16.3 Косвенный метод чм
Состоит в преобразовании ФМ в частотную. Для этого на входе фазового модулятора помещают интегратор. Таким образом, ЧМ сигнал получают в результате фазовой модуляции интегральной функцией модулирующего сигнала.
Рисунок 16.7 – Структурная схема косвенного метода ЧМ.
Покажем, что ФМ можно преобразовать в ЧМ.
При ЧМ частота изменяется по закону:
,
а фаза:
.
где
- размерный коэффициент пропорциональности.
Достоинство:
возможность обеспечения сколь угодно
высокой стабильности средней частоты
(кварцевая стабилизация), поскольку
модуляция осуществляется в промежуточном
каскаде, а не в АГ.
Недостаток: невозможность получения широкополосной ЧМ (с большой девиацией частоты); сложность в изготовлении и настройке.
Первый недостаток устраняется путем получения небольших девиаций на низкой частоте с последующим умножением несущей частоты (во столько же раз увеличивается и девиация частоты).
16.4 Косвенный метод фм
Состоит в преобразовании ЧМ в фазовую. Для этого на входе частотного модулятора помещают дифференцирующую цепь. Таким образом, ФМ сигнал получают в результате частотной модуляции дифференциальной функцией модулирующего сигнала.
Рисунок 16.8 – Косвенный метод ФМ.
Покажем, что ЧМ можно преобразовать в ФМ.
При ФМ фаза изменяется по закону:
,
а частота:
,
где
- текущий момент времени;
- размерный
коэффициент пропорциональности;
- начальная фаза
несущей.
17 Преобразование частоты
17.1 Применение преобразования частоты
НЕОБХОДИМОСТЬ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТОТЫ возникает при формировании сигналов в радиопередающих устройствах, аппаратуре многоканальной электросвязи, радиоприемных устройствах.
17.2 Принцип преобразования частоты
Преобразование частоты – перенос (смещение) спектра сигнала по шкале частот в область более низких или более высоких частот без изменения закона модуляции. Устройство, его осуществляющее, называется преобразователем частоты.
Новое значение частоты несущего колебания, полученное на выходе преобразователя частоты, называется промежуточной частотой:
,
где
- частота гетеродина;
.
Промежуточная
частота может быть как выше частоты
несущей
(преобразование частоты вверх), так и
ниже
(преобразование частоты вниз).
Процесс преобразования частоты иллюстрируется рисунком 17.2.
Рисунок 17.1 – Временные диаграммы (а, в, д) и спектры (б, г, е) при
преобразовании частоты.
На рисунке приведены
графики: АМ сигнала и его спектра,
дополнительного гармонического колебания
и его спектра, сигнала на выходе ПФ и
его спектра. Спектр последнего по форме
совпадает с исходным спектром сигнала,
но сдвинут в область более низких частот
на частоту
.
Огибающая колебания на выходе ПФ
полностью совпадает с огибающей АМ
сигнала, а частота заполнения уменьшена
на значение
.
17.3 Схемное построение преобразователей частоты и их виды
Рисунок 17.2 – Структурная схема преобразователя частоты.
Обозначения:
См – смеситель – нелинейная цепь, создающая спектр комбинационных частот. Реализуется на НЭ: полупроводниковых диодах, транзисторах, лампах и др.
Г – гетеродин – вспомогательный маломощный автогенератор гармонических колебаний высокой частоты.
ПФ – полосовой фильтр – избирательная система, выделяющая одну из комбинационных частот (промежуточную). Если последняя имеет порядок радиочастот, то им является LC контур, звуковых частот – цепь RC.
Виды преобразователей частоты:
- по виду НЭ: диодные, транзисторные, интегральные;
- по числу НЭ: простые (1 НЭ), балансные (2 НЭ), кольцевые (4 НЭ);
- по расположению
боковых полос сигнала относительно
несущей частоты после преобразования
частоты: неинвертирующие (
,
положение боковых полос не меняется),
инвертирующие (
,
боковые полосы меняются местами);
- по схемному построению: с отдельным смесителем и гетеродином (на различных активных элементах), с объединенным смесителем и гетеродином (на одном активном элементе).