ВЕКТОРНЫЙ ФАЗОВЫЙ МОДУЛЯТОР

Полезная модель относится к области радиотехники и предназначено для использования 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. - 284 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 включены два фазовращателя, выходы которых соединены с входами сумматора, с выхода которого снимается фазомодулированное напряжение. В таком фазовом модуляторе использовались амплитудные модуляторы с линейными модуляционными характеристиками.
Недостатком данного фазового модулятора является то, что фазовые модуляционные характеристики являются нелинейными, и он имеет высокий уровень паразитной амплитудной модуляции.
Наиболее близким к предложенному векторному фазовому модулятору является модулятор, описанный в Радиотехника, Электроника и Энергетика // Десятая Междунар. Науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 3-ч т. М.: МЭИ, 2004. T.1. - 488 с., в котором амплитудные модуляторы выполнены на основе дифференциального каскада. Данный векторный фазовый модулятор содержит источник модулируемого напряжения, подключенный к управляющему входу управляемого генератора тока. Источник модулирующего напряжения последовательно соединен с резистором, а второй вход, последнего подключен к конденсатору и базе транзистора, а второй вход конденсатора подключен к общей шине. К базе другого транзистора, подключены другие параллельно соединенные конденсатор и резистор, вторые входы, последних
подключены к общей шине. К эмиттерам транзисторов подключены резисторы, последовательно с которыми включены параллельные соединения из других резисторов и конденсаторов. Вторые входы последних соединены с выходом управляемого генератора тока. К коллекторам транзисторов, подключены резисторы, а вторые их входы соединены с источником питания положительной полярности. Напряжения с коллекторов транзисторов подаются на фазовращатели. Напряжения с выходов фазовращателей подается на сумматор. С выхода сумматора снимается фазомодулированное напряжение.
Недостатком данного фазового модулятора является высокий уровень паразитной амплитудной модуляции. Уровень вносимой амплитудной модуляции равен 30%, и это значение не зависит от параметров схемы. Этот уровень обусловлен тем, что при нулевом модулирующем напряжении коэффициенты передачи по амплитуде обоих амплитудных модуляторов равны половине максимального значения.
Технической задачей полезной модели является уменьшение уровня вносимой паразитной амплитудной модуляции, при сохранении линейной фазовой модуляционной характеристики.
Это достигается тем, что известный векторный фазовый модулятор, содержащий 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 дифференциальный каскад, содержащий первую и вторую аналогичные параллельные цепочки, каждая из которых выполнена из последовательно соединенных первого резистора, коллектор-эмиттер транзистора, второго резистора и параллельной цепи, образованной третьим резистором и блокировочным конденсатором, причем одна точка соединения параллельных цепей подключена к выходу генератора
тока, управляющий вход которого соединен с источником модулируемого напряжения, коллектор транзистора первой параллельной цепи 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 подключена к точке соединения резистора и одной из обкладок второго блокировочного конденсатора, другая обкладка которого соединена с общей шиной, он снабжен вторым дифференциальным каскадом, выполненным аналогично первому дифференциальному каскаду и включенным параллельно ему, источником постоянного напряжения отрицательной полярности, плюс которого соединен с общей шиной, а минус с другим выводом резистора базы транзистора второй цепочки первого дифференциального каскада, источником постоянного напряжения положительного смещения, минус которого подключен к общей шине, а его плюс соединен 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 подключена к точке соединения первого блокировочного конденсатора с резистором модулирующего источника напряжения.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 показана принципиальная схема векторного фазового модулятора, на фиг.2 изображены модуляционные характеристики.
Векторный фазовый модулятор содержит источник модулирующего напряжения 1, один вывод которого подключен к общей шине, а другой последовательно соединен с резистором 2, источник модулируемого напряжения 3, один вывод которого подключен к общей шине, первый 4 и второй 5 идентично выполненные дифференциальные каскады, первый 6 и второй 7 фазовращатели, выходы которых подключены к входу сумматора 8, выход которого является выходом векторного фазового модулятора, источник постоянного напряжения смещения отрицательной полярности 9 плюсом
подключенный к общей шине, источник постоянного напряжения смещения положительной полярности 10, минус которого соединен с общей шиной.
