Файл: 1 Классификация и физический механизм работы вч и свч генераторов.docx

Яндекс.Директ

 

(2.12)

Наибольший интерес представляют выражения (2.10) и (2.12). Переходя в них к циклическим частотам, получим:

амплитуда девиации частоты при ФМ

 

; (2.13)

амплитуда девиации фазы при ЧМ

 

(2.14)

 

Выражение для мгновенного значения амплитуды ЧМ(ФМ) сигнала при модуляции одним тоном выглядит следующим образом:

 

(2.15)

 

где U_н – амплитуда ВЧ сигнала без модуляции (М=0);

I_к (М) – функции Бесселя порядка К от аргумента равного индексу модуляции М.

Из выражения (2.15) следует, что спектр симметричен (к = ); имеет линейную структуру (соседние составляющие отстают друг от друга на одну и туже величину ); амплитуды составляющих спектра определяются функцией Бесселя.

Теоретически спектр ЧМ колебания бесконечно широк, но, учитывая монотонное убывание боковых, его можно ограничивать в пределах полосы, определяемой как:

 

П_чм=2F (1+M+ ). (2.16)

 

Для радиовещательных РПДУ с ЧМ максимальная девиация частоты установлена 50 Гц и верхняя граница спектра звукового сигнала F=15 кГц. При этом индекс частотной модуляции М= .Тогда требуемая полоса пропускания составит около 180 кГц, что в шесть раз больше аналогичного параметра при АМ (П_ам=2F_макс). Это обстоятельство заставляет использовать ЧМ(ФМ) только в таких ёмких диапазонах, как УКВ, ДМВ и СМВ.

В системах низовой радиосвязи часто применяют узкополосную ЧМ, имеющую индекс модуляции М 1 и кГц. По своей спектральной характеристики и помехозащищенности она практически не отличается от АМ.

Способы осуществления ЧМ

 

Частотный модулятор изменяется обычно представляет собой транзисторный LC-автогенератор, частота которого под действием модулирующего напряжения с помощью варикапа. Упрощенная (без цепей питания) схема модулятора представлена на рисунке 2.9, а. На этой схеме показаны только реактивные сопротивления, от которых в основном зависит частота колебаний, возникающих в АГ. Элементы С₁, С₂, С₃ и L образуют колебательный контур трехточечного АГ. Конденсатор С₄ для тока ВЧ включен последовательно с варикапом, чтобы разделить постоянные напряжения на варикапе и коллекторе транзистора, а при С

---

₄ соизмеримой с С_В, обеспечить при необходимости частичное подключение варикапа к контуру АГ.

На рисунке 2.9, б представлены характеристики варикапа С_В(е) и действующие на нём напряжения.

Напряжение на варикапе e =Eo+ e , где Е₀-напряжение смещения, соответствующее режиму молчания или “телефонной точке” модуляционной характеристики; е – мгновенное значение переменной составляющей напряжения;

 

Рис.2.9 Упрощенная схема АГ

с ЧМ при помощи варикапа (а),

характеристика варикапа и

действующие на нем напряжения(б).

 

 

Выражение для генерируемой частоты может быть представлено в следующем виде:

 



 

где - относительное смещение центральной частоты при модуляции; - девиации основной частоты модуляции и её гармоник, которые определяются параметрами варикапа, схемы, режимом.

Из приведенного выражения следует, что при ЧМ имеют место два нелинейных явления: изменяется значение центральной частоты на ; возникают нелинейные искажения по второй К₂= и третьей К₃= гармоникам (искажения более высоких порядков малы). Сдвиг центральной частоты объясняется в основном нелинейностью С_В(е); при модуляции приращение ёмкости в положительный полупериод С⁽⁺⁾ оказывается больше чем уменьшение её на С^(-) в отрицательный полу период модуляции (см. рисунок 2.9,б).

