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

абсолютно точного эталона. Одна из таких схем изображена на рис. 5-31. Вместо дискриминатора на 1 Мгц используется кварцевый генератор, так как его стабильность выше стабильности дискриминатора Подстройка контура автоге-

Модулирую-щае °- сигналы

- 2

Рис. 5-31. Схема автоматической подстройки средней частоты

частотно-модулированного автогенератора ЧМ генератора. / - реактивная лампа, 2 - гетеродин, создающий колебания с частотой 1 Мгц, 3 - мотор, 4 - усилитель постоянного тока, 5 - дискриминатор на частоту 0,1 Мгц, 6 - смеситель; 7 - ге теродин с кварцевой стабилизацией на частоту 1,1 Мгц & - умножители частоты; 9 - усилитель мощности.

нератора производится переменным конденсатором, управляемым мотором. Время реакции схемы автоматической подстройки должно быть больше периода самой низкой модулирующей частоты, чтобы не создать модуляцию, но оно должно быть достаточно малым, чтобы исправлять любые быстрые изменения частоты К схеме автоматической подстройки частоты применяются те же самые требования, что и к другим замкнутым системам (см. гл. 18 и 19).

Мультивибратор с положительным напряжением на сет-к е. Частотная модуляция может быть осуществлена с помощью мультивибратора с положительной сеткой и фильтра, как показано на рис. 5-32,а. Расчет таких мультивибраторов рассматривается в § 8-5. Модулирующее напряжение включается последовательно в цепи сеточного переключения ламп мультивибратора. При этом длительность отпирания каждой лампы, а следовательно, и основная частота мультивибратора могут изменяться в соответствии с модулирующим напряжением. Основная частота мультивибратора должна быть больше частот применяемого модулирующего сигнала. Если модулирующие частоты звуковые, то основная частота мультивибратора выбирается в пределах от 100 кгц до 1 Мгц.

Выходное напряжение мультивибратора показано на рис. 5-32, 6, а частотный спектр этого напряжения изображен на рис. 5-32, в. Вообще спектр на выходе мультивибратора содержит основную частоту и все ее гармоники (см. § 22-4). Для симметричного мультивибратора (рис. 5-32), имеющего на выходе прямоугольные импульсы, все четные гармоники подавляются (рис. 5-32, е). Так как длительность отпирания мультивибратора изменяется под действием модулирующего напряжения, то спектр прямоугольных импульсов смещается по частоте, как показано пунктирными линиями на рис. 5-32, в. Пропуская выходное напряжение мультивибратора через полосовой фильтр в виде контура LCR параллельного резонанса, как показано на рис. 5-32, а, можно усиливать один

спектральный сигнал и подавлять остальные, тем самым получать частотно-модулированный сигнал.

При соответствующем выборе параметров мультивибратора девиация частоты может быть сделана линейной функцией амплитуды модулирующего напряжения. Линейность имеет место даже тогда, когда девиация частоты составляет большую часть основной частоты мультивибратора. Принципиальная особенность расчета схемы состоит в том, чтобы выбрать постоянную времени цепей, связывающих сетку одной лампы мультивибратора с анодом другой, по крайней мере в 10 раз больше длительности отпирания лампы. При выполнении этого условия напряжение на сетке каждой лампы до момента отпирания нарастает линейно. Если это нарастание напряжения на сетке является линейной функцией времени, то изменение длительности импульса тока будет обратной функцией модулирующего напряжения. Следовательно, девиация частоты будет линейной функцией модулирующего напряжения Это условие отображено на рис. 5-33, на котором моменты



ll V

Рис. 5-32. Получение частотной модуляции с помощью

неустойчивого мультивибратора и фильтра а - схема, б - напряжение на сетке Л3, в - спектр напряжения иа сетке

отпирания показаны для двух значений источника напряжения на сетке £с. Исходный на-



клон линии нарастания напряжения на сетке определяется равенством

dj*c Рс - Pel

(5-60)

где £ci

напряжение на сетке в момент отпирания каждой лампы;

-постоянная времени RC цепи связи между лампами.


