После подстановки аргумента х в формулу Тейлора получим соотношение, определяющее характер изменения емкости варикапа при модуляции:

Соотношение (10) показывает, что с учетом трех членов ряда Тейлора емкость варикапа при модуляции изменяется не только с частотой информационного сигнала Ω, но и с удвоенной частотой – 2Ω. Если учесть члены ряда более высоких порядков, то появились бы в (19.10) слагаемые, меняющиеся с частотой 3Ω, 4Ω и т.д.

Коэффициент нелинейных искажений по второй гармонике k2Ω равен:

При заданном коэффициенте нелинейных искажений к2Ω и амплитуде модулирующего напряжения UΩ однозначно определяется напряжение смещения, которое следует подать на варикап в режиме молчания – Е В МОЛ.

Следует обратить внимание на второе слагаемое в формуле (19.10). Оно показывает, что с изменением амплитуды модулирующего напряжения изме-

няется средняя емкость варикапа за период модулирующего напряжения.

Это обстоятельство приводит к нестабильности средней частоты автогенератора.

Фазовая модуляция

Область применения – в передатчиках с использованием косвенного метода генерации ЧМ, а также для передачи цифровой информации, в телеграфии.

Просто фазовую модуляцию можно осуществить в одной из промежуточных ступеней передатчика, перестраивая колебательный контур, играющий роль нагрузки ГВВ. На вход усилителя подается возбуждение с частотой ω0. В отсутствие модуляции нагрузочный параллельный контур настраивается на частоту возбуждения. В качестве модулятора используется варикап, который включается параллельно контуру (рис. 19.9).

133

Рис. 19.9

При подаче модулирующего напряжения контур расстраивается относительно частоты, с которой меняется ток iК1 в коллекторной цепи усилителя. Нагрузка ГВВ становится комплексной и напряжение на ней uК приобретает фазовый сдвиг φ относительно iК1. Чем сильнее расстроен контур, тем ближе φ к 90о.

Определим характер изменения φ при модуляции варикапом[4].

При отсутствии информационного сигнала сопротивление контура RК относительно точек подключения варикапа равно RK = pB2ρ Q;

где pВ - коэффициент включения варикапа относительно контура.

Емкость варикапа при модуляции напряжением с частотой Ω изменяется так:

контура. При модуляции контур расстраивается относительно частоты ω0 и проводимость его между точками подключения варикапа становится комплексной:

здесь α - обобщенная расстройка:

α = – tg φ, (19.14) где φ – фазовый сдвиг напряжения на контуре относительно iК1.

Уравнения (19.12), (19.13), (19.14) дают в итоге связь между девиацией фазы и параметрами фазового модулятора:

Из (19.15) следует, что в соответствии с информацией изменяется не φ, а tgφ, то есть фазовая модуляция, реализованная изложенным методом, сопрово-

134

ждается нелинейными искажениями. При девиациях фазы 20 – 30° нелинейные искажения не превышают 5 – 7%.

Увеличить глубину фазовой модуляции можно, каскадно соединив несколько перестраиваемых контуров. В трехконтурной системе девиация фазы достигает 120°, искажения не превышают 2% [1].

Существуют и другие методы осуществления фазовой модуляции – с помощью мостовых фазовращателей, импульсно-фазовых модуляторов. Последние устройства дают возможность получить глубокую модуляцию при нелинейных искажениях 1 – 2%.

Контрольные вопросы

1.Какова область применения передатчиков с угловой модуляцией?

2.Назовите основные технические характеристики передатчиков с ЧМ.

3.Какова связь между частотой и фазой гармонического колебания?

4.Что понимается под индексом частотной и фазовой модуляции?

5.Изложите суть «косвенного метода» ЧМ.

6.Индекс фазовой модуляции равен 0,5 радиана. Частота модулирующего сигнала – 1 кГц. Какова девиация частоты на выходе фазового модулятора?

7.Почему варикап должен работать при запертом p – n переходе?

8.Напишите формулу, связывающую величину емкости варикапа с напряжением на p – n переходе.

9.Каково назначение R1 и R2 в схеме рис. 19.9?

10.Что такое «паразитная АМ» при ЧМ и каковы причины ее появления?

11.Нарисуйте схему автогенератора – «индуктивная трехточка с заземленным коллектором» и подключите к ней варикап в качестве частотного модулятора.

135