Угловая модуляция в автогенераторе

В автогенераторах, работающих на частотах не выше несколь­ких десятков мегагерц, широко используются методы угловой мо­дуляции, основанные на прямом изменении резонансной частоты ко­лебательной цепи генератора изменением емкости или индуктивно­сти контура. Так как резонансная частота колебательного контура непосредственно определяет частоту генерации, то под угловой мо­дуляцией в автогенераторе будем подразумевать частотную модуля­цию.

Существует ряд способов управления резонансной частотой ко­лебательной цепи: электронные, электромагнитные и др. Выбор того или иного способа зависит от основных параметров модуляции: относительного изменения частоты и скорости изменения ча-

стоты. Последний параметр характеризуется спектром модулирую­щего сигнала. При медленной модуляции (низкие частоты) широко применяются такие способы, как изменение индуктивности катушки путем изменения тока, подмагничивающего сердечник катушки, и др. Если спектр сообщения содержит относительно высокие ча­стоты, то приходится прибегать к безынерционным способам управ­ления емкостью или индуктивностью контура.

Широко распространенным способом электронного управления резонансной частотой колебательного контура является подключе­ние к контуру варикапа—полупроводникового диода (р—n-переход), емкость которого зависит от напряжения, приложенного в направ­лении запирания перехода. Упрощенная схема автогенератора с ва­рикапом изображена на рис. 9.35, а. Разделительный конденсатор С_р преграждает путь в контур постоянному току от источника э. д. с. Е₀, используемого для установления рабочей точки на вольт-фарадной характеристике варикапа. Конденсатор С_р необходим также для устранения короткого замыкания источника модулирующего сигнала на относительно небольшую индуктивность контура. Блокировочный дроссель преграждает путь высокоча­стотному току от автогенератора в источник э. д. с е_Ω (t).

На схеме замещения колебательной цепи автогенератора (рис. 9.35, б) С₀ обозначает среднюю емкость варикапа [в отсутст­вие модулирующего напряжения а — вариацию ем­кости, пропорциональную напряжению Сопротивление пере­хода обозначено R, а объемное сопротивление толщи полупровод­ника — r.

При заданных значениях средней частоты ω₀ и частотного отклонения ∆ω требуемое изменение емкости ∆С нетрудно найти с по­мощью очевидных соотношений

где _ — средняя емкость контура.

Разделив последнее выражение на ω₀, получим

откуда

В общем случае требуемое относительное изменение емкости связано с заданным относительным изменением частоты нелинейной зависимостью (9.69). Однако необходимость использования этого соотношения возникает лишь при очень глубокой частотной моду­ляции. В ряде применений частотной модуляции относительное из­менение частоты весьма невелико. Например, при передаче речи и музыки на УКВ величина не превышает нескольких долей

процента. В подобных случаях выражение (9.69) можно упростить, если пренебрегать величиной по сравнению с единицей:

Таким образом, при малых относительных изменениях ∆ω и ∆С связаны линейными соотношениями и для получения линейной ча­стотной модуляции емкость нужно изменять по закону функции еΩ (t)

Недостатком варикапа как частотного модулятора является за­висимость сопротивления перехода R (рис. 9.35, б) от амплитуды внешнего напряжения. При относительно глубокой частотной мо­дуляции, требующей значительных амплитуд модулирующего на­пряжения, эта зависимость приводит к существенному изменению вносимого в контур автогенератора затухания и в конечном счете к паразитной амплитудной модуляции.