29.2. Схемы частотных и фазовых модуляторов.
КОУ, Л,29, стр.4
Угловые модуляторы строят по схемам прямой и косвенной модуляции. Косвенная ФМ может быть получена с применением ЧМ по схеме рис.29.1а. Косвенная ЧМ может быть получена по схеме рис.29.1б с применением фазового модулятора.
Косвенная угловая модуляция методом превращения АМ в ФМ (рис.29.2).
а)
б)
КОУ, Л,29, стр.5
Рис. 29.2. Косвенный метод превращения АМ в ФМ. Структурная схема (б) и
векторные диаграммы, поясняющие работу схемы (а)
После
БМ:
C*Cos(
)t+C*Cos(
)t
(29.11)
этот сигнал, сдвинутый на угол 90 градусов относительно сигнала несущей частоты, поступает на сумматор (рис.29.2а). Суммирование БМ и несущего сигналов дает вектор АВ, амплитуда которого зависит от амплитуд боковых составляющих БМ сигнала: АВ = 2С. При АМ меняются амплитуды боковых частот.
Следовательно,
меняется и угол
(t)
= arg
tg
2c/U
(29.12)
U
= (
)
* Cos{
ω t
+
(t)}
(29.13)
Недостатком косвенной фазовой модуляции с преобразованием АМ в ФМ является ее нелинейность при углах больших 0,2 – 0,3 радиана (180 = π радиан), связанная с нелинейностью функции arg tg . Для практических целей в ФМ, необходимо изменять фазу до нескольких радиан. Для увеличения девиации фазы после такого ФМ необходимо ставить умножитель частоты.
Прямая частотная модуляция реализуется с помощью параметрических реактивных элементов. В настоящее время в качестве параметрического элемента наибольшее применение получил варикап – полупроводниковый диод, емкость которого изменяется под действием обратно приложенного к p-n переходу напряжения. Схема прямого ЧМ с варикапом приведена на рис.29.3.
КОУ, Л,29, стр.6
Рис. 29.3. Схема прямого частотного модулятора
В данной схеме на транзисторе VT , включенном с ОБ, собран автогенератор. По переменному току параллельно колебательному контуру LC через конденсаторы С2, С3 и Сбл, включен варикап VD3. Рабочая точка варикапа устанавливается посередине его вольт-фарадной характеристики резисторами R4 и R5. Через индуктивность Lдр на варикап подается модулирующее напряжение, при этом меняется емкость колебательного контура, а следовательно, и частота автогенератора. Для ослабления паразитной амплитудной модуляции. В схеме применен двухсторонний ограничитель на диодах VD1 и VD2. Недостатком прямой ЧМ является снижение стабильности работы ЗГ, который подвергается перестройке под воздействием модулирующего сигнала.
Прямой ФМ показан на рис.29.4.
а)
б)
Рис.29.4. Структурная схема прямого ФМ (а) и ФЧХ контура (б)
ФМ собран на резонансном усилителе. Колебательный контур LC настроен на частоту, подаваемого на вход от задающего генератора, сигнала. При поступлении модулирующего напряжения U (t), изменяется емкость варикапа. Колебательный контур расстраивается относительно резонансной
КОУ, Л,29, стр.7
частоты, при этом, согласно ФЧХ контура (рис. 29.4 б), сдвигается фаза выходного сигнала.
Итоги занятия:
Частотные и фазовые модуляторы называют угловыми, так как и при ЧМ и при ФМ меняется угол под знаком косинуса.
Имея ЧМ можно построить на его основе ФМ, и наоборот.
Различают прямые и косвенные методы построения угловых модуляторов.
КОУ, Л.30, стр.1
КОУ, Л.30 . АВТОГЕНЕРАТОРЫ
Вопросы лекции:
30.1. Принцип действия автогенераторов (АГ).
30.2. Режимы работы и возбуждения АГ.
30.3. Схемы автогенераторов.
30.3.1. LC –автогенераторы.
30.3.2. RC – автогенератор.
Устройство, генерирующее автоколебания называется автогенератором. Автогенераторы могут быть гармоническими (синусоидальными) или импульсными (релаксационными), на ВЧ АГ строят по схемам LC – генераторов, на НЧ по схемам RC – генераторов.
30.1. Принцип действия автогенераторов.
Обротимся к схеме рис 30.1а. Схема эта представляет собою резонансный усилитель, охваченный индуктивной (трансформаторной) обратной связью. Использован ПТ с p-n переходом и каналом n - типа, стокозатворная ВАХ которого покозана на рис 30.1б.
Рис. 30.1 Автогенератор с трансформаторной связью (а), стокозатворная ВАХ
транзистора (б).
Для того, чтобы данный резонансный усилитель стал АГ необходимо выполнение двух условий
Баланса фаз – т. е. обратная связь должна быть положительной на частоте резонанса LC – контура , или
,
n
= 0,1,2,3…Баланса амплитуд – т. е. положительная ОС должна быть равной или большей критической при которой глубина ОС
.
Возможны два режима возбуждения АГ мягкий и жесткий.
В мягком режиме исходное положение рабочей точки (определяемое напряжением Есм) соответствует режиму линейного усиления (точка А).
КОУ, Л.30, стр.2
В жестком режиме исходное положение рабочей точки выбирается при
(точка В или С).
При возбуждении колебаний наблюдается переходной процесс, связанный с возникновением и ростом амплитуды колебаний на выходе, - режим самовозбуждения генератора. Данный процесс переходит в установившийся, называемый стационарным режимом работы АГ.