Петров Б.Е. Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах (1989) (1095875), страница 39

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 39)

Необходимое постоянное напряжение иа эмиттерном переходе обеспечивается подачей фиксированного смещения и = 1,5 В и автосмещеиия (иа резисторе Ю. 196 Напряжение источиика коллекториого питания Ео Ця I (1 + ш)= = 15 В, амплитуда модулирующего иапряжеиия иа коллекторе (Гп= = тЕо= 15В. Рассчитаем мощиость выходиого УНЧ. Постояииая составляющая коллекториого тока в режиме молчания !нев = !квжах/(1 + т) = 0,44 А. Мощиость, потребляемая от УНЧ выходиым каскадом передатчика, Рп 0,5 тэ (вояЕв = 3,3 Вт, Мощность, потребляемая от УНЧ предокоиечиым каскадом йередатчика, Р х!(1 + гя)э ся 0,45 Вт, поэтому УНЧ должеи обеспечивать выходиую мощиость, равиую примерио 4 Вт.

Помимо модуляции напряжением питания в передатчике могут быть применены и другие методы АМ, например изменением степени связи с нагрузкой или напряжения смещения. Использование указанных методов приводит к уменьшению требуемой мощности УНЧ, но ухудшает качество АМ, В последнее время получили распространение ключевые амплитудные модуляторы [18).

$5.5. Однополосные модуляторы В амплитудно-модулированном сигнале информация содержится в спектре боковых полос (см. рис. 5.3, б). Легко заметить, что прк зтом передается избыточная кнформация, поскольку все модулирующие частоты имеются в одной боковой полосе.

Если усложнить схему модулятора, чтобы получить только одну боковую полосу, можно добиться существенных преимуществ: 1) уменыпить мощность передатчика при той же дальности радиосвязи; 2) уменьшить полосу частот передаваемых сигналов, что позволит увеличить число каналов в одной линии связи; 3) увеличить отношение сигналшум в приемнике. Однополосные передатчики применяют в многоканальных связных станциях и в радиовещании. Для связных передатчиков диапазон передаваемых частот составляет 250 ... 3000 Гц, для вещательных — 100 ... 6000 Гц. Типичные значения несущей частоты 1,5 и 30 МГц, выходной мощности 1, 5, 20 и 100 кВт.

Однополосная модуляция осуществляется в маломощных каскадах с последующим усилением однополосного сигнала. Как правило, для получения однополосного сигнала применяют метод повторной балансной модуляции и фильтрации. Получение однополосного сигнала путем повторной балансной модуляции и фильтрации. Идея получения однополосного сигнала состоит в фильтрации АМ-колебаний.

К сожалению, она не реализуется по чисто техническим причинам. Дело в том, что к современным передатчикам предъявляются весьма жесткие требования по подавлению внеполосных колебаний. Как правило, требуется подавлг(уь колебания вне рабочей полосы до уровня — (60 ...80) дБ относительно мощности несущей частоты.

Если учесть, что фильтр должен иметь нулевое затухание в рабочей полосе и обеспечить требуемое подавление несущей частоты („, отстоящей от нижней грани- 195 цы передаваемого спектра на ЛР, то получим выражение для расчета крутизны ската (дБ/ %) частотной характеристики фильтра ж (,о( (5.16) 1ООЛР//а где й„о — относительный уровень побочных колебаний (вне рабочей полосы). Известно, что максимально достижимая крутизна скатов частотной характеристики фильтров а ,„ < 1000 дБ/% (у кварцевых фильтров). Из (5.16) найдем максимальную несущую частоту, кото- В Х$' гг В~ Г ' 1 лгал ВЧ В/ Вгаб ВЧ а/ Рис. 5.16.

Приициииальиые влектрические схемы оалаисиых модуляторов 197 рая допустима для эффективного подавления несущей частоты и второй боковой полосы; /„оы = а~,„100ЛР/( /г, а (. (5. 17) Подставляя сюда аыах = 1000 дБ/%; Л/с = 250Гц; я„ = — 60 дБ, получаем /„,х = 420 кГц. Чтобы осуществить однополосную модуляцию иа более высоких несущих частотах, применяют метод, заключающийся в следующем: 1) несущую частоту подавляют с помощью схемы балансной модуляции; 2) первую несущую частоту, поступающую на балансный модулятор, выбирают достаточно низкой, чтобы можно было эффективно фильтровать неиспользуемую боковую полосу; 3) полученную в результате балансной модуляции и фильтрации одну боковую полосу используют в качестве модулирующего сигнала для повторной балаисной модуляции; 4) осуществляют повторную фильтрацию и, если вторая несу,щая еще не равна требуемой, применяют третью балансную модуляцию и фильтрацию.

Балансные модуляторы. Простейший балансный модулятор— это двухтактный амплитудный модулятор на полупроводниковых диодах (рис. 5.16, а). Несущая частота подводится к обоим плечам схемы в одинаковой фазе, а модулирующая частота — в противофазе. В этой схеме балансная модуляция осуществляется за счет нелинейности ВАХ диодов УО„Юв. При воздействии на диод колебаний двух частот в„и й в спектре выходных колебаний появляются комбинационные частоты оэ„л- !1, в то время как несущая частота пропадает, поскольку диодные токи частоты в„протекают через нагрузку в противоположных направлениях.