Сс/0 ТаУТсг Время ее

Рис. 5-33, Графики, показывающие соотношение между длительностью импульса анодного тока 7"с и напряжением на сетке мультивибратора, когда длительность отпирания лампы много короче постоянной Тцепи связи.

В схеме рис. 5-32, а напряжение на сетке доводится до£а. Длительность времени переключения Гс2при нулевом модулирующем напряжении приблизительно определяется равенством

(£со - £ci) т

Ра - Pet

(5-61)

Если модулирующее напряжение имеет величину UQ, то длительность времени отпирания приблизительно равна

(Ес0 - Eci) zRC

Ра + -Ес

Модулирующий \ сигнал

- *

L Рис 5-34. Блок-схема фазового модулятора Армстронга. ! - корректирующая цепь. 2 - балансный модулятор, 3 - суммирующая цепь; 4 - устройство для получения вдвига фазы на 90°; 5 - гетеродин с кварцевой стабшти , задней; 6- умножитель частоты и ограничитель:

Девиация частоты определяется как

Л/= --

Jcl 1 С2

Гаким образом, Af**

(5-63)

(5-64)

Частотный модулятор на мультивибраторе обладает преимуществом перед модулятором типа реактивной лампы, состоящим в значительно большей линейности частотной модуляции для данной несущей частоты. Но основная частота мультивибратора ограничивается частотами до 1 Мгц. Мультивибраторам свойственны те же причины уходов средней частоты, что и модуляторам с реактивной лампой. Поэтому для них можно применять те же способы стабилизации средней частоты.

5-66. Фазовые модуляторы. В модуляторах данного типа фаза высокочастотных колебаний изменяется в соответствии с модулирующим сигналом. Фазовый модулятор может создавать частотную модуляцию, если применять интегрирующие цепи, как показано в п. 5-5а..

Известно много способов фазовой модуляции. Однако наиболее простым и широко применяющимся является способ, использованный Армстронгом1 в его ранней работе по частотной модуляции. Этот способ показан блок-схемой рис. 5-34. Если модулирующий сигнал описывается выражением

(5-62)

tfJL

Uo = U0

Рис. 5-35. Векторные диаграммы напряжений на выходе фазового модулятора Армстронга. а - амплитудно - модули рованные колебания боковых частот; 6 - соотношения боковых составляющих с несущей, сдвинутой по фазе на 90°.

тона выходе корректирующей цепи (рис. 5-27, б) напряжение

u=msinQL (5"66);

Если напряжение несущих колебаний

"о, = Um cos шгА (5-67>

то иа выходе балансного модулятора получим:

sin К + Q) t + sin («о - Q) t.

(5-68)

Сложение несущей, сдвинутой на 90°, с несущей, описываемой уравнением (5-67), дает сигнал, равный:

"вых = + -qc sin К + Q) t +

+ sm(<o0-Q)/. (5-69)

Ha рис. 5-35, а приведено векторное представление напряжения иБых- Сложение векторов напряжения ивъш с вектором напряжения несущей показано на рис. 5-35, б. Как видно,

1 Е. Н. Armstrong, A method of reducing disturbances in radio signaling by a system of frequency modulation, PIRE; vol. 24, p.p. 689-740, May 1936.



фазовый угол Ф результирующего вектора изменяется согласно уравнению

Ф (t) = 0 (г) + Дв (г) = ш0г +

avctg[ujwccosQtf-

(5-70)

Если отношение 2Ug,/Uu> много меньше единицы, то выражение (5-70) принимает вид

Ф(с)~<о0< +

UJSIRC

cos Qt.

