Курс лекций по дисциплине “Методы и устройства формирования радиосигналов” (Лекции 1-34. Назначение дисциплины. Радиосигнал и его характеристики. Основные этапы развития радиотехники. Паразитные излучения в формирователях. Электромагнитная совместимость в формирователях), страница 52

Представим ОМ колебание для всех видов излучения при модуляции одним током с частотой  в виде:

,                        (1)

где  - коэффициент ослабления несущей;  - амплитуда и - частота несущего колебания;  - амплитуда и  - частота колебания в боковой полосе;

Уравнение для ОМ можно получить из выражения (1)  и записать его в общем виде как произведение колебания огибающей  и высокочастотного колебания с разовой модуляцией:

,                                         (2)

где ,

.

В отличие от АМ, ЧМ и ФМ, где при модуляции изменяется лишь один параметр ВЧ колебания – амплитуда или фазовый угол, при однополосной модуляции передаваемая информация оказывается заложенной в изменениях амплитуды и фазы.

Спектр колебания ОМ еще более усложнится, если модулирующий сигнал представить в виде, как его трактует теория передачи сигналов:

 (3)

где  - амплитуда, частота и фаза спектральных составляющих модулирующего сигнала;  - мгновенная амплитуд;  - средняя частота спектра;  - мгновенная фаза модулирующего сигнала; ;

В общем случае , ,  являются случайными функциями времени. Относительная амплитуда изменяется в пределах .

Формирователи радиосигналов с ОБП строят по многокаскадной схеме. Колебания ОБП формируют в маломощном возбудителе, а затем усиливают до заданного уровня мощности в каскадах, работающих с углом отсечки коллекторного тока  для уменьшения нелинейных искажений.

Рассмотрим основные методы формирования однополосных сигналов. Очевидный способ выделения ОБП подавлением несущей и другой боковой полосовым фильтром не применяется, так как требуемую крутизну спада АЧХ трудно получить даже при использовании кварцевых или электромеханических фильтров в диапазоне выше 1 МГц.

Одним из реально применяемых является так называемый метод повторной балансной модуляции или фильтровый метод. Балансные модуляторы позволяют получить АМ колебание с подавленной несущей. Нужная боковая полоса выделяется полосовым фильтром.

Второй способ получения ОБП – фазокомпенсационный метод, сущность которого поясняет следующая структурная схема (рис.1).

Рис.1. Структурная схема формирователя однополосного сигнала

фазокомпенсационным методом.

Рассмотрим простейший случай, когда модулирующее напряжение изменяется по гармоническому закону со звуковой частотой и когда фазосдвигающие схемы имеют один и тот же коэффициент передачи и обеспечивают сдвиг по фазе точно в . В этом случае на выходе БМ получим:

Нетрудно видеть, что после суммирования боковые частоты 1 и 3 складываются, а частоты 2 и 4 взаимно уничтожаются и т.о. на выходе остается одна боковая частота.

Однако в реальных схемах трудно получить точный фазовый сдвиг в широкой полосе частот, занимаемой передаваемым сигналом кроме системы двухфазовой модуляции находят применение также другие системы многофазовой модуляции, чаще всего системы трех- и четырехфазовой модуляции.

В фазофильтровом методе используется как компенсация предварительно сдвинутых по фазе напряжений, так и фильтры для выделения из АМ сигнала одной боковой полосы.

Рис. 2. Структурная схема формирования однополосного сигнала фазофильтровым методом.

На вход первых двух балансных модуляторов поступает сигнал в виде низкочастотного напряжения, занимающего спектр от  до . В качестве «несущей» частоты на два первых БМ подаются сдвинутые по фазе на  напряжения с частотой, соответствующей средней частоте сигнала.

.

Спектры сигнала при формировании фазофильтровым методом имеют вид:

Рис. 3. Спектры сигналов при формировании однополосного сигнала фазофильтровым методом.

На выходе балансных модуляторов получаем спектры, показанные на рис.3(б). После прохождения фильтров с полосой от  до  спектр сигнала будет иметь вид, представленный на рис.3(в). Напряжения, снимаемые с разных фильтров, сдвинуты по фазе относительно друг друга на . На вторую пару БМ, кроме модулирующих сигналов, сдвинутых по фазе на , поданы напряжения несущей частоты , сдвинутые по фазе относительно друг друга также на . В результате сложения на выходе сумматора получим только одну боковую полосу частот. Для формирования однополосного сигнала используются: балансные модуляторы, полосовые фильтры, фазовращатели.