книги из ГПНТБ / Пахлавян, А. Н. Радиопередающие устройства учебник
.pdfпертый диод Д. Фаза изменяется в соответствии с фазовой характ теристикой контура (см. рис. 9Л). В этой схеме отклонения фазы, линейно связанные с расстройкой контура, получаются большими,,
порядка 30—40°. Если |
контур перестраивается запертым диодом |
и его средняя емкость |
С0 меняется на величину АС (Us), Т0 ‘ |
отклонение фазы находится по приближенной формуле, справед ливой для Д<р^.0,5—0,6:
Д ф ~ _ _ ^ А L Q = A £ . Qt |
(13.14у |
|
/О |
(-0 |
|
где Со — емкость контура при отсутствии модуляции.
Вторая группа схем фазовых модуляторов с преобразованием AM в ФМ основана на принципе преобразования амплитудной мо дуляции в фазовую. Эти схемы отличаются малыми сдвигами фа зы колебания, обычно не превышающими 28—40° (Д<р = 0,'5— 0,7 рад). Одна из схем фазового модулятора этого типа показана на рис. 13.19а. Две однотипные лампы включены параллельно к об щему анодному контуру. Напряжение возбуждения от высокоста бильного кварцевого задающего генератора подается на нижнююлампу через фазосдвигающую цепь, поворачивающую его фазу относительно напряжения возбуждения верхней лампы на 90°. Благодаря этому первые гармоники анодных токов 1' а1 и / ” вза
имно сдвинуты по фазе на 90°. В анодном контуре действует гео метрическая сумма этих токов. Модулирующее напряжение по дается в противофазе на защитные сетки ламп. В отсутствие моду ляции токи Vai и /", равны по амплитуде, а суммарный ток сдви
нут относительно каждого из них на 45° (точка 1 на рис. 13.196). При подаче на одну из ламп положительной полуволны модулиру ющего напряжения ее ток I'ai возрастает, а ток другой лампы, где действует в этот момент отрицательная полуволна, уменьшается и наоборот (точки 2, 3 на рис. 13,196). Вектор суммарного тока /аь действующего в анодном контуре, поворачивается и меняет своюфазу. Таким образом осуществляется фазовая модуляция, которая при включении интегрирующей цепи превращается в частотную. Конец суммарного вектора 7ai движется по пунктирной прямой m—п и при больших Дер заметно меняет свою амплитуду, что при водит к паразитной амплитудной модуляции. Достоинством косвен ного метода частотной модуляции с применением фазовых модуля торов является то, что она осуществляется вне задающего генера тора. Это позволяет применить кварцевую стабилизацию автоге нератора и получить высокую стабильность средней частоты /о пе редатчика порядка К)-6 и выше. К недостаткам применения фазо вых модуляторов описанного типа следует отнести слишком малый сдвиг фазы. В обычных схемах он не превышает Дср=28—30° (по рядка 0,5 рад), что дает незначительную девиацию частоты на вы ходе модулятора Дш=Дфй для всех частот модулирующего сиг
нала.
Определим число умножений частоты для получения необходи мой в радиовещательных передатчиках девиации Д/—50 кГц при
допустимом Дер = 29° (0,5 |
рад) н FMnn = 30 Гц: Af= 0,5 • 3 0 = 15 Гц. |
|
Отсюда число умножений |
|
|
v |
50 000 Гц |
QQOO |
л = |
---------- = 3333 раза. |
|
|
15 Гц |
|
По этой причине фазовые модуляторы такого типа применяют ся, главным образом, в схемах узкополосной частотной модуляции
передатчиков служебной радиосвязи. В них максимальная девиа ция частоты, соответствующая глубокой модуляции, не превышает 15 000 Гц, что при спектре звуковых частот коммерческой связи (300—3400 Гц) потребует отклонения фазы на выходе передатчи
ка Л ф = |
Д ' / / / гЫШ1= 1500/300 = 50 рад или 2865°. Таким |
образом, в |
||
тракте |
передатчика |
необходимо |
100-кратное |
умножение |
(50 рад/0,5 рад = 400). |
Допуская увеличение коэффициента нели |
|||
нейных |
искажений до |
15%, осуществляют более глубокую фазо |
||
вую модуляцию (Дер?» 1 рад), чем уменьшают кратность умноже ния в тракте передатчика до 50—60. В возбудителях ультракорот коволновых радиовещательных передатчиков с частотной модуля цией рассмотренные выше схемы фазовых модуляторов не приме няются.
В современных возбудителях передатчиков с широкополосной частотной модуляцией применяется импульсно-фазовый способ преобразования фазовой модуляции в частотную при помощи кор ректирующей цепи, включенной на входе импульсно-фазового мо
дулятора. |
Такие схемы |
обеспечивают максимальный сдвиг фазы |
Д ф = '140° |
(порядка 2,5 |
рад), т. е. в 5 раз больше, чем в схемах, |
рассмотренных выше. Это позволяет уменьшить общее число ум
ножений в тракте передатчика. |
Так, при |
минимальной частоте |
|||
сигнала Г м ш , = 30 Гц и Д ф = |
2,5 рад |
девиация |
частоты на выходе |
||
возбудителя составляет Д / = |
Д ф /7м11П = 2,5-30 = 75 |
Гц, что при стан |
|||
дартной девиации Д / = 50 кГц |
потребует |
умножения частоты в |
|||
тракте передатчика в 50 000/75 = 666 |
раз, т. |
е. в 5 раз меньше, чем |
|||
в схемах, обеспечивающих сдвиг фазы Д ф = 28—30° (0,5 рад).
