Использование тока высокой частоты для передачи информации возможно только при управлении им. Управление синусоидальным током /= ср) сводится к изменению в соответствии с пере даваемым сигналом одного из трех параметров: амплитуды /т, частоты ш или фазы ф. При воздействии управляющим сигналом на амплитуду получим амплитудную модуляцию (AM), частоту - частотную (ЧМ) и фазу - фазовую (ФМ).

Рассмотрим принцип действия амплитудного модулятора. На базу транзистора (рис. 1.40, а) подаются напряжения высокой частоты U6cos ш/ от автогенератора или усилителя высокой частоты УВЧ, звуковой частоты Uqcos Ш от микрофона и постоянное напряжение смещения Е. За счет этого напряжения смещения транзистор работает в режиме с отсечкой коллекторного тока, в котором за отрицательный полупериод U6 коллекторный ток равен нулю и в коллекторной цепи проходят импульсы тока. Под влиянием звукового напряжения амплитуды коллекторных импульсов изменяются во времени (рис. 1.40, б). Эти импульсы, проходя по коллекторному контуру возбуждают в нем колебания с амплитудой тока /к, пропорциональной амплитуде импульсов. Возникает амплитудная модуляция. Предположим, что амплитуда тока изменяется по закону 11 = /1 н (1 + Mcos Qt), где Q = 2лР - круговая частота звуковых колебаний

Для Ш= 0 /тах= /]Н ( 1 + М) ; ДЛЯ Ш= Л /тт= /|„ ( 1 - М) .

ОтСЮДа М = (/max /1 н) //1 н== (/1 н (mm) //l н== (/max /т\п)/(211 н) *

Здесь М - отношение наибольшего приращения амплитуды тока к среднему ее значению и называется коэффициентом модуляции (О^С АК; 1 Или в процентах 0^ 100).

Если мгновенное значение тока

I = /| COS (01,

где (0= 2я/ - круговая частота высокочастотных колебаний, то i= /)я (l-l-AIcosQ/) COS (Оt.

После тригонометрических преобразований получаем

i = /lHcos (at + 0,5/|„Afcos (со + Q) t -f + 0,5/ihMcos (a) - Q) t

Таким образом, модулированные колебания можно рассматривать как колебания высокой частоты (о, у которых амплитуда изменяется с низкой частотой ?2. Последнее уравнение позволяет рассматривать модулированные колебания как сумму трех колебаний с неизменными амплитудами (при М= const) и частотами со, со+?2, со-?2 (рис. 1.41). Первое слагаемое называют током несущей, второе - током верхней боковой, а третье - током .нижней боковой частот. Принцип действия частотной и фазовой манипуляции поясняется графиками рис. 18.3. Детектирование (демодуляцию) можно осуществить с помощью элемента с нелинейной вольт-амперной характеристикой или параметрами, периодически меняющимися во времени. В качестве такого элемента используют электронную лампу, транзистор или полупроводниковый диод. Отношение амплитуды напряжения низкой частоты на выходе детектора к амплитуде напряжения высокой частоты называют коэффициентом передачи детекторного каскада. Если с выхода УВЧ на выход детекторного каскада (рис. 1.42, а) поступают немодулироваиные колебания, то ток диода имеет периодическую, но несинусоидальную форму г, содержащую постоянную составляющую /о (рис. 1.42, б) и бесконечный ряд переменных с частотами со, 2со, Зсо и т. д. (гармоники). Переменные составляющие замыкаются через емкость С, а постоянная составляющая проходит через сопротивление R и создает на нем падение напряжения Е- IoR, которое и будет полезным результатом детектирования. Если на вход детектора подать амплитудно-манипулированные импульсы (телеграфные посылки), то на выходе получим посылки постоянного тока.

Схемы преобразователя частоты
Рис 1 43 Схемы преобразователя частоты

При подаче на вход детектора модулированною по амплитуде сигнала значение постоянной составляющей на его выходе будет меняться в такт изменениям амплитуды (рис. 1.42, в). Эту составляющую (постоянную по направлению тока и переменную по значению) можно представить как сумму двух токов: постоянного и переменного со звуковой частотой, который отделяется конденсатором (рис. 1.42, г) и подается на вход усилителя низкой частоты УНЧ.

В аппаратуре многоканальных систем с частотным разделением каналов токи исходных сигналов на передающей стороне преобразуются по частоте в различные высокочастотные токи, а на приемной - обратно в исходные с помощью модуляторов и демодуляторов. Так как с^емы и принцип действия этих устройств подобны, то обычно их называют преобразователями частоты (рис. 1.43, а). Преобразователь состоит из нелинейного элемента (полупроводниковый диод или транзистор), называемого смесителем, и гетеродина-генератора радиочастоты.

Рассмотрим схему простейшего модулятора с одним нелинейным элементом - диодОм Д (рис. 1.43, б). Необходимым условием его работы является неравенство иш^> 11а. Предположим, что при положительных полуволнах напряжения несущей частоты к зажиму 7 диода подается положительный потенциал, а к зажиму 8 - отрицательный. В этом случае диод Д открывается, его сопротивление становится малым (примерно 50-200 Ом) и через сопротивление нагрузки /?„ проходит ток. При отрицательных полуволнах напряжения несущей частоты иш диод закрывается, его сопротивление становится очень большим (сотни килоом) и ток на выходе схемы близок к нулю. Таким образом амплитуда импульсов тока в нагрузке /?„ зависит от амплитуды напряжения сигнала и а, а их длительность соответствует длительности положительных полупериодов напряжения несущей частоты, приложенного к диоду Д. Ток в нагрузке имеет частоты со, У, 2со, 2У и комбинации частот со+ У и со- У

После преобразователя включают полосовой фильтр (см. рис. 1.43, а), который выделяет верхнюю со+ У или нижнюю со-У боковую полосу частот полезного сигнала.

Затухание преобразователей уменьшают использованием в них в качестве нелинейных элементов вместо диодов активных элементов транзисторов. За счет применения энергии источников питания преобразователи вносят в тракт передачи сигнала некоторое усиление, что является их преимуществом.

Усилители и генераторы | Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте | Ограничители уровня и устройства автоматической регулировки усиления

Рекомендуемый контент: