В современных передатчиках в качестве фильтров на выходе БМ1 применяют кварцевые и электромеханические (магнитострикционные) фильтры, обладающие довольно большой крутизной ската АЧХ, что способствует высокому подавлению нерабочей боковой полосы.
Кварцевые и электро- механические фильтры позволяют достичь подавления ненужной боковой полосы порядка (50…60) дБ. При этом первая поднесущая частота может быть выбрана до 200 – 500 кГц при использовании электромеханических фильтров и в интервале 100…500 кГц при использовании кварцевых фильтров.
Коэффициент прямоугольности
35
Схема лестничного кварцевого фильтра 4-го порядка
Известны разработки кварцевых фильтров для частот 5…10 МГц и опытные разработки до 10…15 МГц. Однако до сих пор широко распространены кварцевые фильтры для частот 100…150 кГц, так как именно для этих частот возможно изготовление дешёвых кварцевых резонаторов с малым ТКЧ.
Поэтому для получения сигнала с ОБП широко применяют метод повторной балансной модуляции (ПБМ).
В основу ПБМ положен принцип постепенного увеличения разности между верхней и нижней боковыми полосами частот, что при исключении несущей при помощи БМ упрощает задачу фильтрации.
36
|
На БМ1 подают модулирующий сигнал |
|
F и пониженную несущую f – поднесущую |
|
f1. На выходе выделяются две боковые |
|
частоты f1+F и f1-F, а несущая f1 |
|
подавляется. Ф1 выделяет верхнюю |
|
боковую полосу. Для улучшения |
|
фильтрации выбирают f1/F 10. На БМ2 |
|
подают более высокую поднесущую f2>>f1, |
|
а в качестве модулирующего – сигнал с |
|
выхода Ф1.В спектре на выходе БМ2 |
|
боковые полосы разнесены на частоту 2f1. |
|
Отношение f2/f1 выбирают так, чтобы можно |
|
было использовать обычные фильтры. |
|
На БМ3 подают сигнал f3 с диапазоном |
|
возбудителя и верхнюю боковую f1+f2+F с |
|
выхода Ф2. Неиспользуемую боковую |
|
полосу фильтруют Ф3. Для уменьшения |
|
нестабильности f все поднесущие f1, f2,… |
Структурная схема ПБМ |
получают от кварцевого генератора f1. |
37 |
На рис. ниже приведены частотный план и структурная схема тракта переноса частоты КВ передатчика с использованием неперестраиваемых частотных фильтров. Применение высокой поднесущей частоты f3 позволяет
на выходе балансного модулятора БМ3 применить ФНЧ с частотой среза немного более 30 МГц, и, тем самым подавить входные частоты БМ3 и их гармоники
ПФ |
ПФ |
ФНЧ |
500 кГц 5500 кГц |
84 МГц |
91…120 МГц от СЧ |
Частотный план и структурная схема тракта переноса частоты КВ передатчика
38
Недостаток метода ПБМ – сложность аппаратуры, а многократное преобразование частот приводит к появлению комбинационных частот, особенно вредных в многоканальных системах связи.
Фазокомпенсационный метод формирования сигналов ОБП
БМ
БМ
БМ
Структурная схема формирования сигналов ОБП фазокомпенсационным методом
39
В возбудителе образуется N 3 (обычно N=3 или 4 ) параллельных каналов, содержащих каскады с АМ, работающие на общую нагрузку. Если фазы напряжения возбуждения этих каскадов сдвинуты фазовращателем на угол 2 /N, то в RН[ОБЩ] токи
несущей взаимно компенсируются и на выходе ∑i = 0. Если на этот же угол
сдвинуты модулирующие напряжения (во всем диапазоне частот модуляции), то в нагрузке сигналы одной боковой компенсируются, а другой – суммируются.
IК1 IК1МОЛ 1 |
m cos t cos t , |
|
ВБП1 |
|
|
|
|
|
|
|
НБП1 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
IК 2 IК1МОЛ 1 |
m cos t 2 |
3 cos t 2 |
3 , |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
IК 3 IК1МОЛ 1 |
mcos t 4 |
3 cos t 4 |
3 |
ВБП2 |
2 |
|
|
|
|
3 |
НБП3 |
|||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
НБП2 |
|
|
|
|
|
||||
∑i=iК1+iК2+iК3=1.5m IК1молcos{ - }t, |
|
|
|
|
|
|
|
|
ВБП3 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
ВБП2 |
ВБП3 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ВБП1 |
||||||||
т.е. сумма токов трех нижних боковых частот. |
|
НБП1 |
НБП2 |
|
НБП3 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Примечание: аргументы у cos отличаются на 120 и их сумма равна нулю. |
||||||||||||||||||
Для подавления несущего колебания и одной боковой полосы требуется полная амплитудная симметрия АМ генераторов и обеспечение требуемого сдвига фаз на несущей частоте и во всей полосе модулирующих частот .
