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 56

;  ; 

;  , если

то

Поскольку , то характер сопротивления делителя будет активным и ток , проходя по емкости  создает напряжение , отстоящее от  на . Напряжение на емкости является напряжением на базе. Коллекторный ток , совпадает с  по фазе. Таким образом,  отстает от напряжения  на , что соответствует индуктивному сопротивлению цепи, что иллюстрирует рисунок.

Реактивный транзистор, используемый в ЧМ передатчике обеспечивает значительно большую девиацию частоты и меньшее искажения, чем варикап.

Частотный модулятор обычно представляет собой транзисторный LC-автогенератор, частота которого суммируется под действием модулирующего напряжения с помощью варикапа.

Варикап с колебательным контуром C1, С2 , С3, L3 с помощью ёмкости С_св. Постоянное смещение на варикап поступает от источника питания  через делитель, модулирующее напряжение через разделительную ёмкость .

Эту схему можно применять на тех частотах, где выполняется соотношение . Если , то к транзистору подключается корректирующая цепочка. Так как электрическая схема АГ на биполярном транзисторе рассматривалась ранее, то нет необходимости подробно на ней останавливаться. Рассмотрим более детально методику расчета частотного модулятора.

Расчет проводится в последовательности:

1)  расчет схемы автогенератора;

2)  выбор варикапа и расчет его режима

На заключительном этапе оценивается емкость связи варикапа с резонатором рассчитывается делитель напряжения .

Из расчета АГ известны следующие величины:

1.  Амплитуда первой гармоник напряжения на базе .

2.  Амплитуда первой гармоники напряжения на коллекторе .

3.  Коэффициент включения контура  к выходным электродам транзистора.

4.  Параметры контура , C₂, C₁, C₃, C_Σ, где С₂ – суммарная емкость, включенная между базой и эмиттером, включающая емкость варикапа и С_св; C_Σ – полная емкость, контура, присчитанная к индуктивности.

Для уменьшения нелинейных искажений необходимо применять варикап с возможно большей средней емкостью . Максимальное значение этой емкость ограничено двумя факторами:

1)  с ростом  падает граничная частота варикапа

 и его добротность . Желательно Q=50…100.

2)  с ростом  становится неравномерной динамическая модуляционная характеристика модулятора. Поэтому  выбирают большой Q>50, а модуляционную характеристику проверяют экспериментально.

Рабочий диапазон напряжений смещения на варикапе – это диапазон напряжений, при которых p-n переход закрыт. Необходимо выполнять следующие соотношения:

,

, где  - максимально допустимое напряжение;  - амплитуда моделирующих колебаний;  - амплитуда высокочастотных колебаний.

Для определения режима и параметров частотного модулятора на варикапе имеются следующие уравнения:

1. ; где  - коэффициент гармоник.

2. .

3. ; где  - отклонение емкости варикапа от среднего значения.

4.  - коэффициент вклада варикапа в суммарную емкость.

5.  - коэффициент влючения варикапа в контур.

6. ;

; .

Рассмотренные выше схемы ЧМ с одним автогенератором могут быть условно названы однотактными. Они применяются при относительно небольших девиациях частоты, обычно . Модуляторы с большой девиацией при необходимости получения малых искажений строятся по схеме, которая получила название двухтактной. Двухтактный ЧМ-модулятор состоит из двух однотактных ЧМГ1 и ЧМГ2 и преобразователя частоты. Модуляторы работают на  и . На выходе преобразователя частоты выделяется сигнал промежуточной разностной частоты . На выходы обоих модуляторов подается один и тот де модулирующий сигнал.Однако, когда модулирующий сигнал в одном из модуляторов вызывает повышение частоты, в другом, благодаря противофазному включению варикапов происходит понижение частоты. Т.е. на выходе , девиация ЧМГ1 и ЧМГ2 складывается и за счет двухконтактности схемы нелинейные искажения четных порядков частично компенсируются. Компенсация искажений третьего порядка производится с помощью корректирующих цепей.