Шахгильдян В.В. Радиопередающие устройства (3-е издание, 2003) (1095866), страница 80
Текст из файла (страница 80)
Фазовую модуляцию наиболее просто осуществить, пропустив несущее колебание частоты о~, через резонансную систему, частоту настройки которой гс„можно изменять, например, меняя смещение на варикапе, входящем в состав контура. Для одиночного контура ФЧХ (Р = агс(й [((ц,)гс„— глк/ве)Я, где (;! — добротность контура !5, 6).
В пределах полосы пропускания, определяемой по уровню — 3 дБ, фаза изменяется от-45 до 45', а коэффициент передачи от 1 до 0 707, т. е. при расстройке контура вместе с изменением фазы изменяется и амплитуда, что вызывает паразитную АМ. Если варикап емкостью С,в подключен к контуру, имеющему емкость С„с коэффициентом включения р, и под воздействием модулирующего напряжения Уп обеспечивает изменение емкости на величину ЛС, то изменение фазы ф = агс(й(рДЛС/С„) = агс(й!Ь(1+ хм)"- 11, где Ь = рДС,С„; хм гс Упl(<р„+ Е ') — нормированная амплитуда; гр„— кон- в а Рис.
8.7. Схема фазового модулятора на управляе- мом Я/.С-делителе Рис. 8.6. Схема фазового модулятора на трех рассграиваемых контурах х+з с х++сс Я+]оз2. + 1/~свС Я -]аз2.' т.е.прилюбомЯмодуль]К]м1ипаразитнойАМнебудет, а фазабудет меняться: ср = 2атсщ(оз 2.И). Если Р. изменять от 0 до о, то фаза будет меняться на 180', однако анализ работы этой схемы показывает, что прн глубине модуляции резистора щл = дяе,р б ечивается меньшая девиация: Д<р, = 0,5(срм „вЂ” езм. ) = 0,87нзл й будут иметь место нелинейные искажения фазовой модуляции (К„„)фы = лзл/8 и оср, /7. Если же этот модулятор применять для косвенного получения ЧМ, то нелинейные искажения будут вдвое больше: (К„„)чм и нзл/4. На- 400 тактная разность потенциала полупроводника; ф — показатель нелинейности варикапа.
Одноконтурный ФМ обеспечивает девиацию фазы 20...30' при нелинейных искажениях К„„м 5...7% для случая Ь = б [59]. Нелинейные искажения можно частично скомпенсировать, применив начальную расстройку контура относительно несущей частоты оз . Девиацию фазы можно увеличить, включив каскадно несколько фазовых модуляторов или применив многоконтурные схемы. На рис. 8.6 представлена схема фазового модулятора, выполненного в виде трехзвенного ПФ, составленного из одинаковых контуров, которые перестраиваются с помощью варикапов. При соответствующей настройке модулятор может обеспечить девиацию фазы до +40' на каждое звено фильтра при нелинейных искажениях, не превышающих 2%, и практически отсутствующей амплитудной модуляции ]40]. В последнее время в связной аппаратуре часто применяютфазовые модуляторы в виде управляемых простых /тх,С-фазовращателей (рис.
8.7). Если выбрать С = (2оуезЕ) ', то коэффициент передачи этой цепи на частоте ат Рэм. 8.8. Слома юсэнвпо)тэ фаэоаосо медового модудатора Рпс. 8сд Струпсунаа слома импульсно- фаэового модулатора пример, при лэд = 0,6 Ьср = 0,52 рад,(К,„)фм = 7,5%, а(К„„), м ! 5%, что уже превышает норму для передатчикщэ низовой связи [89[, В качестве управляемого сопрот(шлення удобнр испол)ьзовать Полевой транзпстор или варикап [43[. На рис. 8.8 приведена схема активного мостового фазового модулятора, применяемого нв радиосзвиц(шх подвижной связи [41[.
нагрузки Я, и Яэ в цепях коллектора и зииттера транзистора РТ обеспечивают два одинаковых по амллитуде д протнвофазных напряжения, которые приложены к двум другии плечам моста Яэ и цепи ЬС,. Схема обеспечивает девиацию до 50...60о прн хорошей линейности н малой паразнтной АМ. В некоторых передатчиках МВЧМ.вещания и звукового сопровождения телевидения, находящихся В настоящее время в зксплуатацни, применен косвенный метод получения ЧМ с использованием импульсно-фазового модулятора (рнс, 8;9). Гармонические колебания от высокостабильного кварцевого генератора (Гэ,) преобразуются в короткие импульсы, которыми синхронизируется генератор пилообразного напряжения (Щ обеспечивалнций вясокую нелинейность «пилы».
