15.2. Одноканальный передатчик с чм

Существует несколько методов получения ЧМ-сигналов, Блок-схема передатчика с непосредственной частотной модуля­цией приведена на рис. 15.2. Неотъемлемой частью такой схе­мы является реактансная схема. Для получения сигнала, моду­лированного по частоте, требуется изменять частоту несущей со скоростью, зависящей от частоты модулирующего сигнала. Таким образом, если частота модулирующего сигнала равна 100 Гц, частота несущей после модуляции будет отклоняться от средней частоты в обе стороны 100 раз в секунду. Аналогично, если частота модулирующего сигнала равна 2 кГц, то частота модулированного сигнала будет изменяться 2000 раз в секунду. Величина же отклонения частоты от ее среднего значения опре-дечяется амплитудой модулирующего сигнала. При увеличении амплитуды модулирующего сигнала отклонение частоты несу­щей от среднего значения возрастает.

Поскольку частота несущей непрерывно изменяется в про­цессе частотной модуляции, генератор несущей должен позво­лять осуществлять перестройку частоты. Для того чтобы часто­та несущей была стабильной, применяется кварцованный авто­генератор. Кроме того, для той же цели используется схема ав­томатической подстройки частоты.

Рис. 15.2. Блок-схема передатчика с непосредственной ЧМ.

Генератор с регулируемой частотой в схеме на рис. 15.2 име­ет частоту, равную ~ 1/18 частоты несущей. Таким образом, если частота несущей равна 90 МГц, то частота генератора составит 5 МГц. Максимальное отклонение (девиация) частоты поддер­живается в пределах 4,2 кГц с тем, чтобы обеспечить линей­ную частотную модуляцию. Если, например, отклонение частоты генератора равно 4 кГц, то отклонение частоты на выходе со­ставит 72 кГц, так как за счет умножения отклонение частоты также увеличивается в 18 раз.

В данной схеме кварцованный автогензратор вырабатывает колебания частотой 2,8 МГц. Затем эта частота удваивается до 5,6 МГц и подается на смеситель, на который также поступают сигналы частотой 5 МГц от генератора с регулируемой часто­той. На выходе смесителя образуется сигнал разностной часто­ты 600 кГц, который поступает на схему автоматической под­стройки частоты (АПЧ).

При работе схемы в ней поддерживается устойчивое состоя­ние. Если частота генератора отклоняется от значения 5 МГц, то сигнал разностной частоты на выходе смесителя не будет совпадать с резонансной частотой, на которую настроена схема АПЧ. В результате на выходе схемы АПЧ появится напряжение, которое будет действовать как управляющий сигнал, кор­ректирующий уход частоты генератора (см. также разд. 4.6). Как показано на рисунке, управляющий сигнал с выхода схемы АПЧ проходит через фильтр нижних частот и подается на реактансную схему. Последняя осуществляет коррекцию ухода частоты генератора с регулируемой частотой (см. гл. 12). Фильтр нижних частот используется для того, чтобы модули­рующие колебания, которые содержатся в сигнале 0,6 МГц, не попадали на реактансную схему. Этот фильтр обычно пропуска­ет сигналы частотой не более 10 Гц. Благодаря исключению сигналов звуковой частоты они не будут оказывать влияния на функцию управления. Если же звуковые составляющие не бу­дут отфильтрованы, то они приведут к появлению реактивно­сти, противоположной по знаку той, которая возникает под действием сигналов, подаваемых с модулирующей схемы. В ре­зультате частотная модуляция несущей может свестись к нулю. Так как уход частоты генератора с регулируемой частотой про­исходит с очень небольшой скоростью, то изменение напряже­ния на выходе схемы АПЧ происходит с частотой значительно ниже 10 Гц, т. е. в пределах полосы фильтра нижних частот.

Другой метод получения ЧМ-сигналов представлен на рис. 15.3. Вначале осуществляется амплитудная модуляция, ко­торая затем преобразуется в частотную путем смещения боко­вых составляющих на 90° и воссоединения боковых составляю­щих и несущей. Здесь используется маломощная частотная мо­дуляция, поэтому образуются только две боковые составляю­щие достаточной амплитуды. Путем сдвига фазы боковых со­ставляющих получается фазовая модуляция, которая может быть преобразована в частотную при помощи схемы коррекции. В схеме на рис. 15.3 используется кварцованный автогенера­тор, сигналы которого после умножения частоты образуют не­сущую. Звуковые сигналы с усилительного выходного каскада подаются на балансный модулятор, на который поступают так­же сигналы с кварцованного автогенератора. В балансном мо­дуляторе осуществляется амплитудная модуляция несущей звуковыми сигналами. Две боковые составляющие АМ-сигнала подаются на квадратурную фазосдвигающую схему. Две боко­вые полосы затем объединяются с несущей, которая подается от кварцованного автогенератора через буферный усилитель. Таким образом, осуществляется косвенная частотная модуля­ция. В последующих каскадах происходит умножение частоты до требуемого значения. В балансном модуляторе несущая по­давляется, так что на его выходе получаются только сигналы боковых составляющих (см. гл. 6).

Рис. 15.3. Блок-схема передатчика с косвенной ЧМ.

При фазовой модуляции девиация несущей является функ­цией частоты звукового модулирующего сигнала, умноженной на максимально допустимый сдвиг фазы. Следовательно, более высокой частоте звукового сигнала будет соответствовать большая величина девиации несущей в отличие от частотной модуляции, где девиация зависит только от амплитуды звуко­вого сигнала. Для уравнивания девиации с тем, чтобы она со­ответствовала значению, которое имеет место при ЧМ, вводит­ся корректирующая цепь, показанная на рис. 15.3. Эта цепь со­стоит из последовательного резистора и параллельного конден­сатора. Сопротивление pesncTqpa выбирается таким образом, чтобы оно было значительно больше реактивного сопротивления конденсатора во всем диапазоне звуковых частот. Поэтому осу­ществляется компенсация характеристик, полученных во время фазовой модуляции сигналов, и на выходе сигнал приобретает свойства ЧМ-сигнала.

Выходной сигнал с корректирующей цепи снимается с кон­денсатора, поэтому амплитуда сигналов изменяется в зависи­мости от частоты. На низких частотах конденсатор имеет боль­шое реактивное сопротивление и оказывает слабое шунтирующее действие В этом случае амплитуда сигнала, по существу, полностью передается на следующий каскад. Однако на более высоких частотах реактивное сопротивление конденсатора уменьшается так что он оказывает более сильное шунтирующее влияние Поэтому при возрастании частоты амплитуда сигна­лов поступающих с корректирующей схемы на выходной уси-титель уменьшается. Эта операция, обратная процессу фазо­вой модуляции, приводит к компенсации последней. В резуль­тате осуществляется процесс, эквивалентный стандартной час­тотной модуляции, при которой одинаковым амплитудам звуко­вых сигналов соответствуют одинаковые отклонения частоты несущей независимо от частоты.