Принципиальная схема Эквивалентная схема

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Колебательный контур состоит из катушки L, включенной между анодом и сеткой, и конденсаторов С1,включенного между катодом и анодом, и С2, между катодом и сеткой. В схеме применяется последовательное питание анода – и постоянная и переменная составляющие текут по одной цепи через колебательный контур, лампу и источник Еа. Питание сетки – параллельное – постоянный ток течет по цепи сетка, катод, Rд1, Lдр, а переменный ток – по цепи С2, Ср, (сетка-катод). Цепочка Rд, Lдр служит для создания напряжения смещения с тем, чтобы когда постоянный ток сетки равен нулю в начальный момент времени колебания начинались с маленького скачка. При нарастании колебаний появляется постоянная составляющая тока сетки, которая смещает рабочую точку с тем, чтобы усилительный прибор работал в режиме колебаний второго рода. Т.е. применение этой цепочки позволяет совместить достоинства мягкого и жесткого режимов самовозбуждения (маленький начальный скачек и при мягком режиме и большой КПД характерный для жесткого режима). Настройка на заданную частоту колебаний производится изменением индуктивности L, а изменение коэффициента обратной связи – изменением конденсатора С2. Недостатком схемы является то, что регулировка обратной связи влияет на настройку частоты.

Схема Клаппа.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Эквивалентная схема

Схема представляет собой усовершенствованную емкостную "трехточку". Колебательная система образуется конденсаторами С4, С2, С1 и катушкой L1. Помимо автосмещения, создаваемого цепочкой С3, R3 применяется принудительное смещение R1, R1, R3 т.к. цепочка С3, R3 в транзисторных схемах не обеспечивает режим колебаний второго рода. Конденсатор С4 состоит из двух частей для получения емкостной связи со следующим каскадом. Применение более сложной "трехточечной" схемы обеспечивает более высокую стабильность генерируемой частоты.

Двухконтурные автогенераторы,

собранные по "трехточечной" схеме.

С повышением частоты генерируемых колебаний начинают сказываться входная и выходная емкости усилительного прибора. Если рассматривать схему индуктивной "трехточки", то индуктивности выводов складываются с индуктивностями схемы, а входные, выходные емкости усилительного прибора подключаются параллельно индуктивностям схемы и образуют колебательные контуры.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Полученная схема за счет подсоединения индуктивностей, входной, выходной емкостей лампы является индуктивной "трехточкой". Чтобы выполнялось условие самовозбуждения, в частности, баланс фаз, оба контура должны иметь индуктивную расстройку.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Генерируемая частота должна быть ниже собственной частоты колебательного контура, тогда оба контура будут иметь индуктивную расстройку.

Эти 2 контура образуют систему связанных контуров. Чтобы оба контура имели индуктивную расстройку, они должны быть настроены на верхнюю частоту связи. В схемах емкостной "трехточки" оба контура могут быть подсоединены к аноду, тогда анод будет заземлен по высокой частоте.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Чтобы выполнялось условие положительной обратной связи контур Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru должен иметь емкостную расстройку, а чтобы колебательная система была настроена на заданную частоту, то контур Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru должен иметь индуктивную расстройку. Контур Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru должен быть настроен на верхнюю частоту связи, а колебательный контур Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru - на нижнюю частоту связи.

Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

если оба контура подсоединены к сетке, то по высокой частоте заземляется сетки и полученная схема представляет собой емкостную "трехточку" с общей сеткой.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Схема индуктивной "трехточки" может быть собрана только по схеме с общим катодом. Схема двухконтурной "трехточки" с общей сеткой и общим катодом может быть собрана только по схеме емкостной "трехточки". С возрастанием частоты входная, выходная и проходная емкости усилительного прибора достигают такой величины, что их используют в схемах как емкости колебательной системы. Одноконтурные "трехточки" используют только в диапазоне ДВ и СВ, в диапазоне МВ колебательная система образуется двухпроводными линиями. Использование двухпроводных линий удобнее всего в двухтактных схемах. Короткозамкнутая двухпроводная линия длиной меньше Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru образует индуктивное сопротивление, больше Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru - емкостное.

