42. Балансная модуляция.

Балансно-модулированным колебанием называется амплитудно-модулированное колебание, в спектре которого отсутствует колебание несущей частоты.

При модуляции косинусоидальным гармоническим сигналом балансно-модулированное колебание определяется уравнением (4.36)

С физической точки зрения колебания вида (4.36) являются биениями двух гармоничаских сигналов с одинаковыми амплитудами и частотами, равными верхней и нижней боковым частотам. Спектр таких колебаний показан на рис.4.14, а принципиальная схема балансного модулятора – на рис.4.15. Высокочастотное напряжение несущей ₀ подается в фазе на базы транзисторов VT1 и VT2. Модулирующее напряжение через трансформатор Тр подается на базы этих же транзисторов в противофазе в результате чего на выходе имеем (4.37)

Где U_K1(t) и U_K2(t) – напряжения на коллекторе первого и второго транзистора.

43. Однополосная модуляция

При однополосной модуляции в спектре АМ сигнала отсутствует колебание несущей частоты и одно из боковых (полос) (рис.4.16 а). На рис.4.16 б показана структурная схема устройства, позволяющего выделить боковую составляющую. На вход 1 подается сигнал модулирующей частоты , на вход 2 частоты несущей ₀. На выходе балансного модулятора 1 будет

, а на выходе балансного модулятора 2

Сложение напряжений от двух модуляторов дает

,

(4.38)

Аналогично можно осуществить выделение колебания суммарной частоты (другой боковой полосы).

44. Угловая модуляция.

Пусть модулирующее напряжение изменяется по косинусоидальному закону (простейший случай однотональной модуляции) (4.39). Если это напряжение использовать для изменения начальной фазы радиочастотного несущего колебания по закону (4.40) и сделать так, чтобы изменение фазы было пропорциональна амплитуде модулирующего напряжения, то модуляция в этом случае называется фазовой. Фазомо-дулированное (ФМ) колебание имеет постоянную амплитуду (4.41)

Полная фаза или мгновенное значение фазового угла ФМ колебания определяется уравнением (4.42) Мгновенная частота ФМ-колебания

Отсюда следует, что при фазовой модуляции имеет место и модуляция частоты, т. к. мгновенная частота несущего колебания изменяется в такт с модулирующим сигналом.

Тем не менее, следует различать частотную и фазовую модуляции. Частотно-модулированным (ЧМ) колебанием называется колебание, мгновенная частота которого изменяется по такому же закону, что и модулирующий сигнал. В данном случае сигнал изменяется по косинусоиде, поэтому мгновенная частота при частотной модуляции должна быть равна (4.44)

где амплитуда отклонения частоты в принципе пропорциональна амплитуде модулирующего сигнала.

М гновенная фаза ЧМ колебания . В соответствии с этим ЧМ-колебание определяется выражением (4.45). Величина характеризует степень частотной модуляции и носит название индекса частотной модуляции (4.45). Величину отклонения частоты называют девиацией частоты колебаний. Если индекс частотной модуляции _m<1, частотную модуляцию называют узкополосной. Если индекс частотной модуляции удовлетворяет неравенству _m35 для самой высокой частоты модулирующего сигнала, то модуляцию называют широкополосной. Как при узкополосной модуляции, так и при широкополосной <<f₀, где f₀ частота несущей. ЧМ колебание является одновременно и ФМ колебанием. Однако при ЧМ изменение частоты, а не фазы совпадает с законом изменения модулирующего колебания. Кроме того, при ЧМ индекс модуляции обратно пропорционален модулирующей частоте, тогда как при ФМ он от частоты модуляции не зависит. Угловую модуляцию можно осуществить различными способами. В качестве примера рассмотрим простую схему частотной модуляции с помощью варикапа – полупроводникового диода, емкость которого сильно зависит от приложенного к нему напряжения (рис. 4.17 а). Эффект изменения емкости варикапа при изменении приложенного к нему обратного напряжения связан с изменением ширины p-n-перехода. Схема частотной модуляции с использованием варикапа приведена на рис. 4.17 б. В этой схеме разделительный конденсатор С_р препятствует попадание в контур постоянного тока от источника Е_см, используемого для задания рабочей точки на вольт-фарадной характеристике варикапа, а так же устраняет короткое замыкание источника модулирующего напряжения на относительно небольшую индуктивность L_к контура L_к С_к. Блокировочный дроссель L_др преграждает путь высокочастотному току от автогенератора в источник эдс модулирующей частоты . Можно показать, что при малых относительных изменениях  и С связаны линейным соотношением и для получения линейной частотной модуляции нужно изменять величину емкости по закону функции частоты .