Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 [60] 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

частоты уменьшается при частотной модуляции

соответственно коэффициенту Бесселя J0(jjPj.

На рис. 5-24 приведены зависимости коэффициентов Бесселя для несущей и первых девяти боковых составляющих в зависимости от несущей.

При частотной модуляции мощность переходит к боковым составляющим. Поскольку амплитуда огибающей частотно-модулированных колебаний остается неизменной, то общая мощность несущей и всех частотных составляющих остается равной мощности немодулированных колебаний. Это видно также из соотношения (5-51).

И-ЙОМ ЙОГ*

(5-51)

На рис. 5-25 показаны спектры частотно-модулироваиных сигналов с различными индексами модуляции. Ширину спектра Асп ограничивают частотами составляющих, ампли-

f- Ыгц


Л f=5mu

Рис. 5-25. Спектры частотно-модулированных сигналов при различных девиациях частоты и

различных модулирующих частотах. а модулирующая частота неизменна; б- девиация частоты неизменна.

туды которых не меньше некоторой определенной величины. Тогда приближенно

AFcn = 2(A/+F).

(5-52)

При модуляции сигналом с многими частотными составляющими определение спектра частотной модуляции очень сложно, так как модуляция одной частотной составляющей модулирующего сигнала зависит от модуляции другой частотной составляющей, как и в случае амплитудной модуляции.

В спектре появляются частотные составляющие от суммы и разности модулирующих частот и их гармоник, а также от суммы и разности этих составляющих со всеми другими частотами

модуляции и их гармониками. Так, для модулирующего сигнала

Ui cos Qit + Us cos Q2r -f Uz cos Qt

в спектре частотно-модулированного сигнала возникают составляющие с частотами

<й0 ± fflQj t; rcS2 ± pQit

где m, п и р - всевозможные целые числа.

При сложном модулирующем сигнале расположение верхней и нижней боковых полос не обязательно симметрично относительно несущей частоты.

Возникновение новых составляющих при частотной модуляции сигналом сплошной формы не вызывает значительного расширения частотного спектра. Ширина спектра, необходимая для передачи частотно-модулированного сигнала, определяется по формуле (5-52), в которой А/ представляет максимальную девиацию частоты, aF есть наивысшая частота составляющей модулирующего сигнала, подлежащего передаче.

Спектр фазово-модулированного сигнала может быть получен с помощью выражения (5-41), так же как это делалось при выводе формул (5-47) и (5-50) для частотной модуляции. В результате получим следующее выражение для несущей и боковых составляющих при фазовой модуляции:

и (t) = U0{J0 (АФ) sin КС + Ф) + + Л (ДФ) cos [К + Q) 14- Ф] 4- /, (ДФ) cos [(<*„ -

- Q) t 4 Q] 4- Л (ДФ) sin [К 4- 2 Q) 14- Qj - Л (ДФ) sin [(<й0 - 2 Q) 14 Ф] 4- У, (AQ) cos [(<о„ -р 4- 3 Q) 14- Ф] - /3 (ДФ) cos [К - 3 Q) t 4- Ф т-4- Л (ДФ) sin Г(ш0 + 4 Q) t + Ф] 4 Л (ДФ) sin [К -- 4Q)t+<3>] + ... }. (5-53)

Выражение (5-53) аналогично уравнению (5-50) за исключением того, что здесь аргументом является ДФ вместо и что боковые составляю-

щие имеют другие фазовые соотношения. Спектр фазовой модуляции, представленной уравнением (5-53), идентичен спектру частотной модуляции, в котором

АФ =

(5-54)

Но при фазовой модуляции угол ДФ зависит лишь от амплитуды модулирующего сигнала. При неизменной амплитуде модулирующего сигнала девиация частоты А/ прямо пропорциональна частоте модулирующего сигнала F. Это показано на рис. 5-26, на котором приведены спектры фазовой модуляции при фиксированной девиации фазы ДФ, но при различных модулирующих частотах. Ширина спектра по составляющим со значительной энергией приблизительно определяется из уравнения

AFcn = 2F(\ 4ДФ),

(5-55)

где ДФ - девиация фазы, рад.