Схема двухтактного генератора метровых волн.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Это схема емкостной "трехточки" с общей сеткой. Сетка заземлена по высокой частоте через конденсатор С1. Цепочка R1, C1 позволяет задавать положение рабочей точки таким образом, чтобы совместить достоинства мягкого и жесткого режимов самовозбуждения. При включении напряжения анодного питания в контуре анод-сетка возникают свободные колебания. Постоянный ток сетки в начальный момент равен нулю поэтому скачек напряжения при включении питания оказывается достаточным для возникновения свободных колебаний. При возрастании постоянного тока сетки цепочка R1, C1 сдвигает рабочую точку таким образом, что лампа переходит в режим колебаний второго рода, обеспечивающий высокий КПД. Контур анод-сетка образован короткозамкнутым четвертьволновым отрезком двухпроводной линии. Длина линии, а следовательно, настройка на заданную частоту производится с помощью мостика М1. Контур сетка-катод образован короткозамкнутой двухпроводной линией длиной больше Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru , следовательно его входное сопротивление носит емкостной характер. Величина емкости, а следовательно и коэффициента обратной связи регулируется перемещением мостика М2. Контур сетка-катод подсоединяется к катоду и через источник напряжения накала по высокой частоте соединяется с сеткой через конденсатор. Контур анод-сетка соединяется с сеткой через источник анодного питания по высокой частоте через конденсатор С1.

Достоинством этой схемы является то, что регулировка обратной связи мало влияет на генерируемую частоту. Нагрузка подсоединяется к генератору через конденсаторы Сф’ и Сф”, связь с нагрузкой регулируется перемещением скользящих контактов. Анодное напряжение подается на аноды с помощью проводов, пропущенных внутри двухпроводной линии. В местах ввода и вывода этих проводов включаются блокировочные конденсаторы Ср’ и Ср”, которые не пропускают постоянную составляющую на наружную поверхность линии. Переменное напряжение накала 6,3 В.

Основы методики расчета ГСВ.

Задачей расчета генератора с внешним возбуждением является определение режима работы генератора, элементов контура и элементов обратной связи, обеспечивающих устойчивые колебания заданной мощности и диапазоном частот. Как всякую нелинейную цепь, АГ можно рассматривать , используя метод коэффициентов Берга, основанный на методе линейной аппроксимации характеристик лампы. Генератор обеспечивает стабильную амплитуду при работе в критическом или перенапряженном режиме, в режиме колебаний второго рода, обеспечивающего высокий КПД. Рассчитанный режим генератора необходимо проверить на выполнение условий самовозбуждения. Для большей устойчивости режима и стабильности колебаний генератора, контур генератор следует брать с более высокой добротностью и по возможности, как можно больше ослабить его связь с внешней нагрузкой. У задающих генераторов КПД контура не должен превышать 10-20%. Сопротивление контура в случае одноконтурного АГ равно сопротивлению параллельного контура в момент резонанса

Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Коэффициент включения нагрузки всегда меньше единицы, следует выбирать его не более 0,5. Коэффициент ОС должен быть положительным, чтобы выполнялось условие баланса фаз. Коэффициент ОС должен быть меньше единицы. Он определяется как:

Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru , где

Umc –максимальное напряжение на сетке;

Umк – максимальное напряжение на контуре.

Стабилизация частоты автогенераторов.

Причинами нестабильности частоты являются:

- изменение температуры и влажности

- непостоянство режима работы усилительного прибора

- механические деформации

- влияние выходных каскадов

При увеличении температуры, увеличивается длина обмоток катушек, площадь обкладок конденсаторов, изменяются диэлектрическая и магнитная проницаемость, увеличивается входное и выходное сопротивления усилительного прибора. Чтобы избежать влияния температуры применяют термостаты, используют маломощные задающие генераторы с малыми рабочими токами. Используют элементы с положительным или отрицательным температурным коэффициентом , их включают таким образом, чтобы их влияние компенсировало друг друга.