В импульсно-фазовом модуляторе — компараторе(К) происходит сравнение модУлиРУющего сигнала Уп с цилообРдзным, и в момент их совйадениа на выходе появляется импульс, причем фаза импульса итменястся в пределах до 300', т.е. бср м 8140...150'при достаточно высокой линейности модуляционной характеристики (К„„м 1...2%), Однако для нижней частоты модулирующего сигнала:обеспечивается первичная девиация частоты ф'= Ьрр„м 2,6 рад к 30 Гц = 78 Гц; и для получения на выходе Д1; = 50 кГц необходимо далее применить умножение частоты в Ж = 50 10э/78 м 640 раз, что вызывает значительные фазовые шумы. Перспективной является схема комбинированной частотно-фазовой модуляции (рис.
8.10), где спектр модулирующих частот разделяется 401 Рис. 8.! О. Структурная схема ком бииироааииого ЧМиВМ молу»я тора "о"' Г~иаи ФНЧ и ФВЧ с примерно одина- I у ковой частотой среза й . Нижу г ними частотами О...а)о производится непосредственная ЧМ кварцевого генератора, а верх- Х~Ф /щ ние частоты й ...й „после сод..по ответствующего предыскажения 1/й производят косвенную ЧМ с использованием фазоього модулаторв; при этом достигается высокая стабильность центральной частоты, не требуется умножение частоты во много раз и можно осуществить модуляцию широким спектром модулирующих частот. Для осуществления ЧМ и ФМ необходимы управляемые реактивности (УР), которые характеризуются номинальными значениями емкости или иидуктивности, коэффициентом перекрытия Кс 'С /С или К, = Е. /Ь„и, определенным законом зависимости С(е„„) или 2.(юу„р), добротностью Д, реактивной мощностью и др.
Наиболее распространены для ЧМ 'и перестроек на малом уровне сигнала полупроводниковые емкости — ' варнкапы, использующие барьерную емкость запертого р-л перехода: С, = Со(1 + е,'/ср„) ", где ср„— контактная разность потенциала полупроводника (сря и 0 3...0 б В); е,— запирающее напряжение нар-л переходе, В; Со — емкость варикапа при е, = Ог у — показатель нелинейности варикапа. Значение у определяется технолотсией изготовления р-и перехода, точнее, законом распределения примесей по толщине перехода.
При линейном изменении концентрации примесей(плавный переход) у= = 1/3, при ступенчатом изменении (рбзкий 'переход) у = 1/2. Возможны варикапы со «сверхрезким» переходом' — для них у ус 1 [591. Изготовляемые промышленностью варикапы имеют НЗ < у < 1/2 (ближе к 0,5). Полупроводник с р-и переходом обладает и диффузионной емкостью С, которая примерно на два порядка больше барьерной; зависимость С,(е) нелинейна, существенно зависит от температуры, обладает невысокой добротностью, и потому зта область характеристик диода в частотных модуляторах не используется. Эквивалентная схема барьерной емкости варикапа представлена на рис.
8.11,а, где к нелинейной емкости С, (8.19) добавяены последовательноб сопротивление. материала полупроводника г, шунтирующее обратное сопротивление р-л перехода, и сопротивление утечек Я. Для достижения высокой добротности варикапа необходимо, чтобы .Я» 1/соС, »г, при этом значение добротности де»Рв ее и „"б г гб Л(Р СнГц * Ф б) Рнс; 8Л !. Эквивавеитнал схема (а) и осиовнме хармггеристмки (д е) Д, = (( 1/(еС,Я ) + еС;г) ', Характеристики варикапа с барьерное) емкостью представлены на рнс. 8.11,6 и в.
Зависимости С,(е) приведены для у = 1/3, Ц2 и 1. Добротность варикапа согласно (8.3) возрастает с увеяичением смещения и обычно уменыиаетсл с увеличенном частоты и возрастанием температуры. Температурная зависимость Св()') силыю проявляется в области малых смещений„соизмеримых с (Р„. Козффициент перекрь(тия варикапов по емкости составляет обычно 3...5, а отдельных типов — до 1О. Управляемая реактгийность моя(етгбьггь полтчена искусственным путем Иацример, если на вход безынерйионноро усилительного злемента 1гТ подавать возбуждение со сдвигом фазы.на 90' по, отношению к внешнему входному напряжению, то ток )к будет сдвинут относительно напряжения Укз иг 90' и зк-. вивалентное сопротивление оказывается реактивным, а / его значение зависит от ко.
зффициента усиленна. Ца ф рнс. 8.12,л показана 'упрощенная схема реактивного транзистора, зквивалеитного нндуктивностн при фазосдвнгающих цепях (рис. 8.!2,0). При использовании фазосдвигяющих цепей (рис. 8.12,в) образуется эквивалентная емкость (условия работы: г «1„;У,»2,) 6 6 Рнс. 83 2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
