופע של האות $\phi (t)$ קבוע וניתן להתעלם ממנו. התדירות $\omega$ קבועה גם כן. מכאן שעלינו לקודד את מידע באות ה־AM במשרעת. $R(t)$ נקרא מעטפת האות.

נסמן את המידע שאנחנו מעוניינים להעביר ב־$m(t)$, ונדרוש שהוא יקיים:

$\forall t,1+m(t)>0$

כדי שהמעטפת של האות תהיה כולה מעל ציר הזמן, והשחזור יעבוד כהלכה.

מכאן שאות AM נתון על ידי:

$x(t)=C(1+m(t))\cos(\omega t)\,$

כאשר $m(t)$ הוא המידע אותו אנו מעוניינים לקודד מעל האות, $C$ הוא משרעת האות הנושא. כלומר, מתוך המעטפת $R(t)=C(1+m(t))$ ניתן לשחזר באופן מלא את המידע המקודד.

במקרה של אות FM, מעטפת האות קבועה ולא נושאת בתוכה מידע.

גלאי דיודה

הצורה הפשוטה ביותר של גלאי מעטפת הוא גלאי דיודה. מעגל המשמש גלאי כזה מתואר בציור למעלה. המעגל מכיל דיודה בכניסתו, וקבל ונגד מחוברים במקביל. מוצא המעגל הוא המתח על הקבל. אם גודלי הקבל והנגד נבחרים בצורה נכונה, מוצא המעגל מתאר את השינויים באות הכניסה.