Глава 7 модуляторы переменного тока

Модуляция является процессом управления одним или не­сколькими параметрами гармонического колебания для передачи ин­формации на расстояние. Периодическое изменение любого из пара­метров превращает гармонический сигнал в сложное колебание, содержащее целый ряд спектральных составляющих. При проекти­ровании модуляторов следует обращать внимание на необходимость возможно более полной передачи спектра во избежание потери информации. Модуляторы, у которых в спектре выходного сигнала отсутствует составляющая несущей частоты, являются балансными. Возможны три типа модуляции: амплитудная (AM), частотная (ЧМ) и фазовая (ФМ). Между ЧМ и ФМ существует тесная связь. Эта взаимосвязь характеризуется выражениями (u(t)=dy(t)/dt и ф(0 = J w(t)dt. Любой из трех типов модуляции может быть осуществлен в аналоговом или дискретном виде.

Модуляция осуществляется как в нелинейных, так и в линейных цепях с переменными параметрами. В линейных цепях с постоян­ными параметрами осуществить модуляцию невозможно. Среди схем модуляторов наибольшее распространение получили линейные с переменными параметрами. Ограниченное применение нелинейных схем связано с возникновением паразитных колебаний, которые искажают модулированный сигнал.

Для осуществления AM гармонического сигнала достаточно в цепь прохождения сигнала включить управляющий элемент. В зави­симости от управляющего (модулирующего) сигнала меняется про­водимость цепи. На ее выходе меняется амплитуда сигнала.

Фазомодулированное колебание с малым индексом модуляции можно получить из AM колебания, если просуммировать модулиро­ванное колебание с гармоническим: A (t) cos cof+sin cof= = B(t)sin(wt+ф(t)], где B(t)= V1+A²(t), ф(t) =arctgA(t). Ре­зультирующий сигнал необходимо ограничивать по амплитуде.

Для получения ФМ колебания с большим индексом модуляции следует применить умножение частоты. Фазомодулированное коле­бание можно получить также с помощью вариации одного из эле­ментов RС-цепи. поскольку фаза выходного сигнала такой цепи яв­ляется функцией ее постоянной времени ф=arctg(I/wRC).

Частотно-модулированное колебание может быть получено при использовании проинтегрированного модулирующего сигнала для ФМ. Частотно-модулированное колебание формируется и при пря­мой вариации частоты генератора гармонических колебаний В низ­кочастотных генераторах частота выходного сигнала может изме­няться с помощью полевых транзисторов, включенных в фазосдви-гающую цепь. В высокочастотных генераторах управление частотой осуществляется с помощью конденсаторов, включенных в колеба­тельный контур. В качестве управляющих конденсаторов применя­ют варикапы, в которых используется емкость р-n перехода

В случае, когда требуется повышенная стабильность несущей частоты генератора, применяют косвенную ЧМ, создаваемую за счет фазового управления. Для получения нестабильности несущей ча­стоты порядка 10-^в ЧМ осуществляется путем изменения фазы ко­лебаний кварцевого генератора. При глубокой ЧМ, получаемой фазовым управлением, возникает значительная паразитная AM рез­ко увеличивающаяся при возрастании индекса модуляции Это об­стоятельство вынуждает использовать малый индекс модуляции с последующим многократным умножением частоты.

Помимо линейной модуляции в системах связи применяют дис­кретную модуляцию. В практическом отношении она является наи­более простой. Эта модуляция осуществляется с помощью импульс­ных управляющих цепей. Как правило, существуют несколько вхо­дов, где присутствуют необходимые сигналы. Эти сигналы в опре­деленной последовательности подключаются к выходу. Для ампли­тудной дискретной модуляции достаточно иметь один вход который периодически подключается к выходу. При ЧМ и ФМ возможен дискретный набор сигналов.

Включение корректирующих элементов ОУ, которые применяют­ся в устройствах, показано в гл. 1.