Основные способы модуляции
Одна из главных задач, решаемых при создании миниатюрных радиопередающих устройств и радиомикрофонов, заключается в использовании наименьшего возможного количества элементов при достижении требуемого качества передаваемого сигнала. Успешное решение этой задачи обеспечивается применением соответствующих схемотехнических решений, в том числе и при разработке модуляторов. Поэтому в транзисторных микропередатчиках модуляторы обычно весьма просты и состоят всего лишь из нескольких элементов.
При разработке радиопередающей аппаратуры профессионалы и любители используют различные схемотехнические решения модуляторов. Однако особой популярностью при разработке транзисторных микропередатчиков пользуются схемотехнические решения, позволяющие осуществить модуляцию сигнала с помощью непосредственного воздействия модулирующего низкочастотного сигнала на параметры элементов, входящих в состав высокочастотного генератора. При использовании таких схемотехнических решений как амплитудная, так и частотная модуляция высокочастотного сигнала может осуществляться несколькими способами.
Во-первых, в процессе модуляции в соответствии с мгновенным значением уровня модулирующего сигнала могут изменяться параметры и режимы работы активного элемента ВЧ-генератора. Во-вторых, могут изменяться параметры и режимы работы селективного элемента. И, в-третьих, модулировать ВЧ-сигнал можно с помощью изменения параметров цепи положительной обратной связи. На практике в транзисторных микропередатчиках чаще всего применяются первые два способа модуляции, отдельные варианты которых и будут рассмотрены в соответствующих разделах данной главы.
Одним из основных способов осуществления модуляции ВЧ-сигнала является непосредственное воздействие модулирующего низкочастотного сигнала на параметры активного элемента, входящего в состав ВЧ-генератора. В миниатюрных транзисторных радиопередатчиках активный элемент обычно выполнен на одном транзисторе, поэтому при использовании соответствующих схемотехнических решений обеспечивается изменение параметров и режимов работы этого транзистора. Режим работы транзистора ВЧ-генератора может изменяться, например, в том случае, когда в соответствии с модулирующим сигналом изменяется напряжение питания каскада. Такой способ модуляции часто применяется для получения амплитудной модуляции ВЧ-сигнала как LC-генераторов, так и генераторов с кварцевой стабилизацией частоты. Помимо этого нередко используются схемы, в которых мгновенное значение модулирующего сигнала изменяет величину напряжения смещения, подаваемого на базу транзистора, то есть влияет на положение рабочей точки транзистора. Весьма популярны схемотехнические решения, позволяющие осуществить модуляцию посредством изменения определенных параметров транзистора активного элемента, например, величины межэлектродных емкостей. Такие способы модуляции обычно применяются для получения частотной модуляции сигнала LC-генератора.
Не менее широко в радиолюбительских конструкциях транзисторных микропередатчиков применяются схемотехнические решения, обеспечивающие модуляцию посредством воздействия модулирующего НЧ-сигнала на параметры селективного элемента, который обычно представляет собой параллельный резонансный контур. Параметры такого контура могут изменяться, например, в том случае, когда в соответствии с модулирующим сигналом изменяется емкость входящих в состав контура элементов. В результате с помощью простых схем можно добиться формирования ЧМ-сигнала с весьма приемлемыми параметрами.
Особой популярностью пользуются схемотехнические решения, в которых для получения ВЧ-сигнала, модулированного по частоте, применяются специальные полупроводниковые элементы, например, варикапы. Модуляторы на варикапах применяются для получения частотной модуляции сигналов не только LC-генераторов, но и генераторов с кварцевой стабилизацией частоты.
Конечно же, в специализированной литературе и в сети Интернет можно найти немало схемотехнических решений транзисторных микропередатчиков, в которых для модуляции ВЧ-сигналов используются и другие способы. Однако рассмотрение особенностей функционирования таких устройств выходит за рамки предлагаемой книги. Поэтому в данной главе основное внимание уделено описанию простейших схем, обеспечивающих реализацию упомянутых выше способов модуляции.
Необходимо отметить, что одна из неблагоприятных особенностей приводимых далее схемотехнических решений АМ– и ЧМ-модуляторов, обусловленная их простотой, заключается в наличии так называемых паразитных модуляций. Дело в том, что при изменении определенных параметров и режимов работы отдельных элементов ВЧ-генератора с помощью простейших схем модуляции практически всегда одновременно с изменением, например, амплитуды несущего высокочастотного сигнала в соответствии с мгновенным значением сигнала, содержащего полезную информацию (амплитудная модуляция), происходит изменение частоты ВЧ-сигнала (частотная модуляция). И, наоборот, при осуществлении частотной модуляции в качестве паразитной проявляется амплитудная модуляция сигнала несущей частоты. Таким образом, при использовании одного и того же схемотехнического решения можно создать микропередатчик, с помощью которого, например, в КВ-диапазоне можно передавать АМ-сигналы, а в УКВ-диапазоне – ЧМ-сигналы. При этом выбор диапазона и, соответственно, вид модуляции зависит от параметров и номиналов элементов соответствующих каскадов, в первую очередь генератора ВЧ-сигнала.
