3.5. Частично – модулированный генератор, использующий в качестве управляемой реактивности нелинейную ёмкость p-n переходов.

Применение запертых p-n переходов в качестве электронно-управляемой реактивности в частотных модуляторах обладает рядом преимуществ перед реактивными лампами. Основными достоинствами таких модуляторов являются: экономичность, надёжность, малые габариты , вес и простота.

Схемы Ч.М. автогенераторов с p-n переходами имеют вид, представленный на рис.3.9

Рис. 3.9.

служит для того чтобы не замкнуть на землю источник смещения для p-n перехода.

Величина его должна выбираться из условия

В этой схеме за счёт существенной зависимости ёмкости p-n перехода от амплитуды ВЧ колебаний, форма колебаний существенно отличается от гармонической и появляется большее число гармонических составляющих. Кроме того, у схем с нелинейными ёмкостями паразитная АМ модуляция меньше, чем в схемах с линейными ёмкостями.

Если в качестве управляемой реактивности используется эквивалентная ёмкость встречно последовательное соединение (ВПС) p-n переходов, то схема имеет вид (рис.3.10.).

Рис 3.10.

Для этих схем ЧМ генераторов нелинейные искажения передаваемого сигнала оказываются одного порядка – что и в АГ с реактивной лампой. Однако, ёмкость p-n перехода позволяет получить значительно большую девиацию частоты, чем реактивная лампа, при этом линейность модуляционной характеристики сохраняется в широких пределах (до 10 -15 %).

Величина ёмкости конденсатора n-p перехода определяется по формуле вида:

, где

Использование ёмкостей p-n переходов позволяет построить ЧМ автогенераторы на транзисторах и туннельных диодах

Схема ЧМ генератора на туннельном диоде имеет вид (рис.3.11.).

Рис. 3.11.

3.6. Получение частотной модуляции в генераторах на туннельном диоде изменением рабочей точки.

Частотную модуляцию можно осуществить, применяя туннельный диод, который выполняет функцию автогенератора и частотного модулятора.

ЧМ в АГ на ТД возможна, благодаря сильной зависимости реактивной составляющей проводимости ТД от модулирующего напряжения , в пределах отрицательного участка вольт-амперной характеристики.

На падающем участке в-а характеристики эквивалентная схема ТД представляется в виде:

Cn

-барьерная ёмкость p-n перехода.

Rn

-активное сопротивление ТД, которое изменяется при изменении рабочей точки. Суммарное комплексное сопротивление равно:

Активная проводимость ;

Реактивная проводимость ;

Если ТД подключить к колебательному контуру, то резонансная частота системы будет отличаться от резонансной частоты контура.

Проводимость контура, когда подключён ТД, при малых расстройках колебательного контура, имеет вид:

,

где – реактивная составляющая проводимости контура.

(обобщающая расстройка)

Частоту автоколебаний при наличии туннельного диода определим из условия равенства нулю реактивной проводимости схемы:

(отсюда)

Из этого выражения видно, что изменяя ивозможно изменять частоту генератора.

Схема имеет вид (рис.3.12.).

Рис. 3.12.

.

Однако, активная составляющая проводимости будет так же сильно зависеть от модулирующего напряжения, что приведёт к значительной паразитной амплитудной модуляции.

3.7 Стабилизация несущей частоты при частотной модуляции

Поскольку при прямом методе ЧМ к контуру автогенератора подключается частотный модулятор, то это приводит к снижению стабильности частоты автоколебаний. Для нейтрализации этого явления используют три способа:

- модуляцию осуществляют в кварцевом автогенераторе;

- применяют косвенный метод модуляции, т.е. преобразование ФМ в ЧМ;

- стабилизируют частоту автогенератора, к которому подключен частотный модулятор, с помощью системы АПЧ.

Два первых способа обеспечивают получение сравнительно малой девиации частоты, и поэтому они применяются в основном для получения узкополосной ЧМ, когда девиация частоты не превышает нескольких килогерц. Пример схемы кварцевого автогенератора с частотным модулятором на

варикапе, приведен на рис. 3.13. В ней Δω_дев=(2З) кГц при частотенесущей (10...20) МГц.

Рис. 3.13.

Этот метод позволяет обеспечить малую нестабильность частоты, требуемую, в том числе обеспечивается большое значение девиации частоты. В схеме частотный модулятор подключен к стабилизируемому автогенератору. Быстродействие системы авторегулирования следует установить такое, чтобы она реагировала на относительно медленные изменения частоты автогенератора под действием дестабилизирующих факторов (например, изменения температуры) и не откликалась бы на относительно быстрые изменения частоты под действием модулирующего сигнала. Для реализации данного условия АЧХ замкнутого кольца АПЧ должна иметь вид согласно рис, 3.14, на котором Ω_{1 2} спектр частот модулирующего сигнала.

Рис. 3.14.