7.3.1. Схема возведения в квадрат

Предположим, что мы принимаем фазомодулированный сигнал

.

Рассмотрим сначала простейший случай модуляции (изменение фазы сигнала на 180 градусов ). Возведем принимаемый сигнал в квадрат. Переменная составляющая сигнала на выходе устройства возведения в квадрат имеет вид:

.

Из полученного выражения видно, что на выходе умножителя формируется сигнал удвоенной несущей частоты входного сигнала. Первоначальные частота и фаза могут быть получены путем деления на 2. Однако сигнал на входе устройства возведения в квадрат всегда состоит из суммы принимаемого полезного сигнала и шума. Наличие шума приводит к дрожанию фазы восстановленной несущей. Для снижения величины фазового дрожания в восстановленной несущей обычно необходима фильтрация в узкой полосе (например, < 1 % символьной скорости). Реализация таких узкополосных фильтров на LC элементах затруднена, поэтому частот используется система фазовой подстройки частоты (ФАПЧ или PLL). Блок-схема возведения в квадрат и формирование опорного сигнала с помощью схемы ФАПЧ показана на рис. 7.6. Частота ГУН равна удвоенному значению несущей частоты принимаемого сигнала. Аналоговый перемножитель и фильтр нижних частот в цепи обратной связи являются фазовым детектором на выходе которого формируется сигнал ошибки, перестраивающий частоту ГУН таким о бразом, чтобы разность фаз между удвоенной частотой принимаемого сигнала и ГУН всегда была равна нулю, т.е. сигнал ГУН с точностью до фазы совпадал со второй гармоникой принимаемого сигнала. После деления частоты ГУН на два будем иметь сигнал несущей частоты принимаемого

фазомодулированного сигнала.

Рис. 7.6. Схема возведения в квадрат

Обобщить метод модуляции для форматов модуляции более высокого порядка можно, просто увеличив порядок нелинейности. Устройство возведения в 4-ю степень (и деление на 4 восстановленной частоты) должно использоваться для форматов модуляции, имеющих симметрию 90°. Более подробно можно ознакомиться в ПР1.

8. Выходные каскады

8.1 Режим в

8.1.1 Выходной каскад на комплементарной паре

В выходных каскадах усилителей переменные составляющие токов и напряжений транзисторов, сравнимы с постоянной составляющей токов и напряжений. Усилители мощности прежде всего должны обеспечивать высокую выходную мощность, усиление по напряжению здесь является второстепенным фактором. Поэтому, как правило, коэффициент усиления мощных каскадов по напряжению близок к единице. Усиление по мощности определяется коэффициентом усиления по току. На рис. 8.1 и рис. 8.2 приведены схемы выходных каскадов на комплементарной паре. Недостатком схемы усилителя, приведенной на рис. 8.1, является высокий уровень нелинейных искажений. Это обусловлено тем, что при отсутствии входного сигнала, напряжение база-эмиттер транзисторов равно нулю. Ток транзистора появится только при входном напряжении более 0.6 В. (При входном напряжении менее 0.6 В, транзисторы закрыты, ток нагрузки не изменяется, выходное напряжение равно нулю). В результате форма выходного напряжения отличается от формы входного напряжения, рис. 8.3, что приводит к возникновению нелинейных искажений типа ступенька.

Рис.8.3. Выходной сигнал усилителя, схема которого приведена на рис.8.1.

Для устранения искажений типа ступенька на транзисторы выходного каскада подается напряжение смещения 0.5 В с резисторов R1, R2, рис.8.2. Это приводит к тому, что при отсутствии входного каскада, через транзисторы протекает небольшой ток, значение которого выбирается равным приблизительно 0.05 I_КMAX, где I_КMAX – максимальное значение тока транзистора (для рис. 8.3 I_КMAX = 1.75 А). Любое, бесконечно малое изменение входного напряжения, приводит к изменению выходного напряжения, и искажения типа ступенька исчезают. Однако при постоянном значении напряжения смещения 0.5 В, ток транзистора значительно зависит от температуры. (Увеличение температуры p-n-перехода на 1⁰, при постоянном значении напряжения эмиттер–база, приводит к увеличению тока транзистора равному увеличению тока при изменении напряжения эмиттер база на 2 мВ, при постоянной температуре p-n перехода). В усилителе возможен саморазогрев выходных транзисторов. (Увеличение температуры приводит к увеличению тока транзистора. Транзистор нагревается, что приводит к еще большему увеличению тока).

Для обеспечения температурной стабилизации токов выходных транзисторов используются схемы смещения, приведенные на рис. 8.4, рис.8.5.