Постоянство режима работы усилительного прибора обеспечивается цепочками автосмещения и высокостабильными источниками питания.

Механические воздействия приводят не только к изменению параметров элементов, но к их полному отказу. Применяют систему жесткого монтажа и амортизации, чтобы избежать механических повреждений.

Чтобы выходные каскады не влияли на работу АГ через источник питания, применяют либо отдельный источник питания для АГ, либо применяют умножитель частоты, в котором усиление происходит на другой частоте.

Требования по стабильности частоты, предъявляемые к передатчику, являются очень жесткими, т.к. уход частоты передатчика снижает коэффициент усиления и отношение сигнал/шум приемника. Для компенсации нестабильности излучаемых колебаний, в приемнике применяется ручная или автоматическая подстройка частоты. Ручная подстройка является трудоемкой, а автоматическая – дорогой. Кроме того, при уходе несущей частоты смещается положение полосы пропускания передатчика в шкале частот, а т.к. эфир очень густо заселен, то создаются помехи работе других радиостанций. Ухудшается качество приема и связь может быть нарушена.

Для стабилизации несущей частоты применяются кварцевые резонаторы. Применение кварцевых резонаторов основано на явлении пьезоэффекта, при котором под действием электрического поля в кристалле возникают высокостабильные механические колебания, частота которых не зависит от температуры.

Кварцевая пластина без кварцедержателя представляет собой последовательный колебательный контур, а с кварцедержателем - параллельный колебательный контур.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Существует две схемы включения кварца в автогенератор:

- осцилляторная схема, в которой кварцевый резонатор включается в колебательную систему в качестве индуктивности, т.е. на частоте между последовательным и параллельным резонансом;

- фильтровая схема, в которой кварц включается в цепь ОС, при этом он настроен на частоту последовательного резонанса.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Схема Баттлера.

Это фильтровая схема. Кварц включен в цепь ОС, образованной эмитерным повторителем, С6, кварцем, С4. Кварц работает на частоте последовательного резонанса. С увеличением частоты, собственная емкость кварца уменьшается, а влияние кварцедержателя увеличивается, и вместо последовательного получается параллельный колебательный контур. Его активное сопротивление максимально. Потери в цепи ОС возрастают, это может привести к срыву колебаний. Чтобы компенсировать влияние емкости кварцедержателя, параллельно кварцу подключают катушку L2.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Режим работы автогенератора задается делителем R1,R2. Цепочка автосмещения С2, R3 компенсирует изменение параметров транзистора с изменением частоты. Автогенератор собран по схеме емкостной "трехточки" с заземленной по высокой частоте базой. Сопротивление коллектор-база носит индуктивный характер и образовано катушкой L1, которая служит для настройки на заданную частоту. Емкость С6, емкость кварцедержателя и С4 образуют сопротивление коллектор-эмиттер. Емкость С2 образует сопротивление базы.

Режим работы эмиттерного повторителя задается делителем R4,R5. Для того, чтобы самовозбуждение происходило в мягком режиме, делитель R1,R2 создает положительное напряжение, слегка приоткрывающее транзистор. Достаточно небольшого скачка напряжения, например при включении питания, чтобы в контуре начались свободные колебания. Переход в режим колебаний второго рода происходит за счет падения напряжения на резисторе R3. Эта схема обеспечивает высокую стабильность генерируемой частоты.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Осцилляторная схема.

Кварц включен в колебательную систему емкостной "трехточки" в качестве индуктивности. ОС осуществляется через емкость С1, включенную между эмиттером и базой. Подстройка частоты осуществляется с помощью катушки L. Положение рабочей точки задается делителем R1,R2 и сопротивлением R3. Колебательная система образуется конденсаторами С1, С2, С3, катушкой L и кварцем. Стабильность осцилляторных схем выше, чем фильтровых.

