3.1 Частотная модуляция
Частотная модуляция (ЧМ) является доминирующей в современных системах передачи информации СВЧ диапазона, в том числе в спутниковых и космических системах радиосвязи и телевидения. При ЧМ обеспечивается высокая помехоустойчивость и высокое качество передачи информации. имеется возможность одновременной работы в общем канале связи большого числа корреспондентов при этом реализуется более полное использование по энергетическим показателям радиопередающего устройства в силу постоянства амплитуды сигнала по сравнению с амплитудной модуляцией.
Частотная модуляция благодаря высокой помехоустойчивости и экономичности получила большое применение в радиовещании, радиосвязи, в радиоприёмной линии передачи, предназначенной для многоканальной телеграфии и телевидения.
Дифференциальная схема частотной модуляции позволяет получить значительно большее значение девиации частоты при незначительных нелинейных искажениях и стабильности средней частоты сравнимой со стабильностью кварцевого генератора. Перестройка частоты в избирательных цепях для осуществления частотной модуляции применяются р-n переходы, варикапов и полевых транзисторов.
При частотной модуляции высокочастотные колебания необходимо изменять в соответствии с передаваемым сигналом, т.е. с высокой частотой по заранее известному закону. Поэтому модулирующее устройство должно быть практически безынерционным.
Входной сигнал UΩ(t) поступает на фазосдвигающую схему, которая позволяет получить для каждого из гармонических составляющих входного сигнала реактивную проводимость, которая и используется для осуществления частотной модуляции. Так как для пентодов и тетродов анодный ток практически не зависит от анодного напряжения, то можно положить Ia1 = ScpUд,
где Scp – средняя крутизна, Uд – комплексная амплитуда действующего напряжения на управляющей сетке. Тогда проводимость анод – сетка равна Yс = ScpUд/Ua. Если Uд на сетке сдвинута по фазе на ±90о относительно напряжения на аноде Ua, то электронная проводимость оказывается реактивной, а именно индуктивной или емкостной, в зависимости то знака сдвига фаз.
Изменяя Scp в такт с изменением модулирующего напряжения, можно тем самым изменять практически безынерционно величину эквивалентной емкости или индуктивности. При подключении рассматриваемого двухполюсника параллельно колебательному контуру автогенератора может быть осуществлена его частотная модуляция.
Основные схемы реактивных ламп
В качестве Р.Л. чаще всего используется тетрод или пентод, т.к. - анодный ток у них практически не зависит от анодного напряжения в недонапряженном режиме - это важно. Схема включения Р. Л, имеет вид:
В
анодную цепь включается четырехполюсник
обратной связи, который сдвигает
напряжение, прикладываемое к сетке Uд
на
« ±90°» относительно анодного напряжения
Uа
При
подаче всех напряжений на Р.Л, через нее
будет протекать ток. Проводимость лампы,
обусловленная первой гармоникой
анодного тока Ia
переменным напряжением Ua,
называется
электронной проводимостью Y
.
Электронная проводимость определяется
Y
=
Рассмотрим Р.Л. с различными фазовращателями. На рис.3.1 показана схема реактивной лампы с использованием в качестве фазовращателя сопротивления R и С – емкости.
|
Рис. 3.1. |
Для этой схемы, считая ток сетки равным 0, можем записать выражение для тока в цепи фазовращателя в следующем виде: Icp = Uд/R = Ua/(R + 1/jωC) или Uд = Ua jωCR/(1 + jωCR) Таким образом Ye = ScpUд/Ua = jωCRScp/(1 + jωCR) |
Для этой схемы, чтобы электронная проводимость была чисто реактивной должно выполняться условие ωCR << 1, тогда Yе = jωCRScp. Т.е. электронная проводимость эквивалента наличию емкости, где Сэ = CRScp.
|
|
Покажем, это с помощью векторной диаграммы: Первая гармоника анодного тока Ia1 всегда совпадает по фазе, а IRд = Uф, т.е. Ia и Uд совпадают по фазе. Uс отстает на 90о от Iф, т.е. φ < 90o и электронная проводимость имеет емкостной характер, т.к. Ua отстает от Ia1 по фазе.
|
Другой разновидностью электронной проводимости РЛ является схема рис.3.2:
|
Рис.3.2 |
Для этой схемы Ia = Uд jωC = UajωC/(1 + RjωC) Ye = ScpUд/Ua = Scp/(1 + jωCR) Для обеспечения реактивности электронной проводимости должно выполняться условие ωCR >> 1, тогда Ye = Scp/jωCR
|
В данном случае электронная проводимость эквивалентна индуктивности, т.е. Lэ = CR/Scp
Схема реактивной лампы с использованием в качестве фазовращателя сопротивления R и L– индуктивности представлены на рис.3.3.
|
Рис.3.3. |
Для этих схем можно самостоятельно получить выражения для эквивалентных реактивностей.