4 курс - ППУ_2 / Доклады / Модуляторы АМ, ЧМ, ФМ

Доклад по ППУ. Тема 6 «Модуляторы АМ, ЧМ, ФМ»

Модулятор – это устройство, изменяющее параметры несущего сигнала в соответствии с изменениями передаваемого (информационного) сигнала. Этот процесс называют модуляцией, а передаваемый сигнал модулирующим. Модулятор является составной частью передающих устройств электросвязи и радиовещания. Основное требование к модуляции состоит в том, что модулирующее колебание должно изменяться во времени значительно медленнее модулируемого. 

В зависимости от того, какой параметр информационного сигнала изменяется, различают амплитудную, частотную, фазовую или смешанную модуляцию колебаний.

Амплитудным модулятором называется устройство, на выходе которого огибающая высокочастотного сигнала пропорциональна низкочастотному модулирующему колебанию. Например, при амплитудной модуляции в радиовещании звуковые колебания преобразуются в электрический сигнал низкой частоты (модулирующий сигнал), который и изменяет (модулирует) амплитуду сигнала высокой (несущей) частоты.

Структурная схема амплитудного модулятора: Простейшим амплитудным модулятором служит нелиней­ный усилитель, у которого резонансный контур в выходной цепи настроен на частоту несущего колебания. Амплитудный модулятор состоит из трех устройств: сумматора, нелинейного элемента и колебательного контура. На сумматоре складываются модулирующий сигнал, несущее колебание и постоянное напряжение. Постоянное напряжение обеспечивает положение входного сигнала на нелинейном участке ВАХ нелинейного элемента. В качестве нелинейного элемента обычно используют транзистор. Его назначение заключается в искажении входного сигнала, в результате которого в спектре коллекторного тока, протекающего через нелинейный элемент, появляются дополнительные гармоники, необходимые для формирования АМ колебания. В результате нелинейного искажения входного сигнала появляются и гармоники, которые не участвуют в формировании АМ-колебания. Колебательный контур, резонансная частота которого совпадает с частотой несущего колебания, фильтрует коллекторный ток, выделяя на выходе АМ-сигнал, т.е. несущее колебание с переменной амплитудой, пропорциональной полезному модулирующему сигналу. Благодаря этому на выходе модулятора (на колебательном контуре) формируется АМ-колебание.

Частотный модулятор – это генератор ГУН, сигнал с которого управляет частотой несущего колебания. Основное требование, предъявляемое к таким модуляторам, заключается в очень высокой степени линейности модуляционной характеристики, что­бы нелинейные искажения сигнала, вносимые в процессе модуля­ции, были небольшими. Удобным элементом, применяющимся для этих целей, является варикап. Варикап представляет собой полупроводниковый диод, емкость p-n перехода которого имеет сильно выраженную зависимость от приложенного напряжения.

Модулирующий сигнал через разветвитель (Р) поступает на варикапы двух ЧМ-генераторов. Частоты генераторов f₁ и f₂ и выбираются таким образом, чтобы их разность равнялась промежуточной частоте и, кроме того, чтобы продукты преобразования не создавали заметных помех в полосе 70±10 МГц. Сигналы с выходов генераторов поступают на соответствующие линеаризирующие устройства (ЛУ₁ и ЛУ₂), которые предназначены для снижения нелинейных искажений нечетного порядка. После ЛУ сигналы подаются к смесителю, на выходе которого полосовым фильтром (ПФ) выделяется сигнал разностной промежуточной частоты.

Фазовый модулятор – устройство, которое изменяет фазу несущего колебания прямо пропорционально информационному сигналу.

Схема состоит из источника несущего сигнала, частотно-избирательной цепи (под которой подразумевается фильтр), сумматора и фазовращателя на 90 градусов. Источник несущего сигнала генерирует несущую sinωct с несущей частотой ωc. 90-градусный фазовращатель преобразует сигнал несущей sinωct в cosωct, который представляет собой несущую со сдвигом фазы на 90°. Блок частотно-избирательной цепи генерирует амплитудно-модулированный сигнал с двойной боковой полосой путем наложения сообщения и несущего сигнала sinωct. Выход с этого блока и фазовращателя подаются на сумматор, который складывает их. Несущая, сдвинутая по фазе на 90°, при добавлении к выходу частотно-избирательной цепи образует фазово-модулированный сигнал.