5.4 Детекторы оам-сигнала

Напомним, что при формировании однополосного сигнала с помощью перемножителя и полосового фильтра осуществляется такое преобразование модулирующего сигнала, при котором его спектр транспонируется в область более высоких частот без изменения абсолютной ширины спектра. При этом в ОАМ-сигнале сохраняются законы изменения мгновенной амплитуды и мгновенной частоты модулирующего сигнала. Естественно предположить, что возможна и обратная операция переноса спектра частот ОАМ-сигнала в область низких частот. В силу линейной связи между параметрами модулирующего и ОАМ-сигналов в результате такого преобразования будет сформирован низкочастотный сигнал, совпадающий с исходным модулирующим сигналом с точностью до фаз, составляющих его спектр. Рассмотрим в качестве перемножителя кольцевой балансный модулятор, приведенный на рисунке 5.15.

Рисунок 5.15 – Демодулятор ОАМ-сигнала

Пусть на вход перемножителя поступают ОАМ-сигнал и высокочастотное напряжение:

В результате операции перемножения получим

.

Первое слагаемое описывает исходный модулирующий сигнал, а второе – однополосный сигнал в окрестности частоты 2ω₁. Эти сигналы могут быть разделены с помощью фильтра нижних частот. Таким образом, в результате перемножения и фильтрации на выходе ФНЧ получим низкочастотное напряжение

. (5.21)

Таким образом, для демодуляции ОАМ-сигнала необходимо на приемной стороне восстановить несущую. Вопрос восстановления несущей является самостоятельной задачей и в данном параграфе не рассматривается.

В заключение следует отметить, что для осуществления действительно близкого к линейному преобразованию спектра ОАМ-сигнала необходимо, чтобы амплитуда восстановленной несущей была в десятки раз большей максимальной амплитуды однополосного сигнала.

5.5 Частотные модуляторы

Управление частотой колебания осуществляется, как правило, прямым воздействием на генератор, работающий в автоколебательном режиме, и лишь в редких случаях соответствующей обработкой колебания, получаемого от стабильного немодулированного источника. В связи с этим различают прямые и косвенные методы управления частотой. Рассмотрим прямые методы, относящиеся к автогенераторам с колебательной системой.

Существует ряд способов управления резонансной частотой колебательной системы генератора: электронные, электромагнитные и др. Выбор того или иного способа зависит от основных параметров модуляции: относительного изменения частоты ω_q /ω₁ и скорости изменения частоты. Скорость изменения частоты характеризуется спектром модулирующего сигнала. При медленной модуляции (низкие частоты) широко применяются такие способы, как изменение индуктивности катушки путем изменения тока, подмагничивающего сердечник катушки, и др.

Если спектр сигнала содержит относительно высокие частоты, то приходится прибегать к безынерционным способам управления емкостью или индуктивностью контура. Типичным и широко распространенным способом электронного управления резонансной частотой контура является способ, основанный на применении реактивных транзисторов.

5.5.1 Индуктивно-емкостный генератор, управляемый реактивным током. Изменить L и С контура можно введением в резонансный контур реактивного тока, значение которого определяется преобразуемым параметром. В качестве регулируемого элемента используется так называемый реактивный транзистор. Название «реактивный» отражает реактивный характер сопротивления между стоком и истоком полевого транзистора при соответствующем включении дополнительных элементов L, C, R.

Реактивный транзистор представляет элементарный каскад на полевом (биполярном) транзисторе с реактивной обратной связью, т.е. такой обратной связью, при которой фаза гармонического напряжения поворачивается на 90⁰ или на 270⁰ (фаза сигнала обратной связи). Реактивный характер сопротивления используется для создания электрически управляемой емкости или индуктивности. Чаще всего применяются два вида схем реактивных полевых (биполярных) транзисторов (рисунок 5.16). Принцип действия реактивных полевых транзисторов рассмотрим на следующем примере (рисунок 5.16,а).

Рисунок 5.16 – Схема реактивного полевого транзистора

Сопротивление между стоком и истоком для первой гармоники тока при i_c>>i определяется выражением

,

где z – комплексное сопротивление.

Неравенство i_c>>i легко обеспечить выбором параметров R и C. Соотношение между i_c и можно записать в виде

,

где S – крутизна характеристики полевого транзистора.

Из рисунка 5.16,а следует, что

,

следовательно,

.

Параметры R и C выбираются так, чтобы имело место неравенство R<<1/(ωc), тогда

, (5.22)

где С_Э – эквивалентная ёмкость, С_Э = C^.S^.R.