Каждый дифференциальный каскад 4, 5 выполнен из двух идентичных параллельно включенных последовательных цепочек, каждая из которых содержит первый резистор 11, 12, 13, 14, общая точка соединения которых подключена к плюсу источника положительного напряжения 15 минусом соединенным с общей шиной, транзистор 16, 17, 18, 19, коллектор которого соединен соответственно с первым резистором 11, 12, 13, 14, а эмиттер подключен к второму резистору 20, 21, 22, 23, соединенному в свою очередь с третьим резистором 24, 25, 26, 27, параллельно которому включен соответствующий блокирующий конденсатор 28, 29, 30, 31. Точка соединения последовательных цепочек первого дифференциального каскада 4 подключена к выходу управляемого генератора тока 32, а точка соединения последовательных цепочек второго дифференциального каскада 5 подключена к выходу управляемого генератора тока 33. Управляющие входы управляемых генераторов тока 32 и 33 подключены к другому выводу источника модулируемого напряжения 3. База транзистора 16 соединена с базой транзистора 18 и с одной обкладкой первого блокировочного конденсатора 34, включенного параллельно цепочки образованной последовательно соединенным резистором 2 и источником модулирующего напряжения 1. Коллектор транзистора 16 подключен к входу фазовращателя 6, коллектор транзистора 19 соединен с входом фазовращателя 7. База транзистора 17 подключена к блокировочному конденсатору 35 включенному параллельно цепочки образованной последовательно соединенными резистором 36 и источником постоянного напряжения смещения отрицательной полярности 9. База транзистора 19 подключена к блокировочному конденсатору 37 включенному параллельно цепочки образованной последовательно соединенными резистором 38 и источником постоянного напряжения смещения положительной полярности 10.
Векторный фазовый модулятор работает следующим образом.
Пусть модулирующее напряжение положительно и увеличивается, транзисторы 16 и 18 открываются, а транзисторы 17 и 19 закрываются. Соответственно коэффициент передачи по переменной составляющей тока управляемого генератора 32 в цепь коллектора транзистора 16 увеличивается, а в цепь коллектора транзистора 18 уменьшается, и коэффициент передачи по переменной составляющей тока управляемого генератора 33 в цепь коллектора транзистора 17 увеличивается, а в цепь коллектора транзистора 19 уменьшается. И обратная ситуация, когда модулирующее напряжение уменьшается. Таким образом, происходит амплитудная модуляция. Далее амплитудно-модулированные сигналы через фазовращатели 6 и 7 подаются на сумматор 8, где амплитудная модуляция преобразуется в фазовую. С выхода сумматора 8 снимается фазомодулированное напряжение. Резисторы 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 обеспечивают обратную связь по току на частотах модулирующего колебания. Резисторы 20, 21, 22, 23 так же обеспечивают обратную связь по току на частотах модулируемого колебания. Источники напряжений смещения 9 и 10 позволяют сдвигать модулирующее напряжение относительно нуля в обе стороны, и влияют на нелинейность фазовой модуляционной характеристики и неравномерность амплитудной модуляционной характеристики. При оптимальных значениях этих величин, модуляционные характеристики фазового модулятора будут близки к идеальным, т.е. будет линейная фазовая модуляционная характеристика и постоянная амплитудная модуляционная характеристика.
Из модуляционных характеристик данного фазового модулятора видно, что паразитная амплитудная модуляция снижена до 3%, при сохранении линейности модуляционной характеристики.
Использование полезной модели обеспечивает уменьшение уровня вносимой паразитной амплитудной модуляции, при сохранении линейной фазовой модуляционной характеристики.