Высоколинейный амплитудный модулятор |
Амплитудный модулятор, имеющий хорошую линейность, теоретически может работать при частоте модулирующего сигнала, равной частоте несущей. Транзистор Q1 разделяет модулирующее входное напряжение на два противофазных разнополярных сигнала. Выключатели на транзисторах Q2 и Q3 пропускают соответственно положительные и отрицательные полупериоды прямоугольной несущей. Прерванные модулированные сигналы (точки С и D) суммируются при помощи резисторов R5 и R6.
Амплитудный модулятор, схема которого представлена на фигуре, имеет хорошую линейность и работает при изменении частоты модулирующего сигнала от нуля до половины частоты несущей. Линейность схемы сохраняется вплоть до коэффициента модуляции 97,5%. Связь между отдельными каскадами осуществляется гальванически без применения индуктивностей или больших емкостей.
Транзистор Q1 является расщепителем фазы модулирующего сигнала, при этом сигнал на эмиттере Q1 имеет фазовый сдвиг и амплитуду, несколько меньшую входного уровня. Постоянная составляющая модулирующего сигнала равна приблизительно -5 В на эмиттере транзистора Q1 и +5 В на его коллекторе, где фаза сигнала сдвинута на 180° по отношению к входу. Быстродействующие переключатели на транзисторах Q2 и Q3 попеременно изменяют свое состояние от насыщения до запирания под действием входного сигнала несущей. Этот сигнал, предпочтительно прямоугольной формы, поступает на базы транзисторов Q2, Q3 соответственно через резисторы R1, R2 и диоды D1, D2. Диоды защищают транзисторы от повышенного обратного напряжения база-эмиттер, которое может возникнуть при большом уровне несущей. Конденсаторы C1 и С2 служат для уменьшения времени переключения транзисторов Q2, Q3.
Коллекторы транзисторов Q2, Q3 соединены с выходами фазорасщепителя Q1 через резисторы R3 и R4. Эти резисторы используются для развязки схем модулирующего и модулируемого сигналов. В каждом положительном полупериоде несущей модулирующий сигнал на коллекторе транзистора Q1 переключается от своего среднего значения 5 В до нуля транзистором Q2. В результате этого на коллекторе транзистора Q2 формируется прерывистый модулирующий сигнал. Аналогично модулирующий сигнал на эмиттере транзистора Q1 прерывается транзистором Q3, причем переход транзистора Q3 из запертого состояния в состояние насыщения происходит в течение каждого отрицательного полупериода несущей.
Положительные и отрицательные прерывистые модулирующие сигналы смешиваются в простой суммирующей цепи, состоящей из резисторов R5 и R6. При суммировании компоненты с частотой прерываний, присутствующие в прерывистых модулирующих сигналах, взаимно компенсируются. Таким образом, в случае идеального баланса в спектре выходного модулированного сигнала отсутствуют компоненты с частотой модуляции и присутствуют только боковые составляющие модуляции. Теоретически при этом можно увеличивать частоту модулирующего сигнала до верхнего предела, равного половине частоты несущей, не применяя сложной фильтрации. Огибающая модулированного сигнала находится в этом случае в противофазе по отношению к входному модулирующему сигналу.
Выходное напряжение схемы представляет собой амплитудно-модулированный прямоугольный сигнал, который сам по себе содержит нечетные гармоники основной частоты. (Спектр выходного сигнала можно записать в виде nwc±wm)т, где wc-частота несущей, wm- частота модулирующего сигнала, а п=1; 3; 5; ... .) Чтобы получить синусоидальную несущую, выходной сигнал необходимо отфильтровать. Для выделения основной частоты несущей и ее боковых составляющих можно применить фильтр нижних частот, поскольку спектр выходного сигнала не содержит компоненту с частотой модуляции. Однако для выделения какой-либо гармоники wс необходимо использовать полосовой фильтр.
Частотные свойства модулятора в основном зависят от быстродействия переключающих транзисторов. Для транзисторов, показанных на фигуре, верхняя частота модулированного выходного сигнала составляет 1 МГц. Сам модулятор имеет плоскую частотную характеристику и сохраняет линейность до модулирующей частоты 250 кГц, после чего искажения огибающей становятся заметны даже на глаз. При частоте несущей 100 кГц и частоте модуляции 1 кГц можно получить линейную модуляцию с глубиной до 95%.
В режиме с разомкнутым выходом максимальный размах выходного модулированного сигнала равен 7,4 В при размахе входного модулирующего сигнала 14 В. Минимальный размах несущей на входе модулятора для получения выходного прямоугольного сигнала составляет 2,8 В. Увеличение уровня несущей относительно номинального значения не приводит к появлению каких-либо нежелательных эффектов. Форма модулирующего сигнала может быть произвольной.
В качестве несущей можно использовать также синусоидальный сигнал, однако при этом ухудшается процесс прерывания. Минимальный размах синусоидальной несущей равен 4 В. При частоте несущей 10 кГц и размахе модулирующего сигнала 14 В можно осуществить линейную модуляцию с глубиной до 97,5%.
Минимальный возбуждающий уровень несущей почти не изменяется при более низкой ее частоте. В то же время технические характеристики модулятора несколько ухудшаются на верхних частотах-максимальная глубина линейной модуляции уменьшается и становится равной 94% на 500 кГц и ' 88% на частоте 1 МГц. На верхних частотах также уменьшается уровень выходного сигнала. Для расширения частотного диапазона можно использовать более быстродействующие ключевые транзисторы и уменьшить импедансы каскадов схемы.
Предотвратить уменьшение выходного сигнала на высоких частотах можно также путем повышения питающих напряжений. Максимальная глубина модуляции теоретически ограничена напряжением насыщения прерывающих транзисторов; это напряжение не оказывает столь сильного влияния при высоких питающих напряжениях. Применение подобранных с большой точностью пар резисторов (R3-R4, R5-R6, R7-R8) обеспечивает равенство положительных и отрицательных мгновенных значений выходных модулирующих сигналов. Источник: Колледж в Санта-Фе (Гейнсвилл, шт. Флорида)
| C этой схемой также часто просматривают: |
 МОДУЛЯТОР
МОДУЛЯТОР / ДЕМОДУЛЯТОР SSB
МОДУЛЯТОР И ДЕМОДУЛЯТОР SSB
ДВОЙНОЙ БАЛАНСНЫЙ МОДУЛЯТОР
БАЛАНСНЫЙ МОДУЛЯТОР НА ВАРИКАПАХ
Преобразование угла потенциометра в цифровой код
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ДВИЖУЩИХСЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРЕДМЕТОВ
УСИЛИТЕЛЬ С ДИСКРЕТНО РЕГУЛИРУЕМЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ПЕРЕДАЧИ
Прецизионный измеритель перемещения
| 
