27.1. Принцип амплитудной модуляции.

На рис. 27.1а приведена электрическая принципиальная схема простейшего амплитудного модулятора, а на рис. 27.1б временные диаграммы его работы.

а) б) в)

Рис. 27.1. Простейший АМ (а) и временные диаграммы его работы (б), (в).

Для осуществления АМ в схеме рис. 27.1а используется нелинейная входная характеристики транзистора. Оба сигнала: модулирующий UΩ и

КОУ, Л.27, стр.2

высокочастотный (сигнал несущей частоты) Uω подаются в базу транзистора.

Кроме этих сигналов в базу подается напряжение смещения. Модулирующий сигнал имеет частоту значительно меньшую, чем несущая частота, он изменяет напряжение смещения ВЧ несущего колебания (рис.27.1б). При правильном выборе напряжения смещения, Огибающая усеченных импульсов тока ВЧ сигнала повторяет форму модулирующего сигнала. Нагрузкой модулятора является колебательный контур в цепи коллектора транзистора VT. Контур этот настроен на несущую частоту ω

и выделяет из спектра преобразованных частот несущую ω с полосой 2Ω. Временная диаграмма напряжения на этом контуре приведена на рис. 27.1в.

Эта временная диаграмма выходного напряжения соответствует амплитудно-модулированному сигналу.

Нетрудно убедиться, что в спектре преобразованного входного сигнала присутствуют составляющие, соответствующие АМ колебанию.

Запишем аппроксимацию входного тока транзистора полиномом:

i_б = a₀+a₁*u_бэ+a₂*u_бэ²+a₃*u_бэ³ (27.2)

входной сигнал содержит три составляющие:

u_бэ= U_cost + U_*cost + E_б, (27.3)

где Е_б=-Е_б0 .

Подставив (27.3) в (27.2), ограничившись тремя членами полинома, получим:

i_б = a₀+a₁*[(U_*cost + E_б)+U_cost]+a₂*[(U_*cost + E_б)+U_cost]².

i_б = a₀+a₁*[(U_*cost + E_б)+U_cost]+a₂*[ E_б²+U²_*cos²t+ +2E_б*U_*cost + U²_cos²t+2E_б*U_cost+2U_U_*cost* cost]. (27.4)

Применим к (27.4) формулы преобразования для произведения и квадрата косинусов, получим:

i_б = a₀+a₁*E_б+a₁*U_*cost + a₁*U_cost+a₂*E_б²+ a₂*U²_*1/2[1+cos2t]+ +a₂*2E_б*U_*cost + a₂*U²_cos2t]+ a₂*2E_б*U_cost+

+2a₂U_U_*1/2[cos(t+cos(t]. (27.5)

Спектр рассмотренного сигнала, показан на рис. 27.2.

КОУ, Л.27, стр.3

Рис. 27.2. Спектр входного тока транзистора VT.

Из рис. 27.2 следует, что в спектре преобразованного сигнала присутствуют компоненты АМ сигнала, то есть токи несущей и боковых частот ω, ω +Ω, ω - Ω. Если выходной контур, настроенный на частоту ω, имеет достаточную полосу пропускания (2∆f = 2Ω) и отфильтровывает напряжения остальных (побочных) частот, то обеспечивается амплитудная модуляция.