Рис. 8.25. Фазовый модулятор Армстронга

Фазовый модулятор реализует свои функции путем сложения двух колеба-

ний:

модулированного u1(t) mUн cos( 0 )t mUн cos( 0 )t; немодулированного u2 (t) Uн sin 0t .

Выходной сигнал равен

uвых(t) Uн sin 0t 2mUн cos tcos 0t C(t)sin[ 0t arctg(2mcos t)], C(t) Uн 1 4m2 cos2 t .

Таким образом, выходной сигнал модулятора представляет собой высокочастотное гармоническое колебание, амплитуда и фаза которого зависит от модулирующего колебания. Векторная диаграмма иллюстрирует эффект изменения фазы. Фазовая модуляция сопровождается паразитным изменением амплитуды результирующего сигнала.

Рассмотренные фазовые модуляторы сохраняют линейную зависимость фазы выходного сигнала от модулирующего сигнала при малых индексах угловой модуляции. При больших значениях становится существенной нелинейность фазовых модуляционных характеристик. Увеличение индекса модуляции достигается при умножении частоты ФМ-сигнала.

8.6.3. Частотные модуляторы

Существуют прямой и косвенный способы построения частотных модуляторов. Прямой способ предусматривает непосредственное управление частотой колебаний, формируемых автогенератором, с помощью модулирующего сигнала. Косвенный способ основан на возможности получать частотномодулированное колебание с помощью фазового модулятора, как показано на рис. 8.21.

Рассмотрим реализацию прямого способа.

Эффект частотной модуляции можно получить за счет электронного управления резонансной частотой контура в составе LC-генератора гармонических колебаний (рис. 8.26). Генератор собран по схеме резонансного усилителя с положительной обратной связью через высокочастотный трансформатор. Частота колебаний определяется резонансной частотой колебательного контура. Динамическое управление этой частотой осуществляется путем изменения емкости контура с помощью варикапа. Варикап подключен параллельно емкости

контура, барьерная емкость его p-n-перехода изменяется под воздействием модулирующего сигнала.

Рис. 8.26. Схема частотного модулятора с варикапом

Определим характер зависимости частоты генерируемых колебаний от относительного изменения величины емкости. Как уже говорилось, частота колебаний на выходе автогенератора определяется в основном резонансной частотой контура. Поэтому можно считать, что отклонение емкости на величину C приводит к изменению частоты на величину .

Исходные формулы и преобразования элементарны, поэтому они даны без комментариев. Обозначения:

Lk , Ck – индуктивность и емкость колебательного контура в схеме автогенератора;

C0 – емкость варикапа в рабочей точке (при отсутствии модулирующего напряжения);

C, – изменение емкости и приращение частоты за счет изменения емкости.

	Cko Ck C0 ;					0			1			;
									LkCko
	1								1
0														.
			L(Cko C)
							LCko 1 C Cko

Разделим левую и правую часть равенства на 0 и продолжим преобразования:

		1						2		2		2
1						;	C Cko		0			0	.
	0							1 0 2
			1 C Cko

Практика применения частотной модуляции при передаче сообщений показывает, что относительное изменение частоты, как правило, незначительно.

Так, например, в УКВ диапазоне величина 0 не превышает нескольких долей процента. В этом случае полученное выражение можно упростить: