ФАЗОВЫЙ МОДУЛЯТОР

Изобретение относится к области радиотехники, оптоэлектроники и может быть использовано в системах радиосвязи.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является фазовый модулятор на основе мостовой RC-схемы, (Шахмаев М.М. Однополосная угловая модуляция в радиосвязи. Из-в: Казанский университет, 1991. С.132-133), содержащий две параллельно соединенные цепи. Одна из них содержит последовательно включенные два сопротивления, а вторая, последовательно соединенные емкость и управляемое активное сопротивление в виде полевого транзистора.
Недостатками такого устройства являются отсутствие гальванической развязки между выходом высокочастотного сигнала и входом модулирующего сигнала, невозможность обеспечения скрытности источника информации, высокий коэффициент нелинейных искажений. Нелинейные искажений в основном связаны с тем, что в качестве управляемого сопротивления применяется нелинейный элемент - полевой транзистор. Нелинейная зависимость проводимости между стоком и истоком полевого транзистора от величины управляющего напряжения приводит к увеличению коэффициента нелинейных искажений и появлению гармоник в спектре модулирующего сигнала, которые невозможно устранить при детектировании.
Технический результат заключается в уменьшении коэффициента нелинейных искажений фазового модулятора на основе RC-мостовой схемы за счет обеспечения гальванической развязки между выходом высокочастотного сигнала и входом сигнала сообщения, а также повышение скрытности источника сообщения.
Сущность полезной модели заключается в том, что в фазовый модулятор содержит две параллельно соединенные цепи, одна из которых содержит последовательно включенные два резистора, а вторая, последовательно соединенные емкость и управляемое активное сопротивление в виде фоторезистора. Кроме того, дополнительно введены источник света и световод. Световод расположен между источником света и фоторезистором.
На фиг.1 представлена схема фазового модулятора, содержащая последовательно соединенные резисторы 1 и 2, параллельно которым включены последовательно соединенные емкость 3 и в качестве управляемого активного сопротивления - фоторезистор 4. Световод 5 расположен между источником света 6 и фоторезистором 4. Управляемый сигналом сообщения источник света 6 соединен с фоторезистором 4.
вхω
Устройство работает следующим образом. На вход схемы подается высокочастотный сигнал U с частотой ω. Модулирующий сигнал (сигнал сообщения) подается на источник света 6. Оптический сигнал, изменяющийся по закону передаваемого сообщения по световоду 5, поступает на фоторезистор 4, проводимость которого изменяется в соответствии с оптическим сигналом, а, следовательно, в соответствии с сигналом сообщения. В результате фаза высокочастотного сигнала на выходе устройства будет изменяться по закону:
ср
При небольших изменениях сопротивления фоторезистора ΔR/R=0.6, а, следовательно, уровне освещенности, фоторезистор является линейным элементом и его проводимость, в отличие от прототипа, линейно зависит от интенсивности света, т.е. от управляющего сигнала. На Фиг.2 приведены результаты исследования коэффициента нелинейных искажений от величины индекса угловой модуляции для предложенной схемы. Из таблицы видно, что коэффициент нелинейных искажений предлагаемого модулятора меньше. Например, при индексе угловой модуляции 0,5 коэффициент нелинейных искажений аналога составляет 1,2% (см. Шахмаев М.М. Однополосная угловая модуляция в радиосвязи. Изд-во: Казанский университет, 1991. С.134, Рис.8.21), а предлагаемой конструкции 0,75%.
Из полученных результатов следует, что применение фоторезистора в качестве управляемого сопротивления снижает коэффициент нелинейных искажений мостового фазового модулятора. Нами отдельно было проведено измерение погрешности, вносимой в модулирующий сигнал источником света совместно с фоторезистором. При этом в качестве источника света использовался светодиод марки АЛ 106 В, работающий в режиме задания тока, и фоторезистор на основе особо чистого высокоомного кремния марки БНЛ-1 с графитовыми контактами. Для обеспечения линейной зависимости интенсивности излучения светодиода на вход светодиода подавалось постоянное смещение 1 В. Модулирующий сигнал, преобразуется светодиодом в оптический. Оптический сигнал в свою очередь превращается в изменение проводимости фоторезистора. Измерения показали, что изменение проводимости практически повторяет модулирующий сигнал. Коэффициент нелинейных искажений вносимый фоторезистором совместно с светодиодом равен 0,25%. при уровне освещенности соответствующей индексу угловой модуляции m=0.5. Следовательно, применение фоторезистора в качестве управляемого сопротивления, позволяет снизить коэффициент нелинейных искажений мостового фазового модулятора. Использование фоторезистора в качестве управляемого элемента в фазовом модуляторе на основе мостовой схемы выгодно отличает предлагаемый фазовый модулятор от указанного прототипа, так как уменьшает коэффициент нелинейных искажений, повышая качество передаваемого сигнала. Применение световода для передачи модулирующего сигнала, преобразованного в оптический сигнал, позволяет обеспечить высокую скрытность источника сообщения. Это связано с тем, что источник сообщения может быть удален от радиостанции с фазовым модулятором на значительное расстояние за счет световода. Световод не излучает электромагнитных волн, поэтому источник сообщения невозможно обнаружить. Идеальная гальваническая развязка между несущим сигналом и модулирующим сигналом резко упрощает конструкцию.