6.2. Частотна модуляція.

При частотній модуляції приріст частоти високочастотного ко­ливання (несучої частоти ω) пропорційно приросту амплітуди моду­люючого сигналу Ω . Графіки коливань при частотній модуляції при­ведені на мал.6.28а.

Мал. 6.28. Форми напруг при частотній модуляції і статична модуляційна характеристика.

При наявності моделюючої напруги з постійною складовою U₀ і амплітудою змінної напруги частота також змінюється пропорціонально маючи постійну її вели­чину ω₀ і амплітуду зміни частоти (її девіацію) . Напруга частотномодульованого коливання U_ω при збільшенні амплітуди U_Ω має більшу частоту, а при зменшенні U_Ω - меншу частоту. Статична модуляційна характеристика при частотній модуляції (мал. 6.28б) повинна, згідно вищеприведенному формулюванні, при зміні модулюючої напруги U_Ω мати пропорціональну зміну несучої частоти ω.

6.2.1. Спектр і смуга частотномодульованого

КОЛИВАННЯ.

Відомо, що спектр частотномодульованого коливання визначаться кількома критеріями, які визначають його спектральний склад і амплі­туди складових спектра (математичні викладки тут упущені). На відміну від амплітудної модуляції частотномодульоване коливання теоретичне має нескінченний спектр складових з частотами :

Амплітуди складових визначаються функціями Бесселя першого роду j₀, j_1, j_2, j₃… , які визначаються графіками залежності цих функцій від індекса частотної модуляції m_f. Частотний спектр має несучу час­тоту ω , першу пару бокових з частотами (ω+Ω) та (ω - Ω), другу папу бокових з частотами (ω+2Ω) та (ω-2Ω) і т.д. Реаль­но смугу, яку займає спектр частотномодульованого коливання, обмежу­ють тією парою бокових частот, яка має амплітуду менше 0.1U_m.

Виходячи з цього, смуга частотномодульованого коливання визна­чається формулою : . Індекс частотної модуляції m_f визначається відношенням девіації частоти ∆ω_m, до частоти модуляції Ω : m_f = ∆ω_m/Ω, а смуга ∆ω через девіацію ∆ω_m визначається: ∆ω=2∆ω_m (при умові, якщо індекс частотної модуляції m_f ››1).

6.2.2. Схеми частотної модуляції в

РАДІОПЕРЕДАВАЧАХ.

Методи здійснення частотної модуляції в схемах радіопередавачів здійснюється, як правило, в автогенераторі. Зміна його частоти відбувається методом ввімкнення паралельно його контуру керуючої Індуктивності чи ємності, в результаті чого частота генерації автогене­ратора змінюється пропорційно зміні керуючої напруги (мал.6.29).

Мал. 6.29. Метод здійснення частотної модуляції в автогенераторі.

6.2.2.1 Частотна модуляція на варікапах.

В цих схемах в вигляді керуючої ємності контура автогенерато­ра використовується варікап (мал.6.30).

Мал. 6.30. Характеристика варікапа і практична схема

частотної модуляції з використанням варікапа.

Відомо: що ємність варікапа значно змінюється при зміні зворотньої напруги на ньому (мал. 6.30а), тому при виборі робочої точ­ки А при напрузі U₀ і подачі змінної складової керуючої напруги U_Ω ємність варікапа буде змінюватись по закону керуючої напруги. Прак­тична схема використання варікапа при частотній модуляції зображена на мал. 6.30б. Тут використовується автогенератор на біполярному транзисторі VТ1 з індуктивним зв'язком і паралельним живленням. Варікап VD1 по змінній складовій струму через блокуючий конденса­тор С_бл ввімкнений паралельно ємності контура L_к С_к . Послідовно з постійною напругою U₀, яка реалізується дільником R1, R2, R3 ввімкнена вторинна обмотка модулюючого трансформатора Т1, тому поява на ньому U_Ω змінює загальну ємність контура генератора. Оскіль­ки генерація можлива лише на резонансній частоті, то зміна ємності приводить до зміни частоти автогенератора, тобто, реалізації частотної модуляції, напруга якої U_чм може бути знята з контура генератора. Така схема має незначну девіацію частоти, оскільки зміна ємності варікапа невелика.