Угловая модуляция и манипуляция в радиопередатчиках.

Углова́я модуля́ция — вид модуляции, при которой передаваемый сигнал изменяет либо частоту ω, либо начальную фазу φ, амплитуда не изменяется. Есть прямой и косвенный метод получения данной модуляции.

Подразделяется соответственно на частотную и фазовую модуляцию^[1]. Названа так потому что полная фаза гармонического колебания Ψ(t) = ωt + φ определяет текущее значение фазового угла.

Частотная модуляция (ЧМ, FM (англ. Frequency modulation)) вид аналоговой модуляции, при котором информационный сигнал управляет частотой несущего колебания. По сравнению с амплитудной модуляцией здесь амплитуда остаётся постоянной.

Фа́зовая модуля́ция — вид модуляции, при которой фаза несущего колебания изменяется прямо пропорционально информационному сигналу

Модуляция смещением.

Усиление модулированных колебаний.

В тех радиопередающих устройствах, в которых сеточная модуля­ция осуществляется в одном из промежуточных каскадов, после­дующие каскады работают в режиме усиления модулированных колебания. Таком принцип построения передающего устройства используется при построении маломощных связных и вещательных передатчиков.

Для усиления модулированных колебаний используются гене­раторы с внешним возбуждением, на управляющую сетку лампы которых подастся промодулированное по амплитуде напряже­ние u_ВХ =U_ВХ.НЕС (1+m_ВХcosΩt)cosω_Н.

При неискаженном усилении амплитуда первой гармоники вы­ходного тока

I_ВЫХ1 = I_{ВЫХ.НЕС}(1+m_ВЫХcosΩt).

Неискаженное усиление модулированных колебаний просто осуществляется при работе каскада в режиме класса А. Однако при m =1 неискаженное усиление модулированных колебании можно по­лучить и при угле отсечки анодного тока θ =90°.

Рис. 9. Углубление модуляции в усилителе модулирован­ных колебаний

Статические модуляционные характеристики усилителя модули­рованных колебаний I_a1=f(U_C) или I_а0=f(U_C)оказываются ли­нейными только при работе генератора в недонапряжённом режи­ме и имеют изгиб при переходе генератора в перенапряженный режим. А поскольку усилитель модулированных колебаний дол­жен работать в недонапряженном режиме, то его энергетические показатели и параметры качества практически такие же, как и при модуляции изменением напряжения смещения. Поэтому такой режим называют модуляцией на управляющую сетку изменением амплитуды напряжения возбуждения.

Коллекторная модуляция

Самым распространенным методом АМ, применяемым в транзисторных генераторах, является коллекторная модуляция, при которой напряжение питания на коллекторе транзистора изменяется в соответствии с модулирующим сигналом звуковой частоты:

Е_к= Е_кн+ U_кΏcosΏt = Е_кн(1+m_к cosΏt)

I_к1= I_кн+ I_кΏcosΏt = I_кн(1+m_к cosΏt),

где Е_кн и I_кн напряжение на коллекторе и амплитуда первой гармоники коллекторного тока в режиме несущей частоты, U_кΩ и I_кΏ – амплитуды модулирующего напряжения и низкочастотной составляющей коллекторного тока звуковой частоты, m_к= глубина модуляции в коллекторной цепи.

 

Однополосная модуляция.

Принцип

В радиосигнале с АМ 70 % мощности передатчика расходуется на излучение сигнала несущей частоты, который не содержит никакой информации о модулирующем сигнале. Остальные 30 % делятся поровну между двумя боковыми частотными полосами, которые представляют собой точное зеркальное отображение друг друга. Таким образом, без всякого ущерба для передаваемой информации можно исключить из спектра сигнала несущую и одну из боковых полос, и расходовать всю мощность передатчика для излучения только информативного сигнала.

В детекторе приёмника для декодирования однополосного сигнала приходится восстанавливать несущую, то есть смешивать однополосный сигнал и частоту специального гетеродина. В супергетеродине для этого ставится отдельный гетеродин, работающий на частоте, равной последней ПЧ; в приёмнике прямого преобразования несущую восстанавливает единственный гетеродин приёмника; приёмники прямого усиления для приема ОМ, вообще говоря, непригодны.

Сигнал с однополосной модуляцией занимает в радиоэфире полосу частот вдвое уже, чем амплитудно-модулированный, что позволяет более эффективно использовать частотный ресурс и повысить дальность связи. Кроме того, когда на близких частотах работают несколько станций с ОМ, они не создают друг другу помех в виде биений, что происходит при применении амплитудной модуляции с неподавленной несущей частотой.

Недостатком метода являются относительная сложность аппаратуры и повышенные требования к частотной точности и стабильности.

Для формирования сигнала ОМ используются различные методы:

· Фильтровый (наиболее распространенный): на выходе смесителя ставится высокодобротный полосовой фильтр с шириной полосы пропускания, равной одной боковой полосе. С этой целью применяются, например, лестничные фильтры на кварцевых резонаторах или электромеханические фильтры.

· Фазоинверсионный (фазокомпенсационный): одна из боковых полос инвертируется по фазе и складывается сама с собой (компенсируется). Несущая при этом подавляется фильтром или балансным модулятором.