ВЕКТОРНЫЙ ФАЗОВЫЙ МОДУЛЯТОР

Полезная модель относится к радиотехнике и может использована в приемопередающих устройствах для получения фазомодулированных сигналов.
Известен фазовый модулятор с преобразованием амплитудной модуляции в фазовую, см. Гоноровский И.С. Частотная модуляция и ее применение. - М.: Государственное издательство литературы по вопросам связи и радио, 1948. - 248 с., содержащий первый и второй амплитудные модуляторы, на первые входы которых подается модулируемое напряжение, а на вторые входы подается модулирующее напряжение. Последовательно с амплитудными модуляторами стоят два фазовращателя, выходы которых соединены с входами сумматора, с выхода сумматора снимается фазомодулированное напряжение. В таком фазовом модуляторе использовались амплитудные модуляторы с линейными модуляционными характеристиками.
Недостатком данного фазового модулятора является то, что в нем получаются не линейные фазовые модуляционные характеристики и высокий уровень паразитной амплитудной модуляции.
Наиболее близким к предложенному векторному фазовому модулятору является модулятор, описанный в патенте РФ на полезную модель №47525, опубл. 27.08.05, который основан на двух дифференциальных каскадах с линейной обратной связью. Векторный фазовый модулятор, содержит источник модулирующего напряжения, один вывод которого подключен к общей шине, а другой его вывод последовательно соединен с резистором, параллельно образовавшейся цепи включен первый блокировочный конденсатор, один вывод которого подключен к общей шине, источник модулируемого напряжения, один вывод которого подключен к общей шине, первый и второй фазовращатели, выходы которых подключены к входам сумматора, выход которого является выходом векторного фазового модулятора, источник постоянного напряжения питания положительной полярности, минус которого соединен с общей шиной, источник постоянного напряжения смещения отрицательной полярности, плюс которого соединен с общей шиной, источник
постоянного напряжения смещения положительной полярности, минус которого соединен с общей шиной, первый и второй, идентично выполненные дифференциальные каскады. Каждый из дифференциальных каскадов выполнен из первой и второй идентичных параллельно включенных цепей, каждая из которых содержит первый резистор, общая точка соединения которых подключена к плюсу источника постоянного напряжения питания, транзистора, коллектор которого соединен с первым резистором, а эмиттер подключен к второму резистору, соединенному в свою очередь с третьим резистором, параллельно которому соответственно включен блокировочный конденсатор. Точка соединения последовательных цепей первого дифференциального каскада подключена к выходу первого управляемого источника тока другой выход, которого подключен к общей шине. Точка соединения последовательных цепей второго дифференциального каскада подключена к выходу второго управляемого источника тока другой выход, которого подключен к общей шине. Управляющие входы первого и второго управляемых генераторов тока подключены к другому выводу источника модулирующего напряжения. Базы транзисторов первых параллельных цепей первого и второго дифференциальных каскадов подключены к точке соединения первого блокировочного конденсатора с резистором в цепи источника модулирующего напряжения. Коллектор транзистора первой параллельной цепи первого дифференциального каскада подключен к входу первого фазовращателя. База транзистора второй параллельной цепи первого дифференциального каскада подключена к второму блокировочному конденсатору, включенному параллельно цепи образованной последовательно соединенными резистором и источником постоянного напряжения смещения отрицательной полярности, вторая обкладка конденсатора подключена к общей шине. База транзистора второй параллельной цепи второго дифференциального каскада подключена к третьему блокировочному конденсатору, включенному параллельно цепи образованной последовательно соединенными резистором и источником постоянного напряжения смещения положительной полярности, вторая
обкладка конденсатора подключена к общей шине, коллектор этого транзистора подключен к входу второго фазовращателя.
Недостатком данной схемы векторного фазового модулятора является большое количество блокировочных конденсаторов и высокий уровень вносимых фазовых шумов.
Технической задачей полезной модели является уменьшение числа используемых блокировочных конденсаторов и уровня вносимых фазовых шумов при сохранении линейной фазовой модуляционной характеристики и постоянной амплитудной модуляционной характеристики.
Эта задача достигается тем, что в известном векторном фазовом модуляторе, содержащем источник модулирующего напряжения, один вывод которого подключен к общей шине, а другой его вывод последовательно соединен с резистором, параллельно образовавшейся цепи включен первый блокировочный конденсатор, источник модулируемого напряжения, один вывод которого подключен к общей шине, первый и второй фазовращатели, выходы которых подключены к входам сумматора, выход которого является выходом векторного фазового модулятора, и два идентично выполненных и включенных параллельно дифференциальных каскада, каждый из которых содержит первую и вторую аналогичные параллельные цепочки, включающие последовательно соединенные первый резистор и коллектор-эмиттер транзистора, управляющие входы генераторов тока первого и второго дифференциальных каскадов соединены с источником модулируемого напряжения, коллектор транзистора первой параллельной цепи первого дифференциального каскада соединен с входом первого фазовращателя, а его база соединена с точкой соединения блокировочного конденсатора с резистором в цепи модулируемого источника напряжения, база транзистора второй параллельной цепи первого дифференциального каскада подключена к точке соединения резистора и одной из обкладок второго блокировочного конденсатора, другая обкладка которого соединена с общей шиной, источник постоянного напряжения отрицательной полярности, плюс которого соединен с
общей шиной, а минус с другим выводом резистора базы транзистора второй цепочки первого дифференциального каскада, источник постоянного напряжения положительного смещения, минус которого подключен к общей шине, а его плюс соединен с резистором, подключенным к базе транзистора второй параллельной цепочки второго дифференциального каскада, причем коллектор этого транзистора включен на входе второго фазовращателя, при этом база транзистора первой параллельной цепи второго дифференциального каскада подключена к точке соединения первого блокировочного конденсатора с резистором модулирующего источника напряжения, каждая параллельная цепочка первого и второго дифференциальных каскадов снабжена цепью из последовательно соединенных диодов, анод первого диода цепи параллельных цепочек соединен с эмиттером соответствующего транзистора, при этом катоды последних диодов цепи параллельных цепочек первого дифференциального каскада соединены с выходом первого управляемого источника тока, катоды последних диодов цепи параллельных цепочек второго дифференциального каскада подключены к выходу второго управляемого источника тока, общее количество диодов первой параллельной цепочки первого дифференциального каскада и диодов второй параллельной цепочки второго дифференциального каскада равно n, а общее количество диодов второй параллельной цепочки первого дифференциального каскада и диодов первой параллельной цепочки второго дифференциального каскада равно m, при этом m>n.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема векторного фазового модулятора.
