Modulatory częstotliwości
Modulatory częstotliwości
)
t
(
x
k
)
t
(
f
o
)
t
(
x
k
F
)
t
(
x
2
k
F
)
t
(
F
'
f
o
f
o
FM
C
C
2
1
F
F
o
o
Bezpośrednia modulacja FM
Element przestrajający zwykle nie stanowi jedynej pojemności obwodu
x
1
x
C
C
C
C
C
x
2
2
x
x
C
C
C
C
C
C
C
3
x
2
x
2
x
2
x
2
x
2
2
x
x
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
x
x
C
C
C
C
napięcie przemienne na elemencie przestrajającym
może być istotnie zmniejszone
przykłady…
3
x
2
x
2
x
2
x
2
x
2
2
x
x
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
pF
10
C
pF
2
C
pF
1
5
C
3
2
x
00714
,
0
10
5
2
5
2
5
2
5
2
5
2
2
5
1
C
C
dokładne obliczenie pojemności
wypadkowej dla skrajnych wartości Cx daje
00731
,
0
C
C
pF
416
,
11
C
obliczenia uproszczone
obliczenia dokładne
Ile razy mniejsza jest pojemność wypadkowa C w porównaniu do C
x
,
tyle razy zmniejszają się
względne
zmiany tej pojemności
w stosunku do względnych zmian pojemności C
x
Obecnie w modulatorach FM prawie wyłącznie diody pojemnościowe
p
o
U
U
1
C
C
Przykładowa
charakterystyka
diody
pojemnościowej
VHF
Logarytmiczna
skala
napięcia!
Ta sama charakterystyka przy liniowej skali
napięcia
??
…niestety, jest też elementem nieliniowym…
prowadzi to do…
Dioda pojemnościowa jest elementem parametrycznym…
Chwilowe przemienne napięcie na diodzie powoduje
modulację jej pojemności,
czyli pojemność diody zależy od napięcia (w.cz.)
rezonans
warunki na rysunku są przesadne,
ale nawet niewielka nieliniowość powoduje
generację harmonicznych w napięciu na obwodzie
Poprawa liniowości uniezależnienie pojemności od
napięcia przemiennego na diodach,
ale pojemność diod musi zależeć od napięcia przestrajającego!
analogia do dwóch kondensatorów zmiennych przestrajanych przeciwnie
wypadkowa pojemność jest w dużej mierze stała
konieczność
10 pF 10 pF 5,0 pF
11 pF 9 pF 4,95 pF
12 pF 8 pF 4,80 pF
13 pF 7 pF 4,55 pF
2 diody BB105G
10 pF 10 pF
5,0 pF
10,8 pF
9,1 pF
4,93 pF
11,7 pF
8,8 pF
5,02 pF
16 pF 6,7 pF
4,72 pF
jest jeszcze lepiej
z powodu nieliniowej
charakterystyki przestrajania
Charakterystyka przestrajania obwodu rezonansowego z diodą pojemnościową
p
o
U
U
1
C
C
2
p
o
U
U
1
LC
2
1
LC
2
1
f
jeżeli 2 charakterystyka przestrajania mogłaby być liniowa…
ale są jeszcze inne pojemności w obwodzie
??
porównanie charakterystyki diody z krzywą kwadratową
Inne sposoby przestrajania obwodu rezonansowego
Symulacja zmiennej reaktancji w celu uzyskania FM
tranzystor lub lampa reaktancyjna
Schematy praktyczne
x(t)+U
gso
przykładowa charakterystyka tranzystora JFET
g
m
jest proporcjonalne do prądu drenu
transkonduktancja bardzo dobrze reguluje
się we wzmacniaczu różnicowym
x(t)+U
bo
Można symulować duże pojemności (zmienne!)
Modulator FM ze sprzężeniem zwrotnym
konieczna liniowość demodulatora!
linearyzacja charakterystyki przestrajania
modulator ze sprzężeniem zwrotnym dla składowej stałej
stabilność „zera” demodulatora decyduje o stabilności F
o
stabilizacja częstotliwości spoczynkowej
Pośrednia modulacja FM
Pozornie atrakcyjne rozwiązanie, bo można zastosować generator kwarcowy
do stabilizacji częstotliwości nośnej, ale…
czegoś takiego
nie da się zrobić!
t
cos
t
cos
A
(t)
a
o
o
o
PM
t
sin
m
t
cos
A
(t)
a
f
o
o
FM
t
sin
f
F
t
cos
A
(t)
a
o
o
o
FM
f
F
o
o
!
rad
75
kHz
1
kHz
75
o
o
!
rad
2500
Hz
30
kHz
75
o
o
nie ma takich
modulatorów fazy !
Jeżeli chcielibyśmy uzyskać dewiację 75 kHz…
wymagane byłoby połączenie kaskadowe setek lub tysięcy modulatorów !
Modulator Armstronga PM/FM
to jest zmienne
uzyskuje się modulację PM z pasożytniczą
modulacją AM
)
t
(
x
arctan
A
A
)
t
(
x
arctan
o
o
dobra stabilność częstotliwości
spoczynkowej
t
cos
A
)
t
(
x
o
o
2
o
)
t
(
x
1
A
y
)
t
(
x
arctan
y
A
o
x(t)·A
o
y
zmiany amplitudy –
można dać ogranicznik…
~ liniowa dewiacja fazy < 45° -
niedużo
albo zastosować korekcyjną modulację amplitudy
Modulator fazy
(teoretyczny…)
RC
j
1
RC
j
1
U
U
)
j
(
T
1
2
warikapy
niestety
- znaczna nieliniowość
charakterystyki
w funkcji C lub R
)
RC
arctan(
2
)
U
,
U
(
1
2
nieliniowość charakterystyki
warikapów powoduje
pewną poprawę liniowości
w zależności
od napięcia przestrajającego
Modulacja fazy z pasożytniczą modulacją amplitudy - i to dość znaczną.
Jeżeli chcemy uzyskać zmiany fazy +/- 45 stopni, to amplituda spadnie o 3dB !
źródło prądowe
zasilanie stałą
częstotliwością nośną
Modulator fazy na obwodzie rezonansowym
Modulowane generatory RC
U
1
U
2
)
U
U
(
C
2
I
f
1
2
u
c
(t)
u
c
(t)
U
1
U
2
BEP
U
C
4
I
f
wrażliwość na zmiany temperatury
Multiwibrator o sprzężeniu emiterowym
BEP
U
C
4
I
f
Multiwibrator o sprzężeniu emiterowym
układ praktyczny
E
BEP
R
R
U
U
I
dodatkowy
wpływ temperatury
kompensacja temperaturowa?
Modulatory FSK
– łatwiejsze; przy ustalonej amplitudzie sygnałów cyfrowych
nie trzeba uwzględniać nieliniowości przestrajania generatora VCO
FSK z fazą
ciągłą
FSK z nieciągłą fazą
Ogólny sposób otrzymywania wielowartościowej modulacji PSK
(lub QAM)
PSK, QAM - faza zawsze nieciągła
przesuwnik fazowy 90