2. Формирование сигналов с частотной модуляцией. Формирование сигналов с амплитудной и частотной манипуляцией.

Непрерывные сигналы с частотной модуляцией широко используются в УКВ диапазоне, т.е. в диапазоне с большой частотной емкостью. При этом виде модуляции по закону модулирующего напряжения осуществляется изменение частоты колебаний при неизменной амплитуде.

Существуют прямые и косвенные способы осуществления ЧМ. Преимущественное применение нашли прямые способы, т.е. способы воздействующие на частоту автогенератора по закону модулирующего сигнала.

Частотная модуляция осуществляется в автогенераторах, а частота автогенератора определяется параметрами задающего колебательного контура, поэтому управляемый элемент, с помощью которого осуществляется ЧМ, должен входить в колебательный контур автогенератора.

В настоящее время в качестве такого управляемого элемента чаще всего применяются варикапы, т.е. полупроводниковые диоды, используемые в качестве электрических конденсаторов, ёмкость которых может в небольших пределах изменяться в зависимости от приложенного к ним напряжения. Типовая статическая вольт - фарадная характеристика варикапа представлена на рис.6.7.

РИС. 6.7 Вольт-фарадная характеристика варикапа.

Если такой варикап, предварительно запертый приложенным к нему отрицательным напряжением, подключить к колебательному контуру автогенератора и подавать на него напряжение первичного электрического сигнала, то ёмкость варикапа будет изменяться по закону первичного электрического сигнала, следовательно, будет изменяться общая ёмкость колебательного контура, а значит и частота колебаний, создаваемых автогенератором. Т.о., в таком автогенераторе вместе с созданием высокочастотных колебаний одновременно осуществляется частотная модуляция.

РИС. 6.8. Способы включения варикапа в колебательный контур автогенератора

Формирование радиосигналов с AT.

Известно, что при амплитудной манипуляции необходимо обеспечить на входе передатчика наличие колебаний рабочей частоты в момент токовой посылки (нажатия телеграфного ключа) и отсутствие колебаний в моменты бестоковой посылки или паузы (телеграфный ключ отжат). Это можно обеспечить различными способами.

Предложить обучаемым обдумать и высказать свои предложения по реализации данной задачи. Выслушать обучаемых, обсудить предлагаемые ими решения задачи, указать на положительные и отрицательные стороны предлагаемых вариантов. Предложить обучаемым для обсуждения один из возможных вариантов формирования AT - сигналов.

В современных передатчиках формирование AT сигналов осуществляется, как правило, в возбудителях, хотя в принципе эта задача может выполняться и в туннельных каскадах, особенно в передатчиках малой мощности. Формирование такого сигнала сводится к запиранию возбудителя (передатчика) в моменты бестоковой посылки (ключ отжат) и к отпиранию его в моменты токовой посылки (ключ нажат). Такую манипуляцию можно осуществлять в разных точках тракта возбудителя. Наиболее эффективным получается запирание смесителей в тракте переноса первичного радиосигнала на рабочие частоты диапазона или, что технически удобнее, запирание каскадов, обеспечивающих подведение к гасителям колебаний поднесущих частот. Кроме того, иногда одновременно с тиранией таких каскадов осуществляется и запирание выходного каскада возбудителя или передатчика (УМ), с тем чтобы исключить излучение собственных шумов усилителя мощности.

На рис.7.1. показан один из вариантов формирования AT сигналов в возбудителе передатчика.

РИС.7.1. Схема формирования AT сигнала.

По функциональной схеме р/ст Р-130м показать пример формирования AT сигнала.

Формирование ЧТ сигнала.

Дискретные сигналы Ч'Г и ДЧТ нашли широкое применение для передачи телеграфных сообщений. Для формирования таких сигналов используются различные способы.

Частотная манипуляция может осуществляться с разрывом фазы колебаний и без разрыва фазы. Если при переходе с одной частоты на другую происходит разрыв фазы, то такой сигнал будет представлять собой сумму AT сигналов, а, следовательно, и спектр такого ЧТ сигнала следует рассматривать как сумму спектров AT сигналов. Такой способ формирования ЧТ сигналов в военной технике радиосвязи применяется редко.

При частотной манипуляции без разрыва фазы её нужно рассматривать как частотную модуляцию сигналами прямоугольной формы.

Структура и ширина спектра при этом определяется индексом частотной модуляции, т.е. величиной:

Где f_сдв - частотный сдвиг; F - частота манипуляции при передаче точек.

Такая ширина спектра является более узкой, чем при манипуляции с разрывом фазы, поэтому такой способ манипуляции нашел широкое применение в военной технике радиосвязи.

Простейшим способом осуществления такой частотной манипуляции является воздействие на частоту колебательного контура автогенератора (рис. 7.2.).

РИС.7.2. Схема генератора ЧТ и ДЧТ сигналов.

В данной схеме с помощью манипуляторов и ключей в соответствии с комбинациями токовых и бестоковых (положительных и отрицательных) посылок по первому и второму каналам к колебательному контуру автогенератора подключаются конденсаторы С_А, С_Б, С_В, чем и обеспечиваются необходимые сдвиги частоты относительно частоты f_Г, определяемой параметрами колебательного контура.

Достоинством этого способа является то, что колебания автогенератора представляют собой неразрывный процесс, а значит, разрыв фазы отсутствует. Недостатком способа является невозможность получения высокостабильных частот сигнала, т.к. путь воздействия на частоту в интересах манипуляции оказывается вместе с тем и путем дестабилизации частоты.

Для повышения стабильности частоты в таких автогенераторах применяются следующие меры:

• понижение номинальной частоты генератора в целях снижения её абсолютной стабильности;

• термостатирование и герметизация автогенератора;

• применение кварцевого генератора в сочетании с термостатированием и герметизацией;

• применение метода синтеза частот манипуляции на основе частоты прецизионного кварцевого генератора.

На рис.7.3. приведена схема кварцевого генератора ЧТ и ДЧТ сигналов.

Рис.7.3.Схема кварцевого генератора ЧТ и ДЧТ сигналов.

Кварцевый резонатор всегда очень слабо связан с активным элементом генератора (транзистором), т.к. емкость кварцедержателя Со значительно превосходит ёмкость последовательной ветви С_к. Поэтому воздействовать на частоту генератора путем подключения реактивных элементов к кварцевому резонатору довольно трудно. Это воздействие более осуществимо при увеличении частоты генератора, т.к. с ростом частоты увеличивается возможная абсолютная величина частотного сдвига.

В современных радиостанциях применяются и другие, более сложные способы формирования ЧТ и ДЧТ сигналов позволяющие получить высокую стабильность частоты.

Старший преподаватель кафедры войск связи Т и ОД

п/п-к___________И.Саламахин