Теоретические основы построения модуляторов и демодуляторов (стр. 3 из 7)

,

, (19)

.

Решая систему (19), получаем

, (20)

. (21)

Так как схема предназначена для компенсации только активной составляющей проводимости, целесообразно в качестве регулирующих использовать элементы с чисто активным, емкостным или индуктивным характером проводимости

.

Рассмотрим возможность использования в качестве

активной проводимости , реализуемой на основе ПТ. При соблюдении условия (17)

. (22)

На основании (20)-(22) определяем величины, входящие в (18):

, (23)

, (24)

, (25)

где

. (26)

Подставляя (23)-(26) в (18) и учитывая (16), находим реализуемую отрицательную активную проводимость, компенсирующую проводимость колебательного контура

. (27)

При условиях

и , легко выполнимых на практике, выражение (27) упрощается

. (28)

Погрешность, допускаемую при данных ограничениях, оценим на основании сравнения соотношений (27) и (28)

. (29)

Если предположить, что в рабочем диапазоне частот усилитель не будет иметь фазового сдвига (

), то выражение (29) упрощается

. (30)

При неограниченном уменьшении входной проводимости усилителя по сравнению с проводимостью колебательного контура (

) погрешность (30) реализации отрицательной активной проводимости

(31)

и схема (см. рис.9) позволяет получить высокую линейность компенсации проводимостей резонансного контура в широком диапазоне изменения его активной составляющей, связанной как с перестройкой по частоте

(15), так и с изменением основных параметров (L,C).

При использовании управляемой проводимости (8.260) в виде емкости (

) реализуемая отрицательная активная составляющая проводимости по аналогии с (28)

. (32)

Для реализации схемой (см. рис.9) отрицательной проводимости необходимо в (32) обеспечить

.

Проведенный анализ для случая

показал, что схема, представленная на рис. 9, ведет себя так же, как и при (32). Однако при реализации этого варианта в интегральном исполнении имеются трудности, связанные с проблемой индуктивности в микроэлектронике [1].

3. Прецизионный амплитудный модулятор

Совмещение функций генерирования и модуляции по амплитуде или частоте колебаний в автогенераторе нецелесообразно, так как это приводит к неконтролируемому повышению нестабильности частоты, которую стремятся уменьшать всевозможными средствами, включая термостатирование автогенератора. В связи с этим данные операции разделяют, оставляя функцию генерирования колебаний в автогенераторе, а функцию модуляции колебаний осуществляют с помощью отдельных амплитудных или частотных модуляторов, что определяет необходимость совершенствования их схемотехники.

Построение амплитудных модуляторов, работающих на относительно низких и средних частотах c использованием ПТ и ОУ, а также перемножителей сигналов, рассмотрено в работах [1,3].

Широкополосный амплитудный модулятор, способный работать на высоких (сотни мегагерц) частотах, может быть реализован на основе схемы ШУН (рис. 10) с симметричным выходом и управлением высокочастотного (несущего) сигнала

путем изменения тока ГСТ под влиянием низкочастотного (модулирующего) сигнала , так как коэффициент передачи ДУ линейно связан с величиной этого тока.

Для изменяющегося во времени тока ГСТ

амплитудного модулятора, представленного на рис.10, в котором модулирующий сигнал подается в его токозадающую цепь через повторитель сигнала на ОУ1, можно записать:

, (33)

где

, и - напряжение питания отрицательной полярности, напряжение база-эмиттер БТ Т3 и постоянная составляющая тока ГСТ

. (34)

Выходное симметричное напряжение модулятора с учетом (33)

, (35)

где

- изменяющаяся во времени t крутизна БТ дифференциальной пары Т1, Т2.

Рис. 10. Прецизионный амплитудный модулятор

При входных синусоидальных сигналах

, (36)

, (37)

где

, и , - амплитуды и частоты соответственно несущего и модулирующего сигналов,

выходное напряжение (35) модулятора приобретает вид амплитудно-модулированного колебания

, (38)

где

и m – амплитуда несущей и глубина модуляции с учетом (34) сигнала с АМ,

, (39)

. (40)

Как следует из формулы (39), коэффициент передачи по несущей

(41)

соответствует коэффициенту передачи ДУ, амплитуда неискаженного выходного сигнала которого не может превышать удвоенного значения падения напряжения на резисторе нагрузки

в режиме покоя. Следовательно, максимальный уровень несущей на симметричном выходе модулятора должен удовлетворять условию

, (42)

при этом уровень входного сигнала (36) может быть не выше удвоенного температурного потенциала

. (43)

Амплитуда модулирующего сигнала (37) при непревышении стопроцентной глубины модуляции (

), как видно из формулы (40), должна быть на напряжение база-эмиттер третьего транзистора меньше напряжения источника питания отрицательной полярности

. (44)

Амплитуду сигнала (44) можно получить на выходе повторителя сигнала (рис.10) при тех же питающих напряжениях ОУ1, что и модулятора в целом. Если требуемый ток

превышает допустимый выходной ток используемого ОУ1, то целесообразно в токозадающей цепи ГСТ ток уменьшить, выбрав номиналы резисторов и из соотношения , и рассчитать номинал резистора , исходя из формулы (34),