Принцип осуществления фазовой модуляции поясняет рис. 203, а.
На лампах Л1 и Л2 собран двухтактный фазовый модулятор. На управляющие сетки ламп поступают сигналы от задающего генератора в одинаковой фазе
uc=Umω sin ωt
 |
Напряжения звуковой частоты U'Ω и U"Ω , сдвинутые по фазе на 180°, подаются на экранирующие сетки двухтактного модулятора. При этом в анодной цепи каждой из ламп модулятора появляются токи, модулированные по амплитуде. Рис. 203. Фазовая и частотная модуляции: а—схема осуществления фазовой модуляции; б — векторная диаграмма ФМ колебания; в — схема осуществления частотной модуляции при помощи реактивной лампы; г — векторная диаграмма напряжений и токов реактивной лампы. |
Ток лампы Л1
ia1 = Imω (1 + m sin Ωt) sin ωt
Ток лампы Л2
ia2 = Imω (1 + m sin Ωt) sin ωt
Напряжение на вторичной обмотке выходного трансформатора модулятора пропорционально разности токов ia1 и ia2:
UII= φ (ia1 — ia2) = φ (2Imω m sin ωt sin Ωt) = φ {mImω [cos (ω- Ω) t - cos (ω + Ω)t]} =φ [ImΩ cos (ω — Ω) t — ImΩ cos (ω + Ω)t].
Кроме того, за счет трансформаторной связи модуля» тора с усилителем II, напряжение UII оказывается дополнительно сдвинутым по фазе на 90°. Поэтому
UII = φ[ImΩ sin(ω+ Ω)t — ImΩ sin(ω-Ω) — Q)t]
Напряжение UII после усиления поступает на вход усилителя III, на который также с усилителя I подается усиленное напряжение несущей частоты Uω от задающегогенератора; в результате такого сложения получаются колебания, модулированные по фазе.
Сказанное иллюстрируется векторной диаграммой, приведенной на рис. 203, б. Как следует из нее, на вход усилителя III поступает модулированное напряжение Uм, являющееся суммой напряжений Uω, UΩ(ω+Ω) и UΩ(ω-Ω). C изменением амплитуды модулирующего сигнала вектор Uм будет качаться около среднего положения в пределах девиации фазы.
При построении векторной диаграммы не учитывались составляющие боковых частот высшего порядка, поэтому оказалось, что в пределах девиации фазы Δφ меняется также и амплитуда вектора Uм. На самом деле установлено, что составляющие четных боковых частот (ω ± 2Ω, ω ± 4Ω) образуют модуляционные вектора, совпадающие с вектором Uω или находящиеся с ним в противофазе (на векторной диаграмме рис. 203, б вектор U2, показанный пунктиром, соответствует составляющей с частотой ω + 2Ω). Поэтому амплитуда вектора Uм при изменении фазы остается постоянной.
Мы рассмотрели принцип осуществления фазовой модуляции, при которой, как указывалось выше, девиация частоты прямо пропорциональна частоте модулирующего колебания.
Если на вход фазового модулятора подать модулирующее напряжение, меняющееся обратно пропорционально частоте, то схема, приведенная на рис. 203, а, может быть использована для осуществления частотной модуляции.
Для преобразования фазовой модуляции в частотную, на входе фазового модулятора включают потенциометр, состоящий из сопротивления R и емкости С (на схеме потенциометр показан пунктиром). Если R>> 1/ΩминС ,то напряжение на входе фазового модулятора (на конденсаторе С)
т. е. напряжение на входе модулятора изменяется обратно пропорционально частоте и, следовательно, фазовая модуляция превращается в частотную. Такой метод осуществления частотной модуляции называется косвенным.
Наиболее широко применяются схемы осуществления частотной модуляции при помощи реактивной лампы. В качестве реактивной лампы иейольаукй обычно многоссточные лампы (тетроды, пентоды), так как анодный ток у этих ламп очень мало зависит от изменения напряжения на аноде.
В качестве примера на рис. 203, в приведена сх осуществления частотной модуляции, состоящая из за щего генератора, выполненного на лампе Л1, и реактив лампы Л2. Лампа Л2 и потенциометр СпRп подключ параллельно колебательному контуру задающего ратора LкCк.
При подключении источников питания высокочастотное напряженнее контура LкCк оказывается приложенным к потенциометру и к аноду лампы Л2. По потенциомет проходит ток Iп, опережающий напряжение на аноде Л2 примерно на 90°, так как 1/ωСп>>Rп. Ток Iп на сопротивлении Rп создает напряжение URп, которое одновременно является переменным напряжением Uс, приложенным к сетке лампы Л2. Анодный ток Iа лампы Л2 изменяется в фазе с этим напряжением. Из векторной диаграммы (рис. 203, г) видно, что анодный ток лампы Л2 Iа опережает напряжение на ее аноде почти на 90°, следовательно, внутреннее сопротивление лампы Л2 имеет реактивный — емкостной характер (отсюда и название — реактивная лампа):
где Ср.л —емкость реактивной лампы.
Частота задающего генератора определяется не только элементами контура ZкCк, но и емкостью Ср.л:
При подаче на сетку лампы Л2 модулирующего напряжения анодный ток меняется в соответствии с изменением амплитуды входного сигнала. Так как Uа = const и ω = const, то Iа = φ (Cр.л)
В схеме осуществлена частотная модуляция: частота задающего генератора изменяется в соответствии с изменением амплитуды модулирующего напряжения. Режим работы реактивной лампы должен обеспечить линейную зависимость изменения частоты задающего генератора от амплитуды модулирующего напряжения.
