Шахгильдян В.В. Радиопередающие устройства (3-е издание, 2003) (1095866), страница 81
Текст из файла (страница 81)
Схема реактивного транзистора (и) и фатосдвиппопгие цепи, обеспечивающие реалнзацнго экв~щалентного индуктивного (б) и емкостного (е) сопротивления коллекторноя цепи 403 и обеспечивается сдвиг фазы (/яэ примерно 90' по отношению к (/кэ. Меняя токи, напряжения и усиление активного прибора, можно легко создавать искусственные уп)хавляемые реактивности различных значений, разных знаков н с большими ййэффициентами перекрытия (управления). Реактивный транзистор, нспользуемвгй в возбудителе ЧМ передатчика [42[, обеспечивает значительэю бельм)ую девиацию частоты и меньшие искажения, чем варикап. Широкополосная ЧМ может быть реализовала в автогенераторе на транзисторе в схемах с запаздывающей обратной связью [40, 62[ с помощью управления временем задержки (или фазовым углом) в цепи обратной свйзи (см.
гл. 4). При этом уснлительйая часть алтогенератора не должна иметь выраженных резонансных свойств и определять значение генерируемой частоты; усилитель может быть широкополосным, апериодическим. Тогда генерируемая. чадила, определяемая балансом фаз, зависит в основном от угла обратной связи уос. Такой модулятор обеспечивает, например, в пределах 30...120 МГц высокую линейность СМХ (К„„< 0,1%) при крутизне более 200 МГц/В, а в полосе 20+20'МГц дифференуцияльное усиление менее'3% н неравномерность ГВЗ менее 3 нс [62[. Основной неяостаток таких модуляторов — значи. тельная температурная Вестабильность частоть)ээгго в настоящее время может бьг~ь устранейо тер)яосгатированием автЬУемератора И цримене'иием систем АПЧ'(см, 6 6.4).
'Подебные модуляторы йачиншот применять в аппаратуре РРЛ н космических систем связ». 8,3. ЧАСТО~НОЯ))4ОДУЛЯДИЯ В ДЯТ[)ГЯУР,~~ОРАХ С 1Я)84[3)Ц6~.ВДРНКАПА Частотный' модулятор'обычно' представляет собой транзисторный Х.С-автогенератор', частота которого изменяйФся поддействием Молулирующего напряжения с помощью варнкапл. Запрошенная (без цепей питания) схема модулятора представлена ларис. 8.13хх На этой схеме показаны только реактивные сопротивления( от которых в основном зависит частота колебаний, возникающих в ввтогенераторе. Элементы Сп Сз, Сз Й Ь обРазуют колебателйиъ$Й кон'гУР 'гРехточечного автогене ратора, необходимость их:вкшцчения рассматривалась в гл.4. Конденсатор .С„ля тока РЧ включен последовательно с варикапом, чтобы раздвлить постоянные навряжени» иа варикапе,п коллекторе транзистора,'а при Сх, соизмеримой- с С,; обеспечить при необходимости частичное подключение варикапа к контуру автогенератора,, Зависимость частоты колебаний а от модулирующего напряжения еп описывается системой уравнений: С, = /',(е) = Со(4 + е/ар,)"; (8.4) С„= / (е) = [(С, + С )/[С(С, + С ) + С С [+ 1/С, + !/С ) '; (85) Рис.
а!3. у автотенерат моши варин Рисписв Вев ющие иа нем г. (8.6) (8.4)о"р'~ ' -р р. «у, и„~„.. ", ' ливает зависимость полной'емкости кфлебательного контура.С„от С„ (8.6) — формула Томсона — определяет резонансную частоту «окура. Использование этой формулы означает, что райматрнвается случай, когда, во-первых, в автогенератрре выполняютсд дсе уСловйм; Нри которых частота колебаний автогенератора близка к резонансной частоте КОНтура (СМ, Гл.
