57. Амплитудная модуляция

Управление амплитудой высокочастотных колебаний называется амплитудной модуляцией/АМ/. В процессе АМ происходит изменение амплитуды напряжения несущей частоты   в соответствии с законом изменения модулирующей частоты   ( >>).

Уравнение модулированных по амплитуде колебаний имеет вид:

    (6.6)

где m - коэффициент глубины модуляции , Уравнению (6.6) соответствует временное представление АМ колебаний, изображенное на рис.6.5. Путем простых тригонометрических преобразований уравнение (6.6) может быть представлено в виде:

    (6.7)

Из этого уравнения следует, что модулированное по амплитуде гармоническим током частоты  колебание высокой частоты представляет собой сумму 3-х колебаний. Спектральная составляющая частоты  имеют амплитуду U_m и называется колебанием несущей частоты, а составляющие частот + и - имеют амплитуду и называются колебаниями верхней и нижней боковых частот. Уравнению (6.7) соответствует спектральное представление модулированных колебаний, изображенное графически на рис. 6.6.

При модуляции высокочастотных колебаний сложным сигналом возникают верхняя и нижняя боковые полосы частот (рис.6.7а). Ширина спектра АМ колебания определяется наивысшим значением частоты модулирующего сигнала и равна 2_max.

58. Обобщенная трехточечная схема автогенератора

Схема называется трехточечной потому, что колебательная система, состоящая из сопротивлений z₁, z₂, z₃, тремя точками подключена к усилительному элементу.

На рис.1.4 приведена обобщенная трехточечная схема автогенератора. Схема называется обобщенной потому, что сопротивления z₁, z₂, z₃ представлены в общем виде.

Рис.1.4. Обобщенная трехточечная схема автогенератора

В качестве этих сопротивлений могут использоваться реактивные элементы L и С или более сложные системы.

Рассмотрим общие свойства схемы автогенератора.

Так как усилительный элемент дает фазовый сдвиг между напряжением возбуждения (U_В) и напряжением на выходе (U_К) 180⁰ (при активном характере нагрузки), то для обеспечения баланса фаз необходимо в автогенераторе иметь дополнительный сдвиг на . Это достигается с помощью сопротивлений z₁, z₂, которые по существу образуют цепь обратной связи.

Обычно z_n = R_n  jx_n  jx_n n = 1, 2, 3, т.к. сопротивление R_n мало.

Для выполнения баланса фаз необходимо, чтобы выполнялось условие

х₁ +х₂ + х₃ = 0

Это обеспечивается настройкой в резонанс колебательной системы, включенной в коллекторную (выходную) цепь усилительного элемента.

Т.к. U_k  U_В, то можно считать, что х₁  х₂, тогда резонанс, в первом приближении, наступит при условии х₁  –х₃, таким образом х₁ и х₃ по характеру реактивности различны.

Ц епочка, состоящая из элементов х₁ и х₂ дает сдвиг фаз между напряжением обратной связи (U_ос) и выходным напряжением (U_К) автогенератора 180⁰. Это имеет место в том случае, если элементы х₁ и х₂ имеют противоположный характер реактивности (рис.1.5). Для определенности положим, что х₁  0 (имеет индуктивный характер), а х₂  0 (имеет емкостной характер).

Рис.1.5. Реализация баланса фаз в автогенераторе

Р еактивное сопротивление элемента Х₁ равно х₁ = jL, где L – индуктивность элемента х₁. Реактивное сопротивление элемента Х₂ равно х₂ = 1 / jС, где С – емкость элемента х₂. Так как х₁  х₂, то характер цепи (рис.1.5) будет практически индуктивный. Поэтому вектор тока будет отставать от вектора ,порождающего этот ток, в пределе на угол /2 (рис.1.6).

Рис.1.6. Векторная диаграмма, иллюстрирующая фазовый сдвиг цепью обратной связи

Ток I_K, протекая по сопротивлению х₂, которое имеет емкостной характер, создает падение напряжения U_ос, вектор которого отстает от вектора тока I_К на угол /2. Итак, фазовый сдвиг между векторами напряжения на контуре и напряжения обратной связи составляет 180⁰.

При построении схем автогенераторов нужно иметь в виду следующее:

– элементы z₁, z₂ должны быть противоположными по знаку реактивности;

­– элементы z₁, z₃ должны быть противоположными по знаку реактивности;

– элементы z₂, z₃ должны иметь одинаковые знаки реактивности;

– величина напряжения обратной связи определяется и варьируется элементом z₂. Его значение выбирается исходя из условия реализации баланса амплитуд.

Название трехточечной схемы (емкостная, индуктивная) определяется по элементу z₂.

Автогенератор, построенный по схеме индуктивной трехточки, называют также автогенератором с автотрансформаторной обратной связью.