Среднее значение ёмкости возрастает, а частота генератора w понижается. Сдвиг зависит от U_Ω и может быть уменьшен только с помощью линеаризации статической модуляционной характеристики и нелинейного предыскажения модулирующего
сигнала.

---

На рисунке 2.10 представлены основные характеристики для ЧМ (ФМ).

 

 

Рисунок 2.10 Основные характеристики при ЧМ (ФМ) модуляции;

а-статическая модуляционная; б-амплитудная динамическая модуляционная;

в-частотная динамическая модуляционная.

 

На рисунке 2.11 приведена схема кварцевого АГ управляемого по частоте.

В этой схеме КвР используется на частоте последовательного резонанса, как правило, на основной гармонике.

 



Собственно АГ здесь выполнен по схеме Клаппа, причём ёмкость варикапа является компенсирующей в цепи индуктивного сопротивления, создаваемого L₁. Такие АГ обладают несколько пониженной стабильностью генерируемой частоты и не позволяют обеспечить большую девиацию частоты. Поэтому прямые способы осуществления ЧМ в кварцевых АГ находят применение в основном в РПДУ низовой связи. Для повышения стабильности средней частоты применяются системы автоматической подстройки частоты (АПЧ). Получение ЧМ с помощью ФМ (косвенный метод ЧМ) позволяет осуществить управление ВЧ колебаниями не в АГ, а в последующих каскадах, что создаёт хорошие предпосылки в обеспечении высокостабильной работы АГ с КвР. Структурная схема косвенного метода приведена на рисунок 2.12. Преобразование ФМ в ЧМ идет на основании формулы (2.13),
(см. таблицу 1.).

 

Получение ЧМ с помощью ФМ

Практикуется и в РПДУ низовой связи.

 

Рисунок 2.12 Косвенный метод ЧМ.

Фазовая модуляция. Способы осуществления

Настоящее время наиболее широко применяются два способа получения ФМ. Один из них состоит в расстройте контура усилительного каскада. Второй способ – использование фазовращающих цепей, выполненных в виде RC-, RL-, LC-цепочек либо в виде мостовых схем. Кроме того, в диапазонах СВЧ применяют фазовращатели проходного и отражательного типов, где используется свойство изменения фазы коэффициента передачи при изменении сопротивлений нагрузки линии.

---

На рисунке 2.13 представлена схема фазового модулятора, в котором ФМ осуществляется путём расстройки контуров с помощью варикапов. Для увеличения индекса модуляции варикапы подключены ко всем трём контурам усилителя. Изменение резонансной частоты контура усилителя изменяет фазу ВЧ колебаний в контуре в соответствии с его фазовой колебательной характеристикой. В пределах полосы пропускания контура фаза изменяется от –45 до +45, а амплитуда выходных колебаний – от 1 до 0,707, что указывает на паразитную АМ с изменением амплитуды на 30%.

 

 



 

Изменение фазы сигнала связано с расстройкой одиночного контура относительно резонансной частоты соотношением

tg ,

где Q- добротность контура. При 30⁰ можно принять

На рисунке 2.14 показан модулятор состоящий из пары связанных контуров.

Такой модулятор предназначен для работы на частотах нижней части СВЧ диапазона порядка сотен МГц. Ёмкость каждого контура складывается из ёмкости варикапа и последовательно включённого с ним конденсатора, который используется для подстройки контура. В качестве контурной индуктивности использован заземлённый на одном конце и разомкнутый на другом отрезок полосковой линии длиной меньше четверти волны. Параметры схемы можно подобрать так ,чтобы при изменении Δφна ±60º амплитуда напряжения на нагрузке
изменялась в пределах единиц процентов.



В последнее время в связной аппаратуре часто применяют фазовые модуляторы в виде управляемых простых RLC – фазовращателей (рисунок 2.15).