Делитель R1,R2, как и в предыдущей схеме создает небольшой положительный потенциал на базе, слегка приоткрывающий транзистор. Сопротивление R3 осуществляет переход к режиму колебаний второго рода за счет появления падения напряжения на нем после появления эмитерного тока. Это схема емкостной "трехточки" с заземленным по высокой частоте коллектором. Емкостные "трехточки" применяются чаще, чем индуктивные, особенно на высоких частотах.

Если частота кварца не достаточна, то применяют кварцы, работающие на гармониках. На некоторых гармониках, например, на 3 и 5 , потери оказываются меньше, чем на первой гармонике. Кроме того, если частота кварца не достаточна, применяются каскады умножения частоты.

Диапазонная кварцевая стабилизация частоты.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Обычно передатчик работает в диапазоне частот, а применение кварца затрудняет перестройку частоты. Если использовать блок сменных кварцев, то время настройки увеличится. В передатчиках высокостабильных колебаний используются возбудители с кварцевой стабилизацией, термостатированием и с применением высокочастотных кварцевых пластин. Такие генераторы позволяют получить стабильность порядка Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru .

Частота опорного генератора (ОГ) не изменяется. Колебания опорного генератора подаются на интерполяционный генератор (ИГ), нагруженный на узкополосный фильтр и синтезатор частот (С). Интерполяционный генератор генерирует сетку частот, которые являются гармониками частоты опорного генератора. С помощью узкополосного фильтра выделяется необходимая частота. Такая схема дает ряд фиксированных частот, плавной перестройки частоты не происходит. Синтезатор дает возможность получить большее число фиксированных частот в результате многократной интерполяции.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Схема демонстрирует интерполяционный метод, позволяющий получить плавное изменение частоты. На преобразователь частот подаются два колебания. От опорного генератора подается высокостабильное колебание фиксированной частоты. От интерполяционного генератора подается колебание, перестраиваемое по частоте. На выходе преобразователя в результате нелинейного преобразования образуется множество частот, в то числе и комбинационные частоты, равные сумме и разности частот ОГ и ИГ. Фильтр (Ф) является нагрузкой преобразователя частоты, он выделяет комбинационную частоту (сумму или разность), предположим он выделяет сумму. При изменении частоты интерполяционного генератора, от минимального до максимального значения, происходит плавное изменение от минимума до максимума частоты на выходе. Т.к. частота опорного генератора значительно выше частоты интерполяционного генератора, то стабильность генерируемой частоты на выходе возбудителя определяется стабильностью опорного генератора. Т.о. на выходе схемы появляется большое количество плавно перестраиваемых высокостабильных частот. Стабильность возбудителя можно повысить, если в качестве интерполяционного генератора применять кварцевый генератор , генерирующий ряд частот кратных основной частоте. При этом комбинационная частота, получающаяся на выходе возбудителя, будет более стабильной но не будет изменяться плавно. Чтобы получить изменение частоты с меньшим расстоянием между соседними частотами, можно применить вторичную интерполяцию. Требуемая гармоника выделяется с помощью узкополосного фильтра.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Это компенсационная схема, позволяющая выделить широкий спектр стабильных частот. В преобразователе частоты ПрЧ1 происходит сравнение частоты входного сигнала и частоты генератора. Все пришедшие ненужные составляющие спектра понижаются в результате преобразования. Узкополосный фильтр выделяет разность нужной частоты, например f2, и частоты генератора. Остальные разностные частоты подавляются фильтром и поступают ослабленными в преобразователь частоты ПрЧ2. Второй преобразователь выделяет комбинационную частоту Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru т.е. на выходе восстанавливается частота f2, а остальные составляющие ослабляются. Т.к. фильтрация производится на более низкой частоте, то можно реализовать более узкополосный фильтр. Т.к. компенсация нестабильности происходит в результате двухтактного преобразования, то к генератору включенному в схему не предъявляются требования высокой стабильности генерируемой частоты.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Это схема фазовой автоподстройки частоты, она осуществляет фильтрацию требуемой составляющей. Эта составляющая применяется для синхронизации генератора (Г). Перестройку фильтра осуществляют перестройкой частоты генератора. Входное напряжение и напряжение от генератора подаются на фазовый детектор (ФД), напряжение на выходе которого, определяется разностью фаз напряжений на его входе. Если генератор расстроен относительно f2, то между входным сигналом и колебаниями с выхода генератора, возникает разность фаз. На выходе фазового детектора появляется медленно меняющееся переменное напряжение несинусоидальной формы, которое через ФНЧ и управляющий элемент подается на генератор. Частота генератора изменяется таким образом, чтобы свести к нулю ошибку рассогласования. В результате на выходе возбудителя формируется высокостабильный сигнал.

