Материал: ОТС Лекции 1 и 2 часть

В качестве резистора R используются сопротивления транзисторов, зависящие от приложенного напряжения. Частота генерации RC генератора определяется выражением:

1

Г RC

(9.3)

В соответствии с модулирующим НЧ сигналом меняется R, следовательно, меняется частота генерации генератора.

9.3.Статическая модуляционная характеристика (СМХ).

Основной характеристикой частотного модулятора является статическая модуляционная характеристика (СМХ).

Статической Модуляционной Характеристикой частотного модулятора называется зависимость частоты генерируемых колебаний от напряжения смещения Е:

г = f(E)

Пусть нам известна зависимость сопротивления R в цепи обратной связи частотно-модулируемого генератора от напряжения смещения Е:

R

E

E'

1.Задаемся каким-то смещением Е', по графику находим R'.

2.Определяем частоту генерации:

г/ = R1/C

3. Задаемся смещением Е'', находим R'', находим г'', и т.д. Стандартная СМХ для частотного модулятора имеет вид:

г

гmax

0 Рис.9.7

гmin

46

Выбор рабочего режима по СМХ.

1.Выбираем на глаз линейный участок на СМХ.

2.Определяем границы рабочего участка: гmax, гmin, Еmax, Emin.

3.Выбираем рабочую точку в середине рабочего участка. Определяем

0 и Ер.т. для рабочей точки.

4. Определяем максимальную амплитуду модулирующего (Н.Ч.) сигнала:

5. Определяем максимально-допустимую девиацию частоты:

6.Определяем максимально допустимый индекс неискаженной ЧМ.

М= max

чmax

fmax (Гц)

Мч max = F(Гц)

9.4. Детектирование сигналов ЧМ.

Назначение частотного детектора (ЧД) состоит в том, чтобы из ВЧ модулированного ЧМ сигнала получить НЧ модулирующий сигнал.

ЧД преобразует ЧМ сигнал в амплитудно - частотно модулированный (АЧМ), который детектируется с помощью амплитудного детектора. Наиболее распространенная схема ЧД - ЧД с расстроенными контурами. Его принципиальная схема имеет вид:

Контура расстроены относительно средней частоты ЧМ сигнала 0. Например: 1 0, 2< 0.

Если частота ЧМ сигнала больше 0 чм (t) 0 , то она ближе к 1, чем к 2, т.е. напряжение ( его амплитуда ) на верхнем контуре (на входе Д1)

47

больше чем напряжение на выходе нижнего контура (на входе Д2). Напряжение в точке 1 будет больше чем в точке 2.

Если чм (t) < 0 , т.е. ближе к 2 то, так же рассуждая, получим, что напряжение в точке 2 будет больше чем в точке 1. Полярность напряжения на выходе Uнч(t) меняется на противоположную.

Основная характеристика - статическая характеристика детектора. Это зависимость постоянной составляющей тока в нагрузке детектора I0 от частоты входного сигнала.

Стандартный вид СХД следующий:

I0

Imax

I01

I00

I02

Imin Рис.9.9

Расчет рабочего режима по СХД.

Выбираем линейный участок.

Определяем max., min , Imax. ,Imin.

Выбираем рабочую точку в середине линейного участка характеристики.

Определяем 0 , I00 0.

Определяем допустимую девиацию частоты max = ( max - min)/2. Определяем максимально допустимый индекс Мч макс входного ЧМ сигнала для неискаженного детектирования Мч макс = max/ , где -

модулирующая низкая частота.

Рассчитаем амплитуды первых четырех гармоник и коэффициент нелинейных искажений полезного сигнала. Для расчета вводим обозначения:

48

Вопросы для самопроверки.

1.Запишите аналитическое выражение для ЧМ сигнала.

2.Что такое девиация частоты?

3.Чему равен индекс ЧМ?

4.Нарисуйте временную диаграмму ЧМ сигнала при гармонической модуляции.

5.Нарисуйте спектр ЧМ сигнала для очень малых и больших значений индекса ЧМ.

6.Нарисуйте принципиальную схему частотного модулятора.

7.Что такое СМХ частотного модулятора?

8.Каков порядок расчета СМХ.

9.Выбор рабочего режима по СМХ.

10.Нарисуйте принципиальную схему частотного детектора.

11. Что такое СХД?

10.Фазовая модуляция (ФМ). 10.1.Сравнение ФМ и ЧМ

При ФМ фаза ВЧ несущего колебания изменяется в соответствии с НЧ модулирующим сигналом.

ФМ(t) = 0 + Uнч(t) = 0 + МфUнч(t), где ФМ(t)- фаза ФМ сигнала, 0 -

= макс - 0 = 0 - мин - максимальное отклонение фазы сигнала от начального значения (девиация фазы).Для ФМ : = Мф . Фазомодулированный сигнал можно представить в виде:

Uфм (t) = Um cos[ 0t+ 0+ Мф Uнч(t)] = / Uнч(t) = cos t/ = Um cos[ 0t+ 0+

имеется много различий. Наиболее ярко эти различия проявляются, если модулирующий сигнал - двоичный (1,0).

49

Модулирующий двоичный сигнал.

uнч(t)

Сигнал двоичной ЧМ.

U(t)

При МФ <<1 спектр ФМ сигнала напоминает спектр сигнала ЧМ и АМ. Сигнал ФМ можно сформировать с помощью частотного модулятора. Но на входе частотного модулятора включают дифференцирующее устройство (при аналоговой модуляции ).Детектирование сигнала ФМ осуществляется с помощью частотного детектора, но на его выходе включают интегратор.

Структурная схема фазового модема имеет вид:.

Рис.10.2

На выходе дифференцирующего устройства имеем:

50