40
Основная трудность построения систем многофазной модуляции состоит в создании низкочастотных напряжений, так как в этом случае требуется обеспечить фиксированный фазовый сдвиг 120о в некоторой полосе частот F=FВ – FН модулирующего напряжения.
Задача успешно решается широкополосными фазовращателями, обеспечивающими в требуемой полосе частот необходимый фазовый сдвиг с точностью ±10. Обеспечить необходимый фазовый сдвиг на фиксированной несущей частоте проще.
Достоинство многофазной модуляции – возможность формирования ОБП непосредственно на рабочей частоте , что снижает число нелинейных преобразований, и соответственно, уровень побочных частот и нелинейных искажений.
Недостатком является трудность обеспечения подавления несущей и ненужной боковой полосы более, чем на 40 дБ.
41
Фазофильтровый способ формирования однополосного сигнала.
Структурная схема фазофильтрового способа формирования сигнала ОБП представлена на рис.
модулирующая частота |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На балансные модуляторы БМ1 и БМ2 |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
поступают |
сигналы |
модулирующей |
||||||||||||||||||||
|
Ω=2 F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
F |
|
|
|
U1 |
|
|
U1/ |
|
|
|
|
|
частоты |
F |
|
и |
два |
напряжения |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
БМ1 |
ФНБП1 |
БМ1/ |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
поднесущей частоты |
F0: |
U0cosΩ0t и |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U1// |
U cos(Ω |
t + |
900), |
|
сдвинутые |
по |
фазе |
|
на |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
+900 |
U0cos(Ω0t + 900) |
|
|
|
+900 |
|
|
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UΣ |
900. На выходах модуляторов |
БМ1 |
|
и |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
U2 |
|
|
U2/ |
|
|
|
|
// |
|
БМ2, |
|
которые |
считаем |
абсолютно |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
БМ2 |
|
|
ФНБП2 |
|
|
|
БМ2/ |
|
U2 |
идентичными, получаем напряжения |
|
|
|
|||||||||||||
|
F0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U1 mU0{cos[( 0 |
)t 90 |
0 |
] cos[( 0 |
)t 90 |
0 |
]}; |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
U0 cosΩ0t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Ω0=2 F0 |
|
|
|
|
ω=2 f |
|
|
|
|
U2 mU0 [cos( 0 |
)t cos( 0 |
)t ], |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
поднесущая частота |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
Эти напряжения поступают на фильтры нижних боковых полос ФНБП1 и ФНБП2 соответственно, на выходах которых создаются напряжения
U1/ k1mU0 cos[( 0 )t 900 1]; U2/ k2mU0 cos[( 0 )t 2 ],
где k1, k2 – коэффициенты передачи по напряжению фильтров; 1, 2– фазовые сдвиги
создаваемые соответствующими фильтрами на разностной частоте (на частотах |
42 |
НБП). |
|
При 1= 2 напряжения на выходах фильтров оказываются сдвинутыми ровно на 900. На балансные модуляторы БМ1/ и БМ2/ непосредственно, и через фазовращатель на 900 подается напряжение с частотой f.
При положительном фазовом сдвиге +900 на частоте f на выходе схемы будет выделен суммарный сигнал НБП (относительно несущей f – F0). При этом на приёмной стороне потребуется восстановить несущую частоту - 0 (f – F0).
U1// k1mU0 cos 0 t cos 0 tk1mU0 cos 0 t cos 0 t
U2// k2mU0 cos 0 t cos 0 t
U kmU0 cos 0 t
Если на частоте f обеспечить фазовый сдвиг –900, то выделится сигнал ВБП (относительно несущей f + F0). Соответственно на приёмной стороне потребуется восстановить несущую частоту (f + F0).
U kmU0 cos 0 t
43
Таким образом, при фазофильтровом способе формирования однополосного сигнала два низкочастотных напряжения с неизменным фазовым сдвигом в 900 получаются с помощью фазовращателя на фиксированной поднесущей частоте Ω0, что не связано с особыми трудностями.
Однако при данном способе формирования однополосного сигнала предъявляются жёсткие требования к амплитудным и особенно к фазовым частотным характеристикам фильтров боковых полос.
44