Спектры сигналов с различным видом модуляции.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Обычная АМ Однополосная АМ

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Фазовая модуляция

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Частотная модуляция

Управление колебаниями высокой частоты.

Амплитудная модуляция.

Амплитудная модуляция – это управление амплитудой высокочастотного сигнала по закону передаваемого сообщения. Амплитудная модуляция начала свое использование раньше чем другие виды модуляции, поэтому она традиционно используется в радиовещании, хотя и обладает более низким КПД, чем другие виды модуляции.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

В случае модуляции многотональным случайным сигналом, спектр АМ сигнала будет иметь вид:

Амплитудная модуляция является нелинейным процессом, т.к. в спектре выходного сигнала появляются новые гармоники, по сравнению с входным сигналом. Нелинейные преобразования возможны только в режиме колебаний второго рода. Возможны два способа амплитудной модуляции:

- модуляция на сетку (базу);

- модуляция на анод (коллектор).

Схема сеточной модуляции.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Модуляция на сетку возможна только в недонапряженном режиме при котором зависимость тока анода от напряжения на сетке линейна. К сетке прикладывается управляющий сигнал и положение рабочей точки изменяется по закону передаваемого сообщения. На управляющий сигнал накладывается ВЧ сигнал. Импульсы анодного тока являются косинусоидальными с амплитудой, изменяющейся по закону управляющего сигнала. Угол осечки изменяется от Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru до Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru .

Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Чтобы зависимость между напряжением на сетке и первой гармоникой анодного тока, которая выделяется с помощью колебательного контура, была линейной, коэффициент разложения первой гармоники Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru , должен линейно зависеть от угла отсечки Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru . Такая линейная зависимость сохраняется при изменении Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru от Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru до Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru , а чтобы увеличить КПД приходится увеличивать глубину модуляции и Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru может получиться меньше Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru . На этом участке Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru связана с углом отсечки нелинейной зависимостью и следовательно, возникают нелинейные искажения. Сеточная модуляция обычно не обеспечивает КПД больше 35%.

Схема анодной модуляции.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Схема коллекторной модуляции.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

В транзисторных схемах, коллекторная модуляция производится поэтапно, в нескольких каскадах с покаскадным увеличением глубины модуляции. Анодная модуляция осуществляется подачей модулирующего напряжения в цепь анода, при этом напряжение возбуждения и напряжение смещения на сетке остаются постоянными.

Так как анодная цепь предназначена для пропускания мощных сигналов, то и управляющий сигнал должен быть мощным. Чтобы получить 100% модуляцию, необходимо, чтобы амплитуда напряжения возбуждения была равна напряжению на аноде в режиме молчания. При этом напряжение на аноде может повышаться вдвое по сравнению с номинальнодопустимым значением, лампа способна выдержать такой режим. Для получения 100% модуляции при коллекторной модуляции необходимо применять несколько каскадов. Так как анодная модуляция дает высокий КПД, то она осуществляется только в оконечных каскадах. Сеточная модуляция обеспечивает невысокий КПД и осуществляется в промежуточных каскадах. Высокий КПД перенапряженного режима объясняется высоким коэффициентом использования лампы по напряжению, равны 1. Колебательный контур, являющийся нагрузкой ГВВ, в котором происходит модуляция, настроен на первую гармонику, ее амплитуда изменяется по закону управляющего сигнала.

