Амплитудалық модулятор.

АМ тербелісінің спектрі (7.5) 7.1 суретте көрсетілген. Спектр ені екі еселенген модуляция жиілігіне тең: ∆f_AM=2F тасымалдаушы тербелістің амплитудасы модуляция кезінде өзгермейді, жанама жиіліктердің амплитудаларының тербелісі (жоғарғы және төменгі) модуляция тереңдігіне, яғни x модульдеуші сигналдың амплитудасына пропорционал. m=1 кезінде жанама жиіліктер амплитудасының тербелісі тасушының жартысына тең (0.5U₀). x(t) бірінші сигналы x амплитудасы және Ω модуляцияның жиілігімен сипатталады. Модульденген тербелісте бірінші сигнал туралы ақпарат жанама жиіліктерде сақталады: U_ж=U_m амплитудаларында; x-ке пропорционал амплитудада және Ω тең болатын тасымалдаушышыдан жанама жиілікке дейінгі аралықта тасымалдаушы тербеліс ешқандай ақпарат сақталмайды және модуляция процесі кезінде өзгермейді. Сондықтан, тек қана тасымалдаушысыз екі жақ жолақ байланыс жүйесінде іске асатын жанама жолақтың берілісімен шектелуге болады. Әрбір жанама жолақ бірінші сигнал туралы толық ақпаратты сақтағандықтан, тек бір жолақ берілісін іске асыруға болады. Қорытындысында бір жақ жолақ тербелісі пайда болатын модуляция біржолақты деп аталынады. ЕЖЖ және БЖЖ байланыс жүйелерінің ерекше қасиеті, таратқыштың барлық қуатының тек, сигналдың жақ жолақтарын таратуға жұмсалуы. Бұл байланыстың сенімділігін және қашықтығын арттыруға мүмкіндік береді. Сонымен бірге бір жолақты модуляция кезінде модулденген тербелістің спектрі екі есе азаяды. Бұл сәйкесінше, берілген жиілік жолағындағы байланыс жолымен тасымалданатын сигналдардың санын көбейтеді. Тәжірибеде сызықсыз модулятор элементі ретінде транзистор қолданылады. Модульденетін жоғары жиілікті кернеуді сызықсыз элементтің кіріс тізбегі арқылы береді. Модульдеуші сигналды әртүрлі электродтардың кірісіне еңгізеді: базаның немесе коллектордың тізбегі. Транзистордағы базалық модуляция схемасын қарастырамыз

7.2 Сурет - Транзистордағы базалық модуляция сұлбасы

Базадағы кернеу ығысуынан бөлек, жұмыс нүктесінің күйін анықтайтын, жоғарғы және төменгі жиілік тербелісін білдіреді.

. (7.6)

Мұнда u₁ = U₁ cos ω₀t жоғарғы жиілікті кернеу; u₂ = U₂ cos Ωt - модулдеуші төменгі жиілікті кернеу. 7.3 а-в суретінде құралдың сипаттамасы бойынша i_к=Ф(u_б) проекция әдісімен i_к –нің уақытқа байланыстылығы тұрғызылған. Коллекторлық тоқ бір-бірінен I_max биіктігі және қиылуы бұрышымен өзгешеленетін импульс тізбектілігін көрсетеді. Егер осы жеке импульс тоғын, жоғарғы жиілік периодында Фурье қатарына жіктесек, онда тұрақты құраушыны және жоғарғы жиілік гармоникасын аламыз.

ω₀ жиілігінде орнатылған контурдағы кернеу, тек бірінші гармоникамен құрылады. i_k1=I_k1cos ω₀t: u_вых=i_k1R_э=I_k1 R_эcos ω₀t.