(5-71)

Мгновенное значение результирующего вектора описывается выражением

cos Qt cos (o0£ +

UJIRC

cos Ш

(5-72)

Сравнение уравнения (5-72) с формулой (5-46) показывает, что напряжение ивых является модулированным по частоте и несколько по амплитуде. Наибольшая девиация частоты равна

Д/ =

(5-73)

Напряжение ивых подается на ограничитель, с помощью которого уничтожается паразитная амплитудная модуляция. Тогда при небольшой девиации Д/ частота результирующего сигнала "вых будет представлять собой линейную функцию только модулирующего напряжения. Максимальная девиация фазы при хорошей линейности составляет приблизительно 0,5 рад. Поэтому необходимо многократное умножение несущей частоты, если требуется получить высокий индекс модуляции. Например, предположим, что требуется девиация ± 75 кгц на радиочастоте и что на выходе фазового модулятора возможна девиация фазы 0,5 рад. Индекс модуляции на выходе модулятора

ДФ = Д/= 0,5, F

где F обозначает наиболее низкую частот> модулирующего сигнала.

Поскольку девиация частоты Д/пропорцио-нальна амплитуде модулирующего сигнала, но не зависит от частоты модуляции, максимальный индекс модуляции 0,5 можно получить только для самой низкой модулирующей частоты. Если выбрать F = 100 гц, то при Д/ = 75 кгц требуемый коэффициент умножения

75 000

м= -mrw = 1 500-

Преимущество фазовой модуляции заключается в возможности применения кварцевой стабилизации средней частоты для получения необходимой стабильности без применения сложной схемы автоматической подстройки частоты, обычно требующейся в методах прямой частотной модуляции.

Принципиальным недостатком фазовой модуляции является малый индекс линейной модуляции, а следовательно необходимость в мно-

гократном умножении частоты для получения требуемого индекса модуляции.

Когда требуемый коэффициент умножения получается настолько больши м, что первоначальная несущая частота не может быть снижена для получения рабочей частоты прямым умно-

Шдулипу/ощий сигнал

nrt (m-n)ft I

- 8 - 9

Рис 5-36. Метод получения большого индекса модуляции без повышения несущей. / - корректирующая цепь, 2 - гетеродин с кварцевой стабилизацией, 3 - балансный модулятор, 4 - устрой ство для сдвига фазы на 90°; 5 - суммирующая цепь, 6 - умножитель частоты; 7 - умножитель частоты и ограничитель, 8 - смеситель; 9 - умножитель частоты

жением, то применяют схему, изображенную на рис. 5-36 Частота кварцевого генератора и индекс модуляции умножаются в п раз. Затем несущая гетеродинируется ш-й гармоникой первоначальной несущей частоты /ь При этом на разностной частоте индекс модуляции увеличивается. Эта разностная частота снова может быть умножена р раз для получения требуемого индекса модуляции на радиочастоте.

5-7. ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ

При импульсной модуляции в соответствии с модулирующим сигналом может изменяться один или несколько параметров, характеризующих импульс Промодулированная последовательность импульсов, наоборот, может быть использована для получения частотной или амплитудной модуляции другой несущей частоты.

Импульсная модуляция дает возможность накладывать одну последовательность импульсов на другую и производить временное разделение последовательностей. Это лежит в основе многоканальной передачи. Модулирующее сообщение может содержаться в одной последовательности импульсов с малым заполнением, т. е. отношением ширины (длительности) импульса к периоду импульсной последовательности (временному интервалу между импульсами). Другие последовательности заполняют интервалы между импульсами этой последовательности.

Системы с импульсной модуляцией разделяются на два основных вида: системы с непрерывной модуляцией импульсов, в которых модулируемый характер импульсов изменяется в соответствии с модулирующим сигналом непрерывно, и системы с прерывной импульсной модуляцией при которой непрерывный сигнал, подлежащий передаче, заменяется конеч-

1 Н. S. В 1 а с k, Modulation theory, p. 299, D Van Nobtrand Company, Inc., New York, 1953.



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



0.0182