Угловая модуляция.

Угловая модуляция - это изменение частоты или фазы ВЧ сигнала по закону передаваемого

сообщения.

Если первоначальное воздействие оказываем на частоту, то считаем, что модуляция частотная. Изменение частоты обязательно влечет за собой изменение фазы. Если частота изменяется по закону синуса, то фаза, которая является интегралом от частоты, изменяется по закону синуса.

Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Обозначим Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru через М и тогда

Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

М – индекс частотной модуляции, прямопропорционален амплитуде управляющего сигнала и обратнопропорционален частоте управляющего сигнала.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Частотная модуляция может производиться двумя способами:

- прямым

- косвенным.

При прямом методе изменяется частота автогенератора. Если автогенератор кварцевый, то эти изменения происходят в ограниченном диапазоне частот. В качестве управляющего элемента может использоваться варикап, емкость закрытого перехода которого изменяется по закону передаваемого сообщения. Варикап включается в колебательную систему автогенератора, следовательно, частота генератора изменяется по закону передаваемого сообщения. В качестве управляющего элемента могут применяться реактивные лампы или транзисторы, а так же ферритовые элементы, которые включаются в схему в качестве переменной индуктивности. При изменении намагниченности сердечника ферритового элемента по закону управляющего сигнала, изменяется величина индуктивности обмотки по такому же закону.

Структурная схема прямой ЧМ.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Так как варикап не может изменить частоту кварцевого автогенератора в широких пределах, то чтобы увеличить глубину модуляции, применяют один или несколько каскадов умножения частоты. В автогенераторе получается небольшая глубина модуляции, а затем она увеличивается в умножителях частоты. Если применяется обычный генератор с контуром L-C, то для стабилизации средней частоты приходится применять систему автоматической подстройки частоты.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Структурная схема автоматической подстройки частоты.

Цепь АПЧ содержит дискретизатор, который вырабатывает сигнал, пропорциональный разности частот эталонного генератора ВЧ и автогенератора. Этот сигнал усиливается усилителем постоянного тока и через фильтр нижних частот подается на управляющий элемент для воздействия на частоту генератора. ФНЧ применяется для того, чтобы не было отрицательной ОС по управляющему сигналу, т.е. чтобы не происходила демодуляция ВЧ сигнала.

При косвенном методе осуществляется фазовая модуляция в промежуточном каскаде и как ее следствие происходит ЧМ. Управляющий сигнал подается через интегратор и воздействует на фазу ВЧ сигнала с помощью фазовращателя, включенного в промежуточный каскад.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Иногда используется комбинированный метод ЧМ. Он используется для получения широкополосной модуляции.

Модуляция в области НЧ осуществляется изменением частоты кварцевого генератора, а в области верхних частот – с помощью интегратора и фазовращателя.