4); ВО-ВтпрЫХ, антНВНЫЕ ПвтсрнсВ дснууре,наЛЫ И резонансная частота может определяться без их учета. Определить интересующую заинсимость а, иЯе) можно подстановкой уравнений (8.4) и (8.5) в (8.6): Напряжение на'варикапе е = Е, + Ье, где Ет — напряжение смещения, соответствующими редсиму молчания или «телефонной точке» модуляционной характеристики; Ле — мгновенное значение переменной составляющей напряжения; е = Е, + У„сомсь~ + Уосоэй1.
(8.7) На рнс. 8.! 3, 6 представлены характернстйка С,(е) согласно (8.4) для 7 = 0,5 и действующие на нем~ напряжения (8.7).;Подставляя (8.7) в (8.4) и решая совместно с'(8.5) и (8.6), можно получить относительно генерируемой частоты из=езе(! -Ь )+Лсе,соей~+ Ье соэ(2й~+у ) + (8.8) + Лог,сов(ЗИ! + фз) + -. гдето — относительное смещение центральной частоты при модуляции; Левы осот, Лв, — девиации основной частоты модУллции и ее гаРмоник, которые определяются параметрами варикапа, схемы, режимом и в общем виде приведены в (39, 40]. Из (8.8) следует, что при ЧМ имеют место два нежелательных явле- НИЯ: ИЗМЕИЯЕтСЯ ЗНВЧЕНИЕ ЦситРаЛЬНОй ЧаСтстЫ На Лево, ВОЗНИКаЮт НЕЛИ- нейные искажения по второй К = Ьв /Ьа, и третьей Кз = Лм Ног, гармоникам (иска)кения более высоких порядков малы).
Сдвиг центральной частотз!м.объясняется в основном нелинейностью С,(е); при модуляцин' прнтпвщение емкости в положительный полупериод ЬС4'! оказывается больше, чем уменьшение ее ЬС4 ! в отрицательный полупериод модуляции (см. рис. 8.13,0). Среднее знае!ение емкости возрастает, а частота генератора в понижается. Сдвиг 4!ф1, Зависит от Уп и может быть уменьшен только с помощью лимеарийац!4и статической модуляционной характеристики и нелинейного предыскажения модулирующего сигнала. Варикап может подключаться к контуру автогенератора параллельно (рис.
8.14,а и 6), последовательно (рис. 8.14 в и д) и комбинирование с частичиьим включением (рис. 8.14, г). При этом следует учитывать, что в реальных схемах всегда имеется начальная емкость контура Сз. Для параллельноговкпючения варикапа (см. рис, 8т14,б) нз (3.8) можйо получить соотношения '~геев =, 0.5У(1 + Сз/СтУ~ Ус/(ф + Ет)' ' (8 9) К, ='ОМ(2(1!у+ !) (т+.С,!С,)-'оп(,. (8.!О) При Посладовательном включении варикапа в контур (см: рис.8.14,в) справедливы соотношения Ско!Щ ет О,М1+ С/Се) УФф„+ Е ); ' ' ' ' (8.11) К'='0,23(1+ 2(1!у- !)'(р+ С,1С)1Ско!га,.о 'к (8.
! 2) Са Са с» с, с са св а! 42 В г~ ер Рне. 8.! 4. Варианты способов монотонна варнкапа в контур автотенератора Обычно необходимо обеспечить заданную девиацию Ьв, тогда из (8.9) и (8.! 1) при определенных параметрах схемы можно найти необходимую амплитуду Уп. Для уменьшения искажений следует в первой схеме уменьшать С, а во второй — увеличивать С4, в обоих случаях схема приближается к идеальному случаю (см. рис.8.14,а). С энергетической точки зрения влияние управляемой реактивности на частоту автогенератора определяется относительным значением реактивной мощности контура, приходящейся надолю УР.
Из(8.10) и (8.12) следует, что искажения можно уменьшить, используя варикапы со сверх- резким переходом (уЯ). Применение ' варикапов с резким переходом (у = 0 э1 увеличивает искажения в 3 раза. Уменьшению искажений способствует выбор меньшей величиньг Щ,.так как при этом нужная девиацияба обеспечивается при меньшей амплитуде Уп. Ограничения в этом направлении возникают при увеличении температурной нестабильности частоты ( см.
