Теоретические основы построения модуляторов и демодуляторов (стр. 2 из 7)
, (10)где Um1, Um2 и
, 
- амплитуды и частоты соответственно несущего и модулирующего сигналов.Принимая во внимание (7)…(10) и учитывая, что между затвором и истоком ПТ действует напряжение
, для выходного напряжения амплитудного модулятора в соответствии с формулой 
можно записать 
(11)
или
(12)
,где Um0 и m – амплитуда несущей и глубина модуляции получаемого АМ колебания;
, (13) 
. (14)Для исследования спектрального состава АМ колебаний формулу (12) целесообразно заменить выражением (4), содержащим всего лищь три составляющих. Реально спектр (рис. 7) АМ сигнала модулятора помимо трех основных частот (4) содержит ряд других составляющих, отстоящих от несущей на величину, кратную частоте
модулирующего сигнала, что связано в основном с нелинейностью характеристики (7) ПТ.  |
Рис. 7. Спектр выходного сигнала амплитудного модулятора
2. Микроэлектронные формирователи и преобразователи
измерительных сигналов
2.1 Формирование синусоидальных высокочастотных сигналов с
повышенной стабильностью амплитуды и линейностью характеристики управления по частоте
Наиболее распространенным методом формирования синусоидальных сигналов на повышенных частотах является метод, основанный на компенсации активных потерь в резонансном LC-контуре отрицательным сопротивлением, реализуемым с помощью, например, линейных усилителей с ПОС, КОС, электронных приборов с падающей вольтамперной характеристикой и т.д. На относительно низких частотах предпочтение отдается RC-генераторам, например, на основе моста Вина, так как на этих частотах для LC-генераторов требуются большие номиналы индуктивностей и емкостей, что для МЭУ нежелательно.
Получаемые таким или другим способом колебания оказываются недостаточно стабильными по амплитуде и по частоте, в особенности при их управлении. При этом характеристики управления, как правило, являются нелинейными, что определяет целесообразность их линеаризации и стабилизации.
Основополагающим методом решения данной проблемы является разработанный нами метод линеаризации и термостабилизации характеристик нелинейных элементов [4,7], изложенный в работах [1,2].
Применительно к управлению формируемых колебаний данный метод отличается лишь реализацией образцового преобразователя “параметр - напряжение”, который в данном случае должен быть преобразователем частоты в напряжение (ПЧН) при линеаризации характеристики управления по частоте и широкополосным амплитудным демодулятором (АД) (выпрямителем) при стабилизации амплитуды колебаний.
В соответствии с изложенным структурная схема управляемого автогенератора (рис.8) содержит собственно автогенератор 1, подсистему стабилизации амплитуды, включающую широкополосный АД 2, ИОН 3, сумматор 4 и сравнивающее устройство 5, а также подсистему линеаризации характеристики управления по частоте, включающую ПЧН 6, источник 7 управляющего напряжения, сумматор 8 и сравнивающее устройство 9. При необходимости управляемый автогенератор может быть дополнен генератором 10 модулирующего сигнала, с помощью которого посредством переключателя 11 может быть осуществлена амплитудная модуляция (АМ) (нижнее положение) или частотная модуляция (ЧМ) (верхнее положение) формируемого сигнала.
| |
Рис. 8. Структурная схема управляемого по частоте и амплитуде
автогенератора
Принцип действия подсистем регулирования основан на сравнении преобразуемых сигналов, пропорциональных амплитуде и частоте, с опорными напряжениями
и 
источников 3 и 7 соответственно с образованием разностных сигналов, которые после усиления в сравнивающих устройствах 5 и 9 изменяют состояние автогенератора 1 так, что его амплитуда и частота остаются неизменными. При изменении управляющего напряжения 
в контуре регулирования частоты и опорного напряжения 
в контуре регулирования амплитуды соответствующим образом подстраиваются амплитуда и частота колебаний автогенератора. Одновременно возможно получение ЧМ и АМ колебаний, если к установленным напряжениям и добавить с помощью переключателя 11 и сумматоров 4 и 8 соответствующий уровень модулирующего напряжения 
от генератора 10.В связи с тем что амплитуда регулирующих сигналов МЭУ, как правило, не превышает
10 В, в качестве сравнивающих устройств 5 и 9 подходят стандартные ОУ без обратной связи или с ООС определенного вида для улучшения динамических свойств регулирования с возможно большим коэффициентом передачи 
на постоянном токе, так как ошибка в стабилизации соответствующих параметров тем ниже, чем выше этот коэффициент [2].2.2. Теоретические основы управляемых автогенераторов
Эквивалентная схема замещения автогенератора (рис. 9) включает колебательный контур, представленный в виде двух противоположных по знаку реактивных сопротивлений
с волновым сопротивлением 
, (15)эквивалентную активную составляющую проводимости
, (16)широкополосный усилитель с комплексным коэффициентом передачи
и управляемую полную проводимость 
. При этом реактивные составляющие входного сопротивления усилителя и монтажа схемы скомпенсированы на рабочей (резонансной) частоте 
соответствующими реактивностями колебательного контура. Знак “-” перед реактивным сопротивлением соответствует емкости C, а знак “+” – индуктивности L колебательного контура. Активные составляющие колебательного контура 
и входа усилителя 
представлены в параллельной схеме замещения. Выходная проводимость усилителя удовлетворяет условию  |
. 
(17) Рис. 9. Эквивалентная схема замещения управляемого генератора
При полной компенсации активных составляющих возникает генерация сигнала и, следовательно, выполняется баланс активных мощностей в колебательном контуре [8]:
, (18)где
, 
и 
- модули токов и напряжения, соответствующие комплексным 
, 
и 
, представленным на рис. 9; 
- угол сдвига фаз между током 
и напряжением в цепи ПОС.Система уравнений, описывающая схему, представленную на (рис.9), и позволяющая определить величины, входящие в (18), имеет вид