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 можно использовать варикап, который включается параллельно контуру (рис.19.9).

Рис. 19.9

При подаче модулирующего напряжения контур расстраивается относительно частоты, с которой меняется ток i_К1 в коллекторной цепи усилителя. Нагрузка ГВВ становится комплексной и напряжение на ней u_к приобретает фазовый сдвиг φ относительно i_к1. Чем сильнее расстроен контур, тем ближе φ к 90^о.

Определим характер изменения φ при модуляции варикапом[4].

При отсутствии информационного сигнала сопротивление контура R_к относительно точек подключения варикапа равно:

где - коэффициент включения варикапа относительно контура.

Емкость варикапа при модуляции напряжением с частотой Ω изменяется так:

где С_{В МОЛ} – емкость варикапа при отсутствии модуляции

Емкость С_{В МОЛ} входит в состав общей емкости настроенного в резонанс контура. При модуляции контур расстраивается относительно частоты ω₀ и проводимость его между точками подключения варикапа становится комплексной:

(12)

Проводимость контура можно определить и так:

(13)

здесь α - обобщенная расстройка.

α = – tg φ,

где φ – фазовый сдвиг напряжения на контуре относительно i _к1. (14)

Уравнения (12), (13), (14) дают в итоге связь между девиацией фазы и параметрами фазового модулятора:

(15)

Из (15) следует, что в соответствии с информацией изменяется не φ, а tgφ, то есть фазовая модуляция, реализованная изложенным методом, сопровождается нелинейными искажениями. При девиациях фазы 20 – 30 градусов нелинейные искажения не превышают 5 – 7%.

Увеличить глубину фазовой модуляции можно, каскадно соединив несколько перестраиваемых контуров. В трехконтурной системе девиация фазы достигает 120^о, 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.