Схема частотной модуляции с помощью варикапа.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Варикап имеет нелинейную вольт-фарадную характеристику (ВФХ). Изменяя напряжение приложенное к варикапу, можно изменять емкость его p-n перехода. Если включить варикап в колебательную систему, изменяя положение рабочей точки, мы изменяем частоту генерируемых колебаний.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Автогенератор представляет собой емкостную трехточку с заземленной по ВЧ базой. Колебательная система образуется емкостями С4 – С7 и катушкой L3. Первоначальное положение рабочей точки на ВФХ варикапа задается с помощью напряжения смещения Есм. Перемещение рабочей точки по ВФХ, а следовательно, и изменение емкости варикапа, определяется управляющим напряжением, которое подается через цепочку L4 – C8. Конденсатор C8 защищает источник управляющего напряжения от постоянного напряжения смещения Есм. Катушка L4 не пропускает ВЧ составляющую тока в источник постоянного тока. В этой схеме применяется последовательное питание коллектора. Режим колебаний второго рода обеспечивается цепочкой R1,R2, которая создает первоначальное смещение рабочей точки, и цепочкой автосмещения R3,C3, которая служит для термостабилизации и согласования достоинств мягкого и жесткого режимов самовозбуждения. В данной схеме варикап находится под воздействием ВЧ и НЧ сигнала, а так же постоянного тока. Чтобы ликвидировать действие ВЧ составляющей на варикап, применяется схема встречного включения варикапов.

Фазовый модулятор.

Фазовая модуляция проводится в промежуточных каскадах. Изменяя фазу ВЧ сигнала, мы косвенно изменяем его частоту. При косвенной ЧМ можно получить большую глубину модуляции, т.е. широкий диапазон изменяемой частоты. При этом задающий генератор строится на кварце и имеет высокую стабильность генерируемой частоты.

Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Импульсная модуляция.

Импульсной модуляцией называется управление параметрами импульсной последовательности по закону передаваемого сообщения. Импульсная последовательность характеризуется тремя параметрами:

- амплитудой

- длительностью

- периодом повторения (частотой повторения).

В радиопередающем устройстве последовательность импульсов может быть создана с помощью блокинг-генератора, может быть получена с выхода АЦП. АЦП преобразует аналоговый сигнал в последовательность импульсов в соответствии с теоремой Котельникова: шаг квантования при преобразовании непрерывного сигнала в импульсный, должен выбираться из условия

Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Это условие обеспечивает сохранение информации при преобразовании непрерывного сигнала в импульсный. После квантования по времени производится квантование по уровню. Номера уровней кодируются в двоичном коде и полученная последовательность двоичных сигналов используется для модуляции ВЧ сигнала. Последовательность импульсов с высокочастотным заполнением называется последовательностью радиоимпульсов, эта последовательность излучается РПДУ и принимается РПУ.

Для более точного воспроизведения желательно, чтобы при преобразовании, количество разрядов было больше, но такая многоразрядная последовательность потребует увеличения шага квантования ( Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru ) для того, чтобы в промежутках между выборками мы успевали передавать импульсный сигнал. Следовательно, с уменьшением шага квантования уменьшится качество преобразования.

Можно использовать полученную в результате преобразования импульсную последовательность с амплитудой импульсов, изменяющейся по закону управляющего сигнала, для амплитудной модуляции ВЧ сигнала. Но АМ подвержена действию помех больше других видов модуляции.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Структурная схема импульсной модуляции.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Г - генератор

ИС – источник сообщения

ИМ – импульсный модулятор

М – модулятор

Импульсный сигнал позволяет увеличить в q-раз излучаемую мощность в импульсе, где q – это скважность импульсной последовательности. Импульсные модуляторы должны содержать накопитель энергии (конденсатор), который накапливает энергию в промежутке между импульсами и разряжается через ВЧ генератор в момент их действия. В импульсном модуляторе обязательно должен быть ключ, переключающий цепи заряда и разряда. Этот ключ управляется последовательностью импульсов, создаваемых блокинг-генератором. Различают импульсные модуляторы с частичным и полным разрядом накопителя.

Модулятор с частичным разрядом накопителя.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

В модуляторах с частичным разрядом, в качестве накопителя применяется конденсатор, а в качестве ключа – триод.

Эквивалентные схемы импульсных модуляторов с емкостным накопителем.

 
  Принципиальная схема Эквивалентная схема - student2.ru

Накопитель заряжается во время действия импульса, поэтому предъявляются жесткие требования к переднему и заднему фронту управляющих импульсов. Поэтому в качестве ключа может использоваться только триод, который может быть открыт или закрыт

Наши рекомендации