Токтың импульсінің және енінің өзгеруі, уақыт өте келе Ω төменгі жиіліктегі, I_к1 амплитудасының өзгерісіне әкеліп соғады. Сондықтан шығыс кернеу амплитуда бойынша модульденген болады

7.3 Сурет– Амплитудалық модуляция

E_б, U₁ және U₂ шамаларымен анықталатын модулятордың жұмыс істеу режимін, барлық лездік мәндері транзистор сипаттамасының сызықты аумағында орналасатындай етіп, алмау керек. Егер бұл шарт орындалмаса, коллекторлық тоқ сияқты түрге ие болады, i_k жоғарғы жиілік құраушысының амплитудасы тұрақты болады да, ақырында шығысындағы кернеу модульденбейді. Модуляцияны іске асыру кезінде орама АМ тербелісінің бұрмалануы мүмкін. Оның болмауын қамтамасыз ететін i_k,(U_б) тікелей беріліс сипаттамасымен бұрмаланудың шамасын бағалау және жұмыс режимін таңдау мүмкін емес. Бұны шешу үшін модулятор жұмысының басқа жолын қарастыру қажет. U_б кернеуін төменгі жиілікпен өзгертіп, жоғарғы жиілікті тербелістің U₁ қосындысы және U_б(t)=E_б+U₂(t) кернеу ағысы ретінде қарастырамыз. Ал, модуляция дегеніміз ток импульстерінің өзгертіп және оның бірінші гармоникасының өзгеруін әкеліп соқтыратын ығысудың өзгерісі. Шығыс кернеудің амплитудасы I_k1–ге пропорционал болғандықтан, бұрмаланбаған модуляция ал үшін I_k1–дің амплитудасы кернеу ағысының өзгерісіне пропорционал өзгеруі тиіс.

U₁-тұрақты амплитуда да, I_k1–дің E_б –ға байланыстылығын статикалық модуляциялық сипаттама деп атайды. Ол құралдың статикалық сипаттамасы бойынша есептелуі мүмкін. Өзгермеген амплитудада және әртүрлі ығысуында спектрлі анализ әдісінің біреуі арқылы, статикалық модуляциялық сипатамасы болып табылатын амплитудасын және байланыстылығын тұрғызамыз.

7.4 Сурет - Статикалық модуляциялық сипатамасы

Оның кейбір ерекшеліктерін қарастырайық. Бекіту кернеуіне U_б тең ығысу кезінде қиылу бұрышы Q=90⁰, i_k ток импульсі пайда болады. Сондықтан I_k1≠0 ығысу E’_б= U’_б−U₁ мәніне жеткенде I_к1 амплитудасы азаяды. Егер ығысудың өзгерісі кезінде U₁ тербелісі транзистордың статикалық сипаттамасының сызықты аймағы шегінен шықпаса I_к1 , амплитудасы өзгермейді. Көп жағдайда статикалық U₂ модуляциялық сипаттаманың орта бөлігінде сызықты MN аумағы орналасқан. M үлкен тереңдігі бар бұрмаланбаған модуляция алу үшін жұмыс нүктесін А осы аймақтың ортасынан алу қажет және жұмыс аумағы шегінде жүретін осындай амплитудасымен төменгі жиілікте модульдеуші сигналды қолдану қажет. Бұл кезде I_к1 –дің уақыттық өзгерісі графигіндегі қалың сызық модульдеуші сигналдан өзгешеленбейтін, яғни бұрмаланбаған модуляция орын алады. Жұмыс кезінде модуляциялық сипаттаманың сызықсыз аумағы пайдаланылатын, U₂ үлкен амплитудасын алсақ, I_к1 және U_шығ орамалары U₂–ден де көп бұрмаланған болып шығады. I_к1 және U_шығ(t) ұқсас графигі байланысын тұрғызғанда, абцисса өсінен төмен симметриялы екінші орауышты жүргізген жеткілікті және ораушылардың арасын жиілік тербелісімен толтырған жөн (7.4 в суретті қара).

Суреттегі мәндерге сәйкес, модуляция коэффициентті m=∆ I_к1/ I_к1ср

сияқты статикалық модуляция сипаттамасымен есептелуі мүмкін.