Если выбрать C=1/(2ω0²L), то коэффициент передачи этой цепи на частоте ω0

Импульсные источники питания1 канал. 3 А/5 А/6 А/10 А/20 А/30 А. Со склада. ГосРеестр. Помощь в выборе. Звоните!О компанииСкачать каталогПоверка/калибровкаСпецпредложения, скидкиeliks.ruСкрыть рекламу:Не интересуюсь этой темойТовар куплен или услуга найденаНарушает закон или спамМешает просмотру контента Спасибо, объявление скрыто.

Разработка электроникиРазработка, изготовление опытных образцов, мелкосерийное производство.lrm.ruСкрыть рекламу:Не интересуюсь этой темойТовар куплен или услуга найденаНарушает закон или спамМешает просмотру контента Спасибо, объявление скрыто.

Генераторы сигналов KeysightРеволюционная технология Trueform. Гарантия 3 года. В наличии на складе в Москве.Серия 33500BСерия 33600Аeriscom.ruСкрыть рекламу:Не интересуюсь этой темойТовар куплен или услуга найденаНарушает закон или спамМешает просмотру контента Спасибо, объявление скрыто.

Преобразователь частоты ONI M680Широкий ассортимент надежных моделей для насосного оборудования. От 0,75 кВoni-system.comСкрыть рекламу:Не интересуюсь этой темойТовар куплен или услуга найденаНарушает закон или спамМешает просмотру контента Спасибо, объявление скрыто.

---

Яндекс.Директ

 

K=(R+jωL)/(R+jωL+1/jωC)=(R+jωL)/(R-jωL),

 

т.е. при любом R модуль |К|=1 и паразитной АМ не будет, а фаза будет меняться φ=2 arctg(ω0L/R). Если R изменять от 0 до ∞, то фаза будет изменяться на 180°, однако анализ работы этой схемы показывает, что при глубине модуляции резистора

mR=ΔR/Rср

обеспечивается меньшая девиация:

Δφmax=0,5(φmax- φmin)=0,87 mR

и будут иметь место нелинейные искажения фазовой модуляции

(Кни)чм =mR/4.


Например, при mR =0,6 Δφmax=0,52 рад, (Кни)фм=7,5 %, а (Кни)чм=15 %, что уже превышает норму для РПДУ низовой связи. В качестве управляемого сопротивления удобно использовать полевой транзистор или варикап.



На рисунке 2.16 приведена схема активного мостового фазового модулятора, применяемого на радиостанциях первичной связи. Нагрузки R1 и R2 в коллекторе и эмиттере транзистора VT обеспечивают два одинаковых по амплитуде и противофазных напряжения, которые приложены к двум другим плечам моста R3 и цепи LCв. Схема обеспечивает девиацию до 50º-60º при хорошей линейности и малой паразитной АМ.



 

Часть 3. ТЕЛЕГРАФНАЯ РАБОТА. ФОРМИРОВАНИЕ РАДИОСИГНАЛОВ В ПЕРЕДАТЧИКАХ ЦИФРОВОЙ СВЯЗИ

 

Телеграфная работа, называемая манипуляцией, является частным случаем модуляции. Термин “модуляция” мы относим к непрерывному (телефонному) сигналу, а термин “манипуляция” будем относить к дискретному (телеграфному) сигналу. Передача дискретной информации (в простейшем случае радиотелеграмм) методом АМн (манипуляция) явилась исторически первым способом радиосвязи. Обычно для манипуляции используется та же телеграфная аппаратура, что и в проводной связи.

 

Амплитудная манипуляция

Скорость передачи телеграфных (ТЛГ) сигналов принято характеризовать числом Бод В, т.е. числом элементарных посылок в секунду. Диапазон скоростей манипуляции широк: от 20 Бод при ручной работе с помощью ТЛГ ключа (ключа Морзе) до 300 Бод при использовании автоматической, скоростной аппаратуры. Обозначим через τ длительность элементарной посылки, т.е. длительность прямоугольного импульса или паузы между импульсами (рис. 3.1).

---