рис. 8;11,0) и необходимости работы с запертым переходом (У + Уп) < )Ц. В тоже время должно выполняться условие (!Е,! + У„+ У,) < У „. Значение У определяется из расчета автогенератора и действующих на элементах контура напряжений, обычно У„~ (0,1...0,2)(ф„+ Е,). Следует учитывать также, что с увеличением коэффициента включения варикапа в контур автогенератора ухудшается стабильность частоты из-за влияния ТКЕ варикапа (обычно у варикапов ТКБ = = !О 4...10 з град ', а также возрастают шумы и ухудшается защищенность от интегральных помех, возникающих из-за нестабильности, пульсаций, паводок по цепям смещения и управления емкостью варикапа.
Из этих соображений можно определить максимальный коэффициент включения варикапа [59]. Стабильность частоты и требуемые искажения обеспечивают с помощью дополнительных мер: введением системы АПЧ, коррекции и предыскажений (см. $ 8.4). Обычно в ЧМ генераторах с Л~l~= 10 ' рекомендуется режим варикапа: Е, м-5...10 В; У = 1...5 В; Уп = 0,5...2В. Частотная модуляция кварцевого автогекерптора имеет противоречие: с одной стороны, частота автогенератора стабилизируется от влияния внешних воздействий кварцевым резонатором, а с другой стороны, следует изменять частоту по закону модуляции. Принципы построения и схемы кварцевых автогенераторов разнообразны, но подавляющее большинство из них выполняется по осцилляторным схемам, где кварц играет роль индуктивности контура автогенератора, при этом генерируемая частоза оказывается между частотами последовательного ез, и параллельного сае резонансов кварца — ближе к первому (см.
гл, 4). Поскольку параметры кварцевых резонаторов таковы, что С, » С, разница между частотамн, /зго = гцз-оу, мала и определяется соотношением Ьгп/пу„, = (оуь — еу()/еу( ы 0,5 Скв / Со, (8.13) что составляет 1О '...1О '. Изменение частоты кварцевого генератора возможно, но в еще меньших пределах, т. е. Ьто„/(о < О,З/з(в/оукв и составляет (2...3) 1О '. Для некоторых областей применения, ЧМ, например подвижной связи в МВ диапазоне, где необходима, /(санация ф' 3...5 кГц, при ,/' е > 30 МГц и ф',/ ~ „< 2 1О ' Осуществление ЧМ в кварцевом генераторе оказывается приемлемым, кроме того, можно увеличить б(/; применив умножение частоты в тракте рередатчика. Управляеиую реактивность следует подключать к элементу контура, определяющему главным образом рабочую частоту т'.
е. к кварцевому резонатору, последовательно или параллельно. На рис.8.15,а показаны четьфе воймож:ных варианта подключения управляющей емкости: С„нли индуктивности (,у к кварцевому резонатору, а на рис 8.15,б — влияние этих вариантов на резонансные частоты крарца н возможную девиацию частоты г5сп: подключение С„параллельно резонатору понижает частоту параллельного резонанса и уменьшает х5(в; последовательное включение С„повышает частоту последовательного резонанса сз, и также уменьшает Ьгв; ' последовательное включение г( понижает частоту послед(эвательного резонанса пзг и уве,пичнвает /)ву;, параллельное включение Еу повышает (ее и также увеличивает Ьгв, однако мало влияет на характеристику Х„(пу) в области последовательногорезонанса,вблйзи которого йаходнтся рабочая частота(с,.
е Лы 8 „ и/ 'гве в й()-..' о Ю Рис. 8. ) 5. Варианты способов подкпгочсния управпясмых реактивностей к кварцевому ре- зонатору (и) и их впняиие иа частоты резонансов кварцевого резонатора (6) Ьагсв„м 0,25(! - ът) (Ске т' Са т)(7пг(срк + лт); (8. ! 4) '0'5+ (! чг)Со гС (! — ч„) С'С„в ' (8.15) где ч„= (оэ, — ю,)/((пс — (и,) — нормированная частота. Из (8. ! 4) н (8.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