По формуле (5-55) определяется также ширина полосы частот, передаваемых при фазовой модуляции сложным сигналом. В этом случае под/7 понимают наибольшую из модулирующих-

16131005



частот, а под ДФ - максимальную девиацию фазы. Существенная разница между частотной и фазовой модуляцией состоит в том, что при постоянной амплитуде модулирующего сигнала девиация частоты при фазовой модуляции пропорциональна модулирующей частоте, тогда как при частотной модуляции девиация частоты не зависит от изменений частоты модулирующего сигнала.

Л Ф=5рад F-1кгц

искажений. По этой причине одна частота модуляции в радиоприемнике воспроизводится не чистой синусоидой, а рядом ее гармоник.

5-5в. Умножение частоты частотно-модулированных сигналов. Если частотно-модулированный сигнал, представленный уравнением

1 Г3"

"Лаг

Рис. 5-27. Цепи, преобразующие частотную модуляцию в фазовую и наоборот. а - цепь для получения ФМ из ЧМ; б - цепь для получения ЧМ из ФМ

й Ф=5рад F=5 кгц

Lllll

йФ=5рад F = (Опгц

Рис. 5-26. Спектры фазово-модулированных сигналов при одинаковой девиации фазы, но различных модулирующих частотах.

Фазовая модуляция может быть получена в схеме с частотной модуляцией, если пропускать модулирующие сигналы через цепь, которая дает линейное увеличение амплитуды с увеличением частоты модулирующих сигналов.

Для этого может быть использована цепь, показанная на рис. 5-27. Коэффициент передачи этой цепи равен:

<У2 j<*RC

Ui 1 + jv>RC

(5-56)

Для частот, при которых wRC много меньше единицы, коэффициент передачи является линейной функцией частоты. Следовательно, частотная модуляция может быть осуществлена в схеме фазовой модуляции, если пропускать модулирующие сигналы через цепь, которая изменяет амплитуды модулирующих сигналов обратно пропорционально частоте. Для этого применяют 7?С-цепь, показанную на рис. 5-27, б. Коэффициент передачи этой цепи равен:

(5-57)

Для частот, при которых aRC много больше единицы, коэффициент передачи обратно пропорционален частоте.

5-56. Искажения при модуляции. Искажения при частотной и фазовой модуляции могут быть вызваны многими причинами. Недостаточная ширина полосы пропускания приемника является одной из основных причин нелинейных

(5-46), проходит через умножитель частоты, то на выходе получаем сигнал следующего вида

и (f) = U0 sin \ na0t + "f sin Ш + n%0 j , (5-58)

где n - коэффициент умножения частоты.

При умножении частоты возрастает индекс А/

модуляции

раз.

5-6. Способы фазовой и частотной модуляции

Как частотная, так и фазовая модуляция могут быть осуществлены в одном и том же типе модулятора использованием соответствующих корректирующих цепей, рассмотренных в пункте 5-5а.

5-6а. Частотные модуляторы. В частотных модуляторах частота автогенератора изменяется в соответствии с изменением амплитуды модулирующего сигнала. Чаще всего для этого применяется реактивная лампа.

Модулятор с реактивной лампой. Реактивная лампа подробно рассмотрена в п. 7-6д. Она представляет собой пентод, подключенный к контуру автогенератора, как на рис. 5-28. С помощью фазосдвигающей цепи RC высокочастотное напряжение между сеткой и катодом реактивной лампы сдвинуто по фазе относительно высокочастотного напряжения на анодном контуре автогенератора на угол около 90°. Анодный ток реактивной лампы находится в квадратуре (имеет фазовый сдвиг около 90 ) с высокочастотным напряжением между анодом и катодом. Поэтому реактивная лампа представляет собой либо индуктивное, либо емкостное сопротивление в точках под-


Модулирующий сигнал

Рис. 5-28. Реактивная лампа, подключенная к автогене ратору с автотрансформаторной обратной связью.



