3.2 Принцип формирования чм-сигналов и принципиальная схема частотного модулятора.
Ч
М-колебания
, как правило, получают в схеме частотно
управляемого генератора (см рис. 3)
Рисунок 3
Часть схемы, лежащая слева от пунктирной линии, образует LC - генератор синусоидальных колебаний; правая часть схемы - это собственно частотный модулятор на варикапе.
В
арикапом
называется плоскостный полупроводниковый
диод, используемый в качестве нелинейной
ёмкости. Варикап работает при обратном
(запирающем) напряжении на pn
- переходе.
Эквивалентная ёмкость варикапа С
подключена параллельно ёмкости Ск
колебательного контура генератора;
частота генерируемых колебаний
практически совпадает с резонансной
частотой контура:
Ёмкость
Свар
зависит от напряжения
на
варикапе и изменяется с изменением
этого напряжения; как следствие,
изменяется частота генерируемых
колебаний.
Напряжение EQ определяет рабочую точку на характеристике варикапа.
Элементы C1, R1. в схеме на рис.3 играют вспомогательную роль и предназначены для развязки коллекторной цепи и цепи смещения варикапа. Величины этих элементов выбираются из условия:
C1>>max CВАР, R1>>ZK
3.2.1. Модуляционная характеристика частотного модулятора
По
определению, модуляционной характеристикой
для схемы на рис.3 называется
зависимость
,
где Е - управляющее напряжение на
варикапе.
Метод её построения ясен из определения. Именно.
(40)
Понимая
под С вар(Е)
приводимою в справочниках "малосигнальную"
характеристику ёмкости, можно по (40)
непосредственно рассчитать и построить
.
Индуктивность Lk
нужно
найти из условия:
Необходимо отчётливо понимать, что сказанное выше несколько упрощает существо процессов в схеме на рис.3. Для строгого расчёта, модуляционной характеристики следовало бы использовать Свар(Е) - зависимость средней ёмкости варикапа.
М
одуляционная
характеристика частотного модулятора
и способ её использования для построения
графиков мгновенной частоты и мгновенной
фазы ЧМ-сигнала
Рисунок 4
от напряжения смещения на нём. В свою очередь, средняя ёмкость определяется амплитудой высокочастотного напряжения. Изложенный способ расчёта модуляционной характеристики даёт результаты, согласующиеся с действительностью, лишь при малых уровнях колебаний в схеме генератора.
По
найденной и построенной зависимости
и
заданной в условиях задачи девиации
частоты
в
окрестности точки E0
определяется размах ∆
Е
управляющего напряжения (см. рис.4).
Для
построения спектра ЧМ-колебания при
гармоническом законе модуляции
определяется индекс ЧМ
и
затем используется выражение (36).
3.2.2. Построение графиков мгновенной частоты и мгновенной фазы ЧМ-сигнала
Способ
построения графика
при
заданном законе модуляции х(t)
непосредственно
ясен из рис.4.
Чтобы построить график мгновенной фазы Q(t)нужно проинтегрировать мгновенную частоту:
Таким образом, ордината Q(t)графика Q(t)есть площадь под графиком , лежащая слева от точки t
Сказанное поясняется на рис.4.
При выполнении этого пункта задачи 2 можно ограничиться лишь качественным решением, причём график Q(t)нужно строить без соблюдения масштаба оси ординат (иначе он теряет наглядность).
ЛИТЕРАТУРА
Устройства генерирования и формирования радиосигналов/Л.А.Белов, В.М.Богачёв, М.В.Благовещенский и др.; Под.ред. Г.М.Уткина, В.Н.Кулешова и М.В.Благовещенского.- М.: Радио и связь, 1994.
Пиленко В.И., Малахов Б.М. Радиопередающие устройства - М.: Радио и связь, 1991.
Анри Анго. Математика для электро и радиоинженеров,- М.:Наука, 1964.
Хилеко В И, Малахов Б М, Радиопередающие устройства-М.: Радио и связь 1991.
Проектирование радиопередающих устройств с применением ЭВМ./Алексеев О В, Голованов А А, Дмитриев А Я и др. Под ред. Алексеева О В-М.: Радио и связь,1987
Шумилин М С,Козырев В Б,Власов В А. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков-М.: Радио и связь,1987.
Бронштейн Н.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике: Издание стереотипное.- М. : ГИМФ-МЛ,1962.
Канцельсон Б.В., Ларионов А С Отечественные оптоусилетельные лампы и их зарубежные аналоги.
Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам/ Под ред Горюнова Н Н- М.:Энергия, 1976