В типовом промышленном возбудителе передатчиков звукового сопровождения телевидения и МВ ЧМ вещания предусмотрены четыре каскада утроителя частоты. Они умножают частоту задаю щего генератора в 81 раз. Последующее 9-кратное умножение осу ществляется в тракте передатчика, имеющем обычно два утроите ля. Для диапазона частот МВ ЧМ вещания (66—73 МГц) сред няя частота на выходе импульсно-фазового возбудителя состав ляет 7,35—8,1 МГц, а максимальная девиация частоты, соответст
вующая глубокой модуляции, должна быть 50 000/9 = 5 550 |
Гц. |
||
Рассмотрим структурную схему (рис. 13.20) и принцип работы |
|||
типового импульсно-фазового |
возбудителя |
передатчика |
(рис. |
13.21). Модулирующий сигнал |
Uq , уровень |
которого обычно не |
|
превышает 0,7 В, усиливается в тракте УНЧ до 30—35 В и подает ся в 'модулятор (в катодную цепь модуляторной лампы). На уп равляющую сетку этой лампы поступает пилообразное напряже ние от специального генератора. Это напряжение имеет строго ли нейную возрастающую часть и крутой спад (график 3). Степень линейности .пилообразного напряжения определяет нелинейные искажеция при модуляции, которые в схемах промышленных возбу дителей данного типа не превышают 2%. Частота следования пи лообразных импульсов равна частоте fo=\/TQвысокостабильного кварцевого задающего генератора и синхронизируется усилителем импульсов. Создание управляющих импульсов поясняется графи-
тельного напряжения: CR<g.To, — на выходе автогенератора обра зуются управляющие импульсы. Их длительность определяется спадом анодного напряжения еа (ЗГ). Эти импульсы используются для запуска и синхронизации генератора пилообразного напря
жения.
Между сеткой и катодом модуляторной лампы (рис. 13.22а) действуют три напряжения: пилообразное с частотой fo, модулиру ющий сигнал на =U zcosQt и напряжение смещения Eg. Пилооб
разное напряжение ограничивается снизу на уровне напряжения запирания E'g, а сверху — на уровне eg — Q за счет появления тока сетки (рис. 13.226). Регулирующее напряжение еЙМод приобретаетформу усеченной пилы (зачерненная часть графика 5). В отсутст вие модуляции площадь ее постоянна.
Таким образом, из сложного напряжения на сетке как бы вы резается часть, ограниченная уровнями напряжений: E'g< eg u 0 д<0.
Импульсы анодного |
тока лампы повторяют форму |
напряжения |
eg мод и создают на активном сопротивлении нагрузки |
модулятора |
|
Ra (см. рис. 1 3 . 2 2 а ) |
импульсы напряжений е а м од, модулированные- |
|
по ширине. Положение .переднего фронта этих импульсов зависит от мгновенных значений модулирующего напряжения. В отсутст вие модуляции их форма остается неизменной.
При модуляции ширина импульсов меняется в соответствии с модулирующим напряжением. В положительный полупериод по следнего (т+) они расширяются, а в отрицательный (гп-) — су жаются.
Таким образом, в анодной цепи модулятора образуется после довательность импульсов, модулированных по ширине или длитель ности.
Модулированные по длительности импульсы затем преобразу ются за счет переднего и заднего фронтов с помощью дифференци рующей цепи в короткие импульсы противоположной полярности (последний график рис. 13.21). В дальнейшем используются отри цательные импульсы, соответствующие переднему фронту импуль сов напряжения в анодной цепи модуляторной лампы. Положи тельные импульсы ограничиваются диодом Д. Из усиленных от рицательных импульсов, модулированных уже по положению (фа зе), относительно первоначальных, немодулированных, выделяется первая гармоника частоты повторения импульсов /о, также моду лированная по фазе. Эти колебания, по существу, являются мо дулированными по частоте, так как на входе модулятора включе на корректирующая (интегрирующая) цепь RC. Эти колебания за тем умножаются в необходимое число раз и поступают во второй каскад передатчика (см. рис. 13.7).
Линейная модуляция сохраняется только в пределах изменения
АФ= '± 140°.
К О Н Т Р О Л Ь Н Ы Е В О П Р О С Ы
1. Нарисуйте и поясните график изменения во времени текущей фазы среднего (несущего) колебания в отсутствие модуляции и при модуляции одним то ном.
И. Какие параметры характеризуют процесс угловой модуляции?
3. Напишите уравнение 'угловой модуляции и укажите 'размерности величин
внем.
4.В соответствии с общими законами управления колебаниями несущей (сред ней) частоты рассмотрите:
—схемы фазовой модуляции и выполнение в них требований неискажен ной передачи сигналов информации;
—схемы частотной модуляции и выполнение в них условий неискажен ной передачи сигналов информации.
•5. Назовите параметры, характеризующие спектры высокочастотных фазовомодулированных и частотномодулированных колебаний.
■6. Поясните, почему термин «несущее колебание» при угловой модуляции за меняется термином «среднее» или центральное колебание?
7.Почему в технике радиовещания не применяется непосредственно фазовая модуляция?
8.Как определяется практическая (эффектная) полоса частот спектра частотно.модулирова.нных колебаний?
9.Поясните процесс получения частотной модуляции в схеме типового импульс
но-фазового возбудителя.
J0 В чем заключаются преимущества частотномодулированных возбудителей импульсно-фазового принципа по сравнению с возбудителями на реактив ной лампе?