Га-Е Е„Е а/ ге-е ге„е Га-Е й~Е ф Рис, 5.17, Спектры выходиых колебаиий балаиеиых иодулиторои При идентичности ВАХ диодов и аппроксимации их многочленом третьей степени ! = аа + ахи + авиа + папа спектр выходных колебаний имеет вид, представленный на рис. 5.17, а. Предполагается, что напряжение на первом диоде и' = (7 + -1- У„соз м„1+Уя соз И, напряжение на втором диоде и" = = и,+иа ы„! — ия И. Достоинством балансного модулятора по схеме рис, 5,16, а является простота, недостатком — наличие побочных спектральных составляющих в выходных колебаниях. Чаще применяются балансные модуляторы с более ачистыма выходным спектром, выполненные по схеме рис.

5.16, б. Легко видеть, что эта схема представляет собой объединение двух модуляторов рнс. 5.16, а, включенных по двухтактной схеме. Спектр колебаний на выходе модулятора по схеме рис. 5.16, б изображен на рнс. 5.17, б. При балансе в схеме рис. 5.16, б удается получить подавление несущей частоты на 40 дБ относительно мощности боковых составляющих. При этом суя 0,1 (7,; й = (3... 5)73, где 5 — крутизна ВАХ диода в открытом состоянии (И вЂ” сопротивление резисторов, обеспечивающих идентичность плеч модулятора).

Часто для подавления несущей частоты применяют типовые ингегральные схемы перемножнтелей частоты. Функциональная схема одиополосного модулятора приведена на рис. 5.18. Преобразование спектра по мере прохождения сигнала по модулятору поясняет рис. 5.19. На первый балансный модулятор поступает модулирующий сигнал, имеющий спектр частот Р,„м ...г „. После первого фильтра выделяется сигнал, спектр которого имеет ту же ширину, но сдвинут по оси частот на первую несущую ~„,.

При повторной балансной модуляции разность частот Рис ЬЛ8. Функциональная схема одиоиолосиого модулятора Р у 2 ,у ,т Гл 'Глял уаг~г 4 д Увт'Ггв1в Гат'Е У Рис. 8.19, Преобрааоваиие сиектра в одиоиолосиом мо. дуляторе между боковыми полосами получается приблизительно равной 22„„ т. е. существенно больше, чем на выходе первого модулятора. Частота у„, должна удовлетворять неравенству у„, ((иглах, где ~и гаах определяется (5.17).

й 5.6. Угловая модуляция При угловой модуляции амплитуда несущих колебаний остается постоянной, а информация содержится в изменениях частоты го (2) или начальной фазы ~р (2). Если под действием модулирующего сигнала изменяется частота го, то модуляция называется частотной (ЧМ). Если же модулирующий сигнал воздействует на начальную фазу гр несущих колебаний, модуляция называется фазовой (фМ). Название «угловая модуляцияв связано с представлением модулированных по частоте или фазе колебаний в виде вектора, вращающегося с частотой го (2), носителем информации является изменение фазового угла ф ® этого вектора. Переменное напряжение с модулированной частотой нли фазой записывают в виде и = (2 соз ф (2), где У вЂ” амплитуда; «р (1)— мгновенная фаза (фазовый угол).

При фазовой модуляции, так же же как и при частотной, мгновенная частота колебаний является функцией времени, причем гв (2) = 44ЙК Частотная модуляция. Если полагать, что модуляция осуществляется одной гармоникой, то при частотной модуляции мгновенная частота несущих колебаний го (1) = го + Ьгод соз ЙГ, (5.18) где от„— средняя частота; Лсок — девиация частоты; 1к — частота модулирующих колебаний. Мгновенная фаза ф (1) = ) со (1) д1(для простоты записи постое янную интегрирования считаем равной нулю). Подставив сюда (5.18), получим ф (1) = ох„г + М з(п И, где М =Л<о„)и (5.19) — индекс частотной модуляции.

Отсюда мгновенное напряжение при ЧМ и (1) =У сон (нт„1+ М и 1п И). итие х и т)а ~аик с)) 'тса Рнс 5,2ц Динамияеские модуляционные характеристики частотных (а) и фазовых (о) модуляторов При фазовой модуляции мгновенная фаза колебаний ф (1) = = се„1+ Ф з!и' И, где ы„( — мгновенная фаза немодулированных колебаний; Ф вЂ” индекс фазовой модуляции. Мгновенная частота со(1) =д$/с)(=от„+ 1кФсоз И, 11Ф= Лоти где (5.20) — девиация частоты.

Мгновенное напряжение и (1) = Ух соз (от„1+ Ф з(п И). Сравнивая выражения для ф (1), от (1) и и (1) при ЧМ и ФМ, замечаем, что при гармоническом модулирующем сигнале не сушествует разницы между обоими видами модуляции. Различие между ЧМ и ФМ проявляется в случае, когда модулирующий сигнал занимает спектр частот г „...

Характеристики

Список файлов книги