Тема 9. Перетворення сигналів в нелінійних електронних колах

4.2. Амплітудні модулятори

Вище зазначалось, що для здійснення амплітудної модуляції треба перемножити високочастотне несуче коливання та низькочастотний модулюючий сигнал, накладений на постійну складову:

      .      (5.35)

            Отже, амплітудний модулятор реалізує математичну функцію перемноження двох згаданих коливань.

                При побудові схеми амплітудного модулятора на основі ДК можливі два варіанти подання двох згаданих коливань на входи ДК:

                а) несуче коливання подають як U_вх3, а модулюючий сигнал – на диференційний вхід (рис.5.25, а);

                б) несуче коливання подають на диференційний вхід ДК, а модулюючий сигнал – на третій вхід (рис.5.25, б).

                При обох варіантах подання вхідних напруг на ДК у спектрі колекторних струмів транзисторів VT1 та VT2 утворюються необхідні спектральні складові (з частотою несучого коливання та сумарні і різницеві комбінаційні складові), для виділення яких у  схему модулятора вводять  смуговий фільтр, настроєний на частоту несучого коливання w₀, смуга пропускання якого дорівнює 2W_max,  де  W_max – максимальна частота у спектрі модулюючого сигналу.

 

 

Рис.5.25. Варіанти побудови схеми амплітудного модулятора на ДК

                 Основною характеристикою модулятора є статична модуляційна характеристика, яка являє собою залежність амплітуди складової колекторного струму транзистора з частотою несучого коливання І_кнес від постійного зміщення на керуючому вході ДК при постійній амплітуді несучого коливання на іншому вході ДК. Типовий вигляд статичної модуляційної характеристики показаний на рис.5.26. За малих значень амплітуди колекторного струму (І_кнес<І_кmin) та великих значень (І_кнес>І_кmax) модуляційна характеристика є нелінійною, що зумовлено, з одного боку, нелінійністю статичних вольтамперних характеристик транзисторів при малих струмах, а з іншого – явищем обмеження струму транзисторів.

Рис.5.26. Статична модуляційна характеристика

 

                Для того, щоб модулятор не вносив значних нелінійних спотворень, треба використовувати лише лінійну ділянку модуляційної характеристики. Для цього початкове зміщення U_змо на керуючому вході вибирають таким, щоб початкова робоча точка P була розміщена посередині лінійної ділянки модуляційної характеристики (див.рис.5.26).

                Максимальне значення коефіцієнта модуляції, за якого ще не виникатимуть нелінійні спотворення, визначають на підставі статичної модуляційної характеристики за формулою:

                                                      (5.36)