5.7 Фазовые модуляторы

Под фазовой модуляцией, как указывалось выше, понимается изменение фазы несущего колебания по закону изменения модулирующего напряжения. Эта задача может быть решена различными способами.

5.7.1 Фазовый модулятор с изменением расстройки колебательного контура. Схема подобного модулятора представлена на рисунке 5.39.

Реактивный полевой транзистор VT1, с помощью которого осуществляется изменение резонансной частоты контура, включен параллельно контуру L1C4 усилителя, собранного на транзисторе VT2. Сигнал на усилитель подается от стабильного и независимого генератора с частотой ω₁ через конденсатор связи С3. Конденсатор С1 и резистор R1 являются элементами реактивного полевого транзистора. Емкость С2 является блокировочной. Она представляет собой короткое замыкание для токов высокой частоты и очень большое сопротивления для модулирующего сигнала с частотой .

Все сказанное о работе реактивного транзистора в подраздел 5.5.1 полностью остается применимым и к случаю фазового модулятора, лишь с той разницей, что изменение резонансной частоты контура приводит не к изменению частоты генерации, а к изменению фазы напряжения на контуре.

Связь между относительным изменением резонансной частоты контура ω/ω_P и фазовым изменением легко может быть представлена на основании выражения для фазовой характеристики контура.

. (5.39)

Приравнивая  = θ, ω_Р =ω₁ и подставляя ω = ω_gcost (где ω_g – максимальное изменение частоты), получаем

. (5.40)

Достоинство рассмотренного фазового модулятора – это возможность обеспечения высокой стабильности средней частоты путём применения кварцованного задающего генератора. Недостаток – малые значения θ_max.

Получить θ_max= (100-200)⁰ позволяют импульсно-фазовые модуляторы.

5.7.2 Импульсно-фазовый модулятор (ИФМ). Схема импульсно-фазового модулятора представлена на рисунке 5.40, а временные диаграммы, поясняющие её работу,– на рисунке 5.41.

Рисунок 5.40 – Структурная схема импульсно-фазового модулятора

Высокочастотные колебания U_H(t)от кварцевого генератора с частотой ω₁ запускают генератор линейно-изменяющегося напряжения, которое поступает на один из входов схемы сравнения (СС). На второй вход СС поступает модулирующее напряжение С(t). На выходе СС получаем одностороннюю ШИМ. Из импульсов ШИМ формирователем F1 выделяется передний фронт импульсов. В результате получаем ФИМ-сигнал. Затем формирователем F2 формируются импульсы одинаковой длительности, первые гармоники которых и боковые частоты модуляции выделяются резонансным усилителем (РУ). При соответствующей форме пилообразного напряжения импульсы 4 могут перемещаться во время модуляции в пределах (250-280)⁰ и _max=(125-140)⁰.

2

1

1,2

t

3

t

4

t

5

t

Рисунок 5.41 – Временные диаграммы работы ИФМ

Достоинством импульсно-фазового модулятора является возможность получения больших индексов модуляции и высоких значений стабильности частоты несущего колебания.