2.3. Частотный модулятор.

Для получения частотной модуляции нужно, чтобы частота коле-баний генератора несущей изменялась под действием управляющего сигнала , т.е. . Величина называется девиацией.

Изменение частоты генерируемых колебаний может быть достигнуто изменением одного из реактивных элементов контура (L или С).

Для осуществления частотной модуляции параллельно контуру подключают параметрический элемент, реактивное управляемое сопро-тивление которого изменяется под воздействием модулирующего сигнала .

Рассмотрим случай, когда в качестве сопротивления используется емкость , переменная компонента которой изменяется пропорционально модулирующему сигналу . Для этой цели используем варактор, схема подключения, которого приведена на рис 5.

Рис 5. Схема подключения варактора.

В этом случае частота генерируемых колебаний определяется как . Обозначим и получим . Изменение общей емкости контура на величину вызывает изменение частоты на , в результате чего она оказывается равной .

Продифференцировав выражение резонансной частоты, получим и .

Таким образом, если относительное изменение емкости (или индуктивности) невелико, то оно вызывает пропорциональное изменение частоты генерируемых коле-баний.

Практическая схема управляя-емой емкости, влияющей на частоту генератора, приведена на рис 6.

Она будет использоваться в модели ЧМ-генератора.

Рис 6. Схема включения варакторов.

Емкость разделяет цепи питания генератора и варакторов по пос-тоянному току, - защищает контур от шунтирования источником смещения и модулируемого напряжения. Емкость варактора определяется по формуле , где - емкость диода при . Для ВА223 , -контактная разность потенциалов, ВА223 =0,62В - напряжение на диоде, .

По этим данным можно определить отклонение емкости при воздействии модулирующего напряжения .

2.4 Исследование частотного модулятора.

1. Собрать схему, показанную на рис7. Модулирующий блок отключить (клавишей Space). Измерить по осциллограмме период и определить частоту.

2. Подключить к выходу генератора ЧМ-детектор и убедиться в отсутствии НЧ-колебаний.

3. Подключить модулирующий блок. Установить =6В. Изменяя амплитуду НЧ-колебаний от 0 до 4В на варакторе, фиксировать напряжение этой частоты на выходе ЧМ-детектора. Измерения выполнить для частот модуляции 5 кГц, 10 кГц, 25 кГц, 50 кГц.

4. Использую меню Analis\Fourier, получить спектры ЧМ-колебаний для В; 1В; 4В (частота модуляции 50 кГц).

5. Используя параметры варактора и номинальные величины элементов схемы рассчитать девиацию , индекс модуляции . Расчет произвести для =10 кГц.

Рис 7. Исследование частотного модулятора

2.5 Фазовый модулятор.

Для осуществления фазовой модуляции (ФМ) нужно иметь устройство, на выходе которого фаза колебаний изменяется про-порционально модулирующему сигналу. Как известно, ФМ и ЧМ свя-заны между собой: изменение частоты во времени по закону экви-валентно изменению полной фазы по закону интеграла от , а изме-нение полной фазы по закону эквивалентно изменению частоты по закону производной от . Поэтому один из способов получения ФМ заключается в том, что необходимо сначала продифференцировать модулирующий сигнал, а затем осуществить частотную модуляцию. В этом можно убедиться, если использовать ранее рассмотренный ЧМ-модулятор.

Другой способ получения ФМ основан на преобразовании АМ-колебания в ФМ-колебания. При осуществлении ФМ получается колебания , где - максимальное отклонение фазы-индекс модуляции. При <1 .

Это выражение можно получить, если перемножить и (АМ без несущей) и сложить произведение с несущей повернутой на угол = .