Векторный фазовый модулятор, содержит источник модулирующего напряжения 1, один вывод которого подключен к общей шине, а другой его вывод последовательно соединен с резистором 2, параллельно образовавшейся цепи включен первый блокировочный конденсатор 3, одна обкладка которого подключена к общей шине, источник модулируемого напряжения 4, один вывод которого подключен к общей шине, первый и второй дифференциальные каскады 5 и 6, первый и второй фазовращатели 7 и 8, выходы которых
подключены к входам сумматора 9, выход которого является выходом векторного фазового модулятора, источник постоянного напряжения смещения отрицательной полярности 10, плюс которого соединен с общей шиной, а минус подключен к резистору 11, параллельно образовавшейся цепи включен второй блокировочный конденсатор 12, одна обкладка которого подключена к общей шине, источник постоянного напряжения смещения положительной полярности 13, минус которого соединен с общей шиной, а плюс подключен к резистору 14, параллельно образовавшейся цепи включен второй блокировочный конденсатор 15, одна обкладка которого подключена к общей шине. Каждый из дифференциальных каскадов 5 и 6 выполнен соответственно из первой 16 и 17 и второй 18 и 19, параллельно включенных цепей. Каждая из этих цепей содержит резистор 20, 21, 22 и 23, общая точка соединения которых подключена к плюсу источника постоянного напряжения питания 24, а минус подключен к общей шине, транзисторы 25, 26, 27 и 28, коллектор каждого из которых соединен с резистором 20, 21, 22 и 23. Эмиттеры транзисторов 25 и 26 соединены соответственно с анодами первых диодов цепей состоящих из n последовательно соединенных диодов 29, 30, а эмиттеры транзисторов 27 и 28 соединены с соответственно с анодами первых диодов цепей состоящих из m последовательно соединенных диодов 31 и 32. Общее количество диодов m выбрано больше чем общее количество диодов n. Точка соединения катодов последних диодов цепей 29 и 31 первого дифференциального каскада 5 подключена к выходу первого управляемого источника тока 33 другой выход, которого подключен к общей шине. Точка соединения катодов последних диодов цепей 30 и 32 второго дифференциального каскада 6 подключена к выходу второго управляемого источника тока 34 другой выход, которого подключен к общей шине. Базы транзисторов 25 и 28 подключены к точке соединения блокировочного конденсатора 3 с резистором 2. База транзистора 27 подключена к точке соединения блокировочного конденсатора 12 с резистором 11. База транзистора 26 подключена к точке соединения блокировочного конденсатора 15 с резистором 16. Коллектор транзистора 25 подключен к входу
первого фазовращателя 7. Коллектор транзистора 26 подключен к входу второго фазовращателя 8. Управляющие входы управляемых источников тока 33 и 34 подключены к выходу источника модулируемого напряжения 4.
Векторный фазовый модулятор работает следующим образом.
Пусть модулирующее напряжение положительно и увеличивается, транзисторы 25 и 28 открываются, а транзисторы 26 и 27 закрываются. Соответственно коэффициент передачи по переменной составляющей тока управляемого генератора 33 в цепь коллектора транзистора 25 увеличивается, а в цепь коллектора транзистора 28 уменьшается, и коэффициент передачи по переменной составляющей тока управляемого генератора 34 в цепь коллектора транзистора 26 увеличивается, а в цепь коллектора транзистора 27 уменьшается. И обратная ситуация, когда модулирующее напряжение уменьшается. Таким образом, происходит амплитудная модуляция. Далее амплитудно-модулированные сигналы через фазовращатели 7 и 8 подаются на сумматор 9, где амплитудная модуляция преобразуется в фазовую. Цепи диодов 29, 30, 31 и 32 обеспечивают не линейную обратную связь по току, благодаря которой происходит значительное снижение уровня вносимых шумов, при количестве диодов большем трех уровень вносимых шумов снижается на 10 дБ.
Источники напряжений смещения 10 и 13 и различное количество диодов n и m в цепях 29, 30, 31 и 32, включенных в цепи обратной связи, влияют на нелинейность фазовой модуляционной характеристики и неравномерность амплитудной модуляционной характеристики. Экспериментально установлено, что при выборе оптимальных значений этих величин, т.е. при m>n модуляционные характеристики фазового модулятора будут близки к идеальным, т.е. будет линейная фазовая модуляционная характеристика и постоянная амплитудная модуляционная характеристика. При одинаковом количестве диодов n и m фазовая модуляционная характеристика будет иметь существенную нелинейность, а в амплитудно-модуляционной характеристике появится провал.
Использование полезной модели уменьшение уровня вносимых фазовых шумов при сохранении линейной фазовой модуляционной характеристики и постоянной амплитудной модуляционной характеристики.