Модуляторы

В многоканальных системах преобразователи частоты являются основными элементами, с помощью которых на передающем конце сигналы тональной частоты преобразуются в высокочастотные, а на приемном конце высокочастотные колебания вновь преобразуются в сигналы тональной частоты.1 Схемы преобразователей, собранные на полупроводниковых диодах или транзисторах, имеют, ряд преимуществ по сравнению с ламповыми схемами: длительный срок службы, простота обслуживания, малые размеры и т. п.
Качество работы преобразователя частоты определяется частотным спектром преобразованного сигнала на выходе преобразователя и рабочим затуханием.
Частотный спектр преобразованного сигнала должен содержать верхнюю и нижнюю боковые частоты первого порядка, представляющие собой частоты полезного сигнала. Все остальные частоты являются паразитными и должны задерживаться фильтром ПФ.
Рабочее затухание преобразователя частоты находят из формулы где—мощность, отдаваемая источником тока преобразуемого сигнала; — мощность полезного сигнала, фактически отдаваемая нагрузке на выходе преобразователя. Любой пассивный преобразователь частоты даже при идеальной настройке и идеальных элементах схемы обладает рабочим затуханием больше 3 дБ.
На передающем конце канала в качестве преобразователей частоты применяются модуляторы различных видов.
Балансные модуляторы (модуляторы мостового типа — рис. 135,я, б) получили большое распространение в многоканальной аппаратуре. Принцип работы модулятора состоит в следующем. На вход модулятора (зажимы 1—1) в момент времени подается преобразуемая частота fc, которая через трансформаторы поступает на выход (зажимы 3—3) и далее через фильтр (который в схеме не показан) на нагрузку RH. К диагонали моста 3—4, составленного из диодов Д1, Д2, ДЗ и Д4 через трансформатор Тр2, непрерывно подается несущая частота Fu (рис. 135, г).
При анализе работы модулятора предполагаем, что трансформаторы идеальные (без потерь), все сопротивления пропускания и запирания в схеме чисто активные.
Обязательным условием является неравенство напряжений несущей и сигнала   Положительные полуволны несущей частоты
условно обозначим плюсом и минусом (сверху), подаваемые на вершины моста 3 и 4, а отрицательные полуволны — плюсом и минусом (снизу).
При положительной полуволне последовательно включенные диоды Д/, Д2 и ДЗ, Д4 будут открыты, т. е. иметь незначительное сопротивление и, следовательно, вершины моста 1 и 2 будут практически зашунтированы. В первичную обмотку трансформатора попадает незначительный ток и соответственно через нагрузку проходит небольшой ток нагрузки пропускания. При отрицательной полуволне те же пары диодов будут закрыты, т. е. иметь большое сопротивление. При этом ток, проходящий через нагрузку, резко возрастает и равен току нагрузки запирания. В результате мост при воздействии на него напряжения UF с большой амплитудой представляет собой [ключ, который манипулирует с частотой FH, поочередно подключая между точками 1—2 то малое сопротивление, то большое сопротивление.
В итоге ток нагрузки имеет импульсный характер и содержит следующие колебания. Амплитуды колебаний более высокого порядка настолько малы, что ими можно пренебречь. Среди продуктов модуляции отсутствует несущая частота FH при условии, что мост находится в состоянии полного равновесия. Практически полного равновесия достичь невозможно, и на диагонали 1—2 соответственно появится небольшое напряжение несущей частоты UFh. Этот ток несущей частоты на выходе модулятора частот называют «остатком несущей».
Параллельно-балансный модулятор имеет в схеме диоды Д1 и Д2, на которые поочередно поступают с Тр2 положительные и отрицательные полуволны несущей частоты, условно обозначенные «плюс» и «минус». На рис. 136,6 дана эквивалентная схема, где переключатель П поочередно с частотой FH подключает между точками 1—2 сопротивления в прямом Rnpl, /?пр2 и в обратном направлениях. При включенных сопротивлениях /?пр1 и #пр2 точки 1—2 шунтируются и в нагрузку попадает незначительная часть тока. При включенных между этими же точками сопротивлениях и ток в нагрузке резко возрастает. Следовательно, изменение тока iH может быть изображено графиком.
Двойной балансный модулятор (рис. 137,а) из-за расположения диодов в схеме называют кольцевым. Вновь предположим, что в схеме работают идеальные трансформаторы, все сопротивления чисто активные, а средние точки трансформаторов Тр1 и Тр2 делят обмотки на две равные части. Чтобы сохранить симметричность схемы кольцевого модулятора, необходимо тщательно подобрать диоды или с попарно равными сопротивлениями, или с равными сопротивлениями всех диодов, т. е.
Обязательным условием нормальной работы модулятора является выполнение неравенства напряжений несущей и сигнала.
В эквивалентной схеме переключатель манипулирует с частотой при одном положении в схему включаются и тогда ток от источника протекает через сопротивление нагрузки сверху вниз, а при другом положении переключателя в схему включаются R3aia, и тогда ток через нагрузку протекает снизу вверх. Таким образом, происходит периодическое изменение направления тока i„ в соответствии с частотой манипулирования переключателя П.
График изменения тока в нагрузке показан на рис. 138. Ток нагрузки содержит комбинационные частоты типа. Комбинационные частоты более высокого порядка имеют настолько малые амплитуды, что их практически можно не учитывать.
При идеальной настройке кольцевой модулятор без учета потерь в его элементах вносит затухание аПр3,9 дБ; мостовой при тех же условиях вносит затухание апр«9,9 дБ.
На рис. 139 представлены спектры частот на выходе балансного (рис. 139,о) и кольцевого (рис. 139,6) модуляторов при подаче на вход каждого из них преобразуемой частоты /с.
На приемном конце каналов в качестве преобразователя частот применяют демодуляторы.

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120
 

Яндекс.Метрика