ключения ее к контуру автогенератора. В схеме, изображенной на рис. 5-28, реактивная лампа эквивалентна индуктивности. На управляющую сетку реактивной лампы подается модулирующее напряжение. Под действием этого напряжения изменяется крутизна лампы, а следовательно и ее эквивалентное сопротивление. В результате этого изменяется частота автогенератора в соответствии с изменением модулирующего напряжения. Для схемы на рис. 5-28 частота автогенератора ш0 приблизительно определяется по формуле

1 (5-59)

CqLq

1 *5р.л-о

где С„

R -<

С -- I

- общая емкость анодного контура, параллельная L0;

индуктивность анодного контура автогенератора;

крутизна характеристики реактивной лампы;

сопротивление между анодом и сеткой реактивной лампы;

емкость между сеткой и катодом реактивной лампы.

Отношение девиации частоты к несущей частоте обычно выбирают достаточно малым для получения линейной зависимости между частотой автогенератора ш0 и смещением на управляющей сетке реактивной лампы. Поскольку для заданных искажений девиация частоты прямо пропорциональна частоте автогенератора, то на любой другой частоте автогенератора девиация частоты не может увеличиваться путем работы автогенератора на субгармониках или путем использования умножителей частоты. Увеличение девиации частоты можно получить гетеро-дннированием колебаний частотно-модулированного автогенератора колебаниями автогенератора с кварцевой стабилизацией и последующим умножением разностной частоты в необходимое число раз для получения требуемой несущей частоты. Этот способ иллюстрируется блок-схемой, показанной на рис. 5-29. Недостаток этого метода заключается в том, что нестабильность частоты автогенератора умножается так же, как и девиация частоты.

Поскольку высокочастотное напряжение на сетке реактивной лампы имеет фазовый сдвиг, равный не точно 90°, относительно высокочастотного напряжения на аноде, то в контур автогенератора вносится со стороны реактивной лампы некоторое активное сопротивление. Это вносимое сопротивление изменяется с изменением крутизны реактивной лампы, что приводит к возникновению небольшой амплитудной модуляции автогенератора. Эта амплитудная модуляция может быть исключена, если автогенератор работает в режиме класса С или если следующим каскадом является умножитель частоты, работающий в режиме насыщения, т. е. при такой амплитуде возбуждающего напряжения, при которой амплитуда выходного напряжения не зависит от небольших изменений амплитуды возбуждающего напряжения.

Основное затруднение, которое возникает при использовании реактивной лампы, заключается в нестабильности частоты модулируемого

автогенератора. Желательна стабильность частоты не хуже Ю-4-10""г\ Наилучшую стабильность получают в автогенераторах с рабочими частотами от 100 кгц до нескольких мегагерц и при работе с малыми мощностями. Этим пользуются в случаях, когда не требуются большие

Модулирующий сигнал

50 Мгц * SO кгц

/О Мгц* 50пгц

Рис. 5-29. Способ увеличения девиации частоты в схеме автогенератора, модулируемого по частоте реактивной лампой. / - реактивная лампа; 2 - генератор с несущей частотой 10 Мгц и частотной девиацией +50 кгц; 3 - смеситель, создающий колебание с частотой 1 Мгц+ + 50 кгц; 4 - генератор с кварцевой стабилизацией на частоту И Мгц; 5 - умножитель, производящий десятикратное умножение частоты.

девиации частоты. Полученные при этом сигналы уменьшаются по частоте и усиливаются в последующих усилителях класса С. Если требуемая девиация частоты может быть получена-на частоте, несколько меньшей рабочей частоты, то стабильность автогенератора может быть улучшена применением схемы рис. 5-30. При частотах, указанных иа рис. 5-30, стабильность.

Модулирующий сигнал Шги ± 50 кгц

49 Мгц

50 Мгц ±50п2ц

Рис. 5-30. Схема, позволяющая получить стабильность частоты частотно-модулированного автогенератора лучше стабильности при/непосредственном умножении

частоты автогенератора. / - реактивная лампа; t - гетеродин, создающий колебания с частотой 1 Мгц + 50 кгц; 3 - смеситель; 4-гетеродин с кварцевой стабилизацией, созтаюптий колебания с часто .ой 49 Мгц; 5 - усилители мощности»

работающие в классе С.

немодулированнои астоты автогенератора на 50 Мгц в 5 раз выше стабильности при непосредственном умножении частоты автогенератора, если считать пренебрежимо малой нестабильность генератора с кварцем.

Наилучшая стабильность может быть получена в схеме с автоматической подстройкой частоты автогенератора по частоте со значением



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 [60] 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233



0.0088