5.3 Модуляторы однополосного сигнала

5.3.1 Фильтровый метод получения ОАМ-сигнала. Для систем передачи одной боковой полосы нужны модуляторы, в спектре выходного сигнала которых отсутствует составляющая несущей частоты. Такие модуляторы называют балансными.

Принципиальная схема балансного модулятора показана на рисунке 5.13.

Рисунок 5.13 – Модулятор однополосного сигнала

Несущее высокочастотное колебание с частотой ω₁ подается на затворы транзисторов VT1 и VT2 синфазно, а модулирующее напряжение с частотой -проти-вофазно. Нагрузкой является колебательный контур, который включен между стоками транзисторов. Катушка индуктивности имеет вывод от средней точки, соединенный с источником стокового питания.

При отсутствии модулирующего напряжения С(t) и симметрии балансного модулятора потенциалы стоков одинаковы и ток через конденсатор контураС3равен нулю. Таким образом, при отсутствииС(t) схема сбалансирована и колебаний с частотойω₁на выходе нет.

При подаче С(t) баланс схемы нарушается. Один из транзисторов, на затвор которого в данный момент подается положительная полуволна модулирующего сигнала, посылает в контур больший по амплитуде ток первой гармоники, другой – меньший. Между стоками транзисторов возникает разностное напряжение, а в контуре – колебательный ток. На выходе схемы балансного модулятора получается АМ-сигнал без несущего колебания, так как направления токов стоков транзистора противоположны. К полученному результату можно придти аналитически. Для этого представим контурные токи i₁ и i₂ от полевых транзисторов VT1 и VT2 в следующем виде:

(5.17)

Разные знаки в скобках выражения (5.17) означают противофазность модулирующих напряжений на левом и правом транзисторах. Результирующий ток в контуре равен разности токов обоих транзисторов

(5.18)

Огибающая результирующего тока, равная 2mI₀соst, изменяется с частотой 2, а частота заполнения огибающей равна частоте w₁, причем каждые пол периода модуляции фаза колебания изменяется на 180⁰. Согласно выражению (5.18) напряжение на контуре является суммой боковых частот ω₁- и ω₁+ без несущей частоты ω₁, а балансный модулятор выполняет функцию перемножения двух колебаний.

Сигнал с выхода балансного модулятора поступает на вход полосового фильтра, который пропускает на выход только верхнюю или нижнюю боковую составляющую.

Такой метод получения ОАМ называют фильтровым.

5.3.2 Фазовый метод получения ОАМ-сигнала. Пусть требуется получить на выходе сигнал нижней боковой полосы, т.е.

(5.19)

Запишем выражение (5.19) в виде

. (5.20)

Заметим, что оно представляет собой результат сложения колебаний, получающихся на выходе двух перемножителей, в качестве которых могут быть использованы балансные модуляторы, рассмотренные выше. На входы одного балансного модулятора надо подать несущее колебание и модулирующий сигнал, на входы другого – те же сигналы, сдвинутые по фазе на 90⁰ (с помощью фазо-вращателя). Схема получения ОАМ-сигнала фазовым методом приведена на рисунке 5.14.

Рисунок 5.14 – Схема получения ОАМ-сигнала фазовым методом

Так как выходные напряжения каждого перемножителя пропорциональны произведению входных сигналов, то на выходе сумматора получим

,

где к – постоянный коэффициент.

Для формирования сигнала верхней боковой полосы в схеме, представленной на рисунке 5.14, достаточно изменить фазу несущего колебания на входе БМ1 или БМ2 на 180⁰, так как

.