3.13. Косвенный метод фазовой модуляции.

Для случая узкополосной угловой модуляции были получены выражения в виде:

В случае АМ. колебания имеет выражение имеет вид:

Рис.1		В случае АМ векторная диаграмма имела вид (рис.1). Так как выражения для ФМК отличается от АМ только знаком перед последним слагаемым, то это равносильно сдвигу вектора СД относительно своего положения на 1800. Два других вектора, несущей частоты ОС и одной боковой СN, будут занимать прежнее положение, т.е. при ФМК векторная диаграмма будет иметь вид (рис.2 ).
Рис.2.	Т.е. как видно из векторной диаграммы, результирующий вектор СЕ боковых частот при ФМ сдвинут относительно вектора несущей ОС на, а суммарный вектор ОЕ колеблется по фазе относительно вектора несущей на угол. Рассмотрение этой векторной диаграммы позволяет построить блок-схему для фазовой модуляции (косвенный метод), которая имеет вид (рис.3.20. ).

Рис. 3.20.

В этой схеме на вход усилителя подаются два сигнала: на один вход не модулированное напряжение от стабильного ЗГ с частотой и на другой вход напряжение боковой частоты ((, выделенное с помощью балансного модулятора. Модулирующее напряжение с частотой Ώ подаётся на балансный модулятор в противофазе, а несущая частота- в фазе. Поэтому в выходном напряжении балансного модулятора колебание с частотойуничтожается, а остаются колебания боковых частот. Амплитуды этих колебаний пропорциональны амплитуде модулирующего напряжения частоты. Для получения на выходе усилителя колебания, модулированного по фазе, одно из напряжений, например, несущей частотыступающее с ЗГ, подаётся непосредственно на смеситель, а с БМ должно быть повёрнуто на90⁰. В нашей схеме фазосдвигающее устройство включено на выходе балансного модулятора. Суммарное колебание, выделяемое на выходе усилителя, будет иметь векторную диаграмму приведенную выше.

В этом случае изменение длины вектора СЕ при модуляции, свидетельствует о изменении фазы результирующего колебания ОЕ относительно вектора ОС по закону

CE-2CN, т.к. при =1 CE=CN+CД, а CN=СД.

Тогда амплитуда изменения фазы запишется выражением .

Так как функция arctg x изменяется Рис.3.21

по закону, представленному на.рис.3.21 , то линейность модуляционной характеристики обеспечивается при условии .

Для arctg x при малых значениях аргумента его можно приближенно заменить самим аргументом, т.е. tag , где.

Отсюда видно, что основным недостатком ФМ, получаемой преобразованием АМ, является затруднительность получения значительного отклонения фазы. При высоких требованиях к линейности модуляции, т.е. для получения фазовой модуляции без искажений, приходиться ограничиваться величиной Поэтому для увеличениятребуется многократное умножение частоты – это недостаток.

3.14. Прямой метод фазовой модуляции

Одна из принципиальных схем, реализующих приведенную блок-схему имеет вид (рис.3.22. )

При прямом методе, ФМ осуществляется расстройкой колебательного контура в одной из усилительных ступеней, возбуждаемых стабильным по частоте генератором.

ВЧ (буферн) ФМ

к УВЧ

-

+

Рис. 3.22.

Реактивная лампа, с помощью которой осуществляется изменение резонансной частоты контура, включена параллельно контуру в анодной цепи усилительной лампы. Расстройка контура относительно резонансной частоты приводит к сдвигу фазы между первой гармоникой анодного тока и анодного напряжения, т.е. осуществляется модуляция фазы.

Связь между относительным изменением резонансной частоты контура и фазовым изменением может быть установлена по фазовой характеристике контура:

,

здесь Q-добротность контура,

т.к. Ԛ , то

Из сравнения полученных выражений для ФМ косвенным и прямым методом видно, что с точки зрения максимальных фазовых отклонений, в пределах которых модуляция линейна, оба способа не отличаются друг от друга.

Проблема осуществления ФМ с большим значением значительно упрощается в диапазоне СВЧ при использовании специальных электронных приборов типа ламп бегущей волны, в которых время можно в некоторых пределах измерять величиной потенциала на соответствующих электродах. При заданной и неизменной частоте возбуждения на выходе лампы , изменение пролетного времени на величинуэквивалентно изменению фазы выходного колебания на угол,т.е. можно получить весьма большоеизмеряемое десятками и более радиан.