3.1 Модуляторы ам-сигналов. Способы осуществления амплитудной модуляции

Подавая на безынерционный нелинейный элемент сумму исходных колебаний, в выходном сигнале можно наблюдать всевозможные комбинационные составляющие. Если теперь пропустить выгодной сигнал через линейный частотный фильтр, то можно выделить ряд полезных компонентов преобразованного сигнала. На этом принципе основана ра­бота большого числа радиотехнических устройств, в част­ности модуляторов.

3.1.1 Принцип работы амплитудного модулятора.

Амплитудным модулятором называют устройство, создающее на выходных зажимах АМ-сигнал вида при подаче на входы цепи гармонического несущего коле­банияи низкочастотного модулирующе­го сигнала.Чаще всего амплитудные модуляторы строят, используя эффект преобразования спектра суммы двух сигналов в безынерционном нелинейном эле­менте.

Простейшим амплитудным модулятором служит нелиней­ный усилитель, у которого резонансный контур в выходной цепи настроен на частоту несущего колебания. К входу модулятора приложено напряжение

.

Принцип работы данного модулятора поясняется осцилло­граммами напряжений и токов, показанными на рис. 3.1.

Для определенности считается, что проходная характе­ристика транзистора аппроксимирована отрезками двух пря­мых. За счет того, что рабочая точка перемещается в такт с низкочастотным модулирующим колебанием, происходит непрерывное изменение угла отсечки несущего сигнала. Амплитуда первой гармоники последовательности импульсов коллекторного тока оказывается не постоянной во времени. Колебательный контур фильтрует коллекторный ток, выделяя на выходе АМ-снгнал, т. е. несущее колебание с переменной амплитудой, пропорциональной полезному модулирующему сигналу.

Рис. 3.1. Токи и напряжения в амплитудном модуляторе

Процесс получения АМ-сигнала можно изучить аналитически, применив развитую выше теорию комбинационных частот. Пусть на входе нелинейного элемента с характеристикой простейшего вида (2.38) дейст­вует напряжение причём

В составе тока, проходящего через двухполюсник, можно выделить составляющие с частотами, близкими к , которые образуют амплитудно-модулированный ток

. (3.1)

Как известно, относительный уровень боковых колебаний по сравнению с несущим колебанием равен М/2.

Из формулы (3.1) следует, что в данном случае коэффи­циент амплитудной модуляции выходного сигнала

. (3.2)

3.1.2 Получение сигналов с балансной модуляцией.

Схему ампли­тудного модулятора можно видоизменить таким образом, что на выходе устройства будет получен сигнал с подавлением несущим колебанием, т. е. сигнал с балансной модуляцией .

Структурная схема балансного модулятора представлена на рис. 3.2.

Рис. 3.2 Структурная схема балансного модулятора

Здесь несущее гармоническое колебание с частотой синфазно подводится к нижним входам двух одинаковых амплитудных модуляторови.Модулирующий сигнал поступает на модуляторчерез инверторимеющий коэффициент передачи, равный —1. Поэтому на выходах модуляторов будут получены сигналы

(3. 5)

,

где A— постоянный коэффициент.

Инвертор изменяет знак сигналана противополож­ный, так что выходной сигнал

(3. 6)

представляет собой произведение модулирующего и несущего колебаний, т. е. действительно является балансно-модулированным колебанием.

Вопросы для самопроверки

1. Назовите способы осуществления амплитудной модуляции.

2. Нарисуйте структурную схему балансного модулятора