Амплитудный модулятор Советский патент 1984 года по МПК H03C1/50 

Изобретение относится к радиотех нике и может использоваться для фор мирования амплитудно-модулированного сигнала, например, в технике свя зи. Известен амплитудный модулятор, в котором aJ mлитyднo-мoдyJ иpoвaнный сигнал получается сложением двух неизменных по амплитуде модулирован ных по фазе сигналов, содержащий ге нератор несущей частоты, соединенны с входами фазовых модуляторов вход одного из которых соединен с источником модулирующих сигналов непосредственно, а второй вход другого - через инвертор, при этом выходы фазовых модуляторов, представляющие собой пассивные четырехполюс ники, соединены с сумматором .1. Однако данный амплитудный модулятор не обеспечивает достаточной широкополосности выходного сигнала и достаточно точной передачи закона модуляции из-за неидентичности хара теристик пассивных четырехполюсников Наиболее близким к изобретению является амплитудный модулятор, содержащий соединенные в кольцо первы управляемый генератор, первый смеси тель, первый фазовый детектор и пер вый сумматор, к второму входу котор го подключен источник модулирующих сигналов,последовательно соединенные усилитель-ограничитель, второй фазовый детектор, к второму входу которого подключен опорный генератор промежуточной частоты, второй управляемый генератор, аттенюатор .И выходной сумматор, второй вход которого соединен с выходом первог управляемого генератора,а выход являе .ся выходом амплитудного модулятора ,по ледователь но соединенные опорный гене ратор высокой частоты и второй смеситель, второй вход которого соединен .с выходом выходного сумматора, а также первый фазовращатель, при этом выход опорного генератора высокой частоты соединен также с вторым входом первого смесителя, при этом опорный генератор промежуточной частоты соединен с вторым входом первого фазового детектора через первый фазовращатель, выход второго смесителя соединен с входом усилителяограничителя С 2. I Однако известный амплитудный модулятор не обеспечивает достаточной линейности модуляционной характеристики, а кроме того, при индексе модуляции, равном единице, величина напряжения выходного сигнала амплитудного модулятора приближается к нулю, из-за чего разрывается цепь обратной связи, охватывающая второй управляемый генератор, нарушается режим синхронизации, и амплитудный модулятор теряет работоспособность.. Цель изобретения - повышение линейности модуляционной характеристики и повышение надежности. Поставленная цель достигается тем, что в амлитудный модулятор, содержащий соединенные в кольцо первый управляемый генератор, первый смеситель, первый фазовый детектор и первый сумматор, к второму входу которого подключен источник модулирующих сигналов, последовательно соединенные усилитель-ограничитель, второй фазовый детектор, к второму входу которого подключен опорный генератор промежуточной частоты, второй управляемый генератор, аттенюатор и выходной сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого управляемого генератора, а выход является выходом амплитудного модулятора, последовательно соединенный опорный генератор высокой частоты и второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом сумматора, а также первый фазовращатель , причем выход опорного генератора высокой частоты соединен также с вторым входом первого смесителя, между выходом рторого смесителя и входом усилителярграничителя введены последовательно соединенные второй фазовращатель, первый стабилизатор уровня сигнала . и второй сумматор, между выходом первого фазовращателя и вторым входом второго сумматора введен второй стабилизатор уровня сигнала, выход первого смесителя соединен с входом первого фазовращателя, а выход опорного генератора промежуточной частоты - с вторым входом первого фазового детектора. На чертеже представлена структурная электрическая схема предложенного амплитудного модулятора. Амплитудный модулятор содержит опорный генератор 1 высокойчастоты, опорный генератор 2 промежуточной частоты, источник 3 модулирующих сигналов, первый фазовращатель 4, выходной сумматор 5, второй стабилизатор 6 уровня сигнала, первый управляемый генератор 7, первый смеситель 8, первый фазовый детектор 9, первый сумматор 10, усилитель-ограничитель 11, второй фазовый детектор 12, второй управляемый генератор 13, аттенюатор 14, второй смеситель 15, второй фазовращатель 16, первый стабилизатор 17 уровня сигнала, второй сумматор 18. Амплитудный модулятор работает следующим образом. Амплитудный модулятор выполнен на основе двухканальной системы фазовой автоподстройки частоты по втоичным биениям (ФАПЧ). Первый управяемый генератор 7, первый смесиель 8, первый фазовый детектор 9, первый сумматор 10 образуют первый фазовый модулятор. Второй управляемый . генератор 13, второй аттенюатор 14, второй смеситель 15, второй фазо вращатель 16, первый стабилизатор 17 уровня сигнала, второй фазовый детектор 16, усилитель-ограничитель 11 составляют второй фазовый модулятор. Модулирующий сигнал от источника 3 модулирующих сигналов, поступаяна первый сумматор 10, воздействует на цепь управления первого управляемого генератора 7, в результате чего происходит изменение характера приращения мгновенного значения разности фаз между напряжением первого управляемого генератора 7 и опорного генератора 1 высокой частоты. Это изменение переносится на промежу точную частоту в первом смесителе 8 сигнал с выхода которого сравнивается в первом фазовом детекторе 9 ссигналом опорного генератора 2 промежуточной частоты. На выходе фазового детектора 9 образуется напряжение, компенсирующее модулирующее воздействие. Остаточный фазовый сдвиг, соответствующий уровню модулирующего воздействия, определяется выражен - -м дср.. -cp.Cj.VTIOlV где Aif - фазовый сдвиг; Uapqvioin напряжение на выходе первого фазового детектора 9, компенсирующее возмущающее воздействие напряжения модулирующего сиг.нала; UopqvYic,- напряжение на выходе первого фазового детектора 9, соответствующее максимальному раствору его фазовой характеристики; - нормированная характерис тика фазового детектора. Поскольку система ФАПЧ астатична по частоте, то возмущающее воздейст вие полностью компенсируется напряжением с выхода первого фазового детектора 9, т.е. (( H(f) Ucp.j. mav или при условии гармонического воздействияДС(-А-СОЗ 5iw, , :4 щ : }Таким образом, выражение для напряжения первого управляемого генератора 7 первого фазового модулятора закищется в виде U;f )np)(bs9Mt-l, где - частота опорного генератора 1 высокой частоты; o3qp - промежуточная частота. Система ФАПЧ второго фазового модулятора работает в режиме инверсного слежения за девиацией фазы первого управляемого генератора 7. Это достигается за счет того, что девиация фазы напряжения сигнала промежуточной частоты первого фазового модулятора после суммирования второго сигнала во втором сумматоре 18 с напряжением сигнала промежуточной частоты кольца ФАПЧ второго фазового модулятора переносится на результат суммирования и является для него возмущающим воздействием. На выходе второго фазового детектора 12. вырабатывается сигнал рассогласования, который воздействуя на цепь управления второго управляемого генератора 13, компенсирует возмущающее воздействие в системе ФАПЧ второго фазового модулятора, т.е. изменение фазы второго управляемого генератора 13 соответствует изменению фазы первого управля1емого генератор ра 7, но имеет противоположный знакэтого изменения. Для устранения амплитудно-фазовой погрешности в результате изменения уровня сигнала на втором фазовом детекторе 12 в процессе амплитудной модуляции дефазированием, между его входом и вторым сумматором 18 установлен усилитель-ограничитель 11. Пренебрегая фазовыми погрешностями усилителя-ограничителя 11 и отработки фазы цепью авторегулирования система ФАПЧ фазового модулятора, можно зат писать , СозГ()п -А ( при f6ч-1ao - Pna ).-где %ц и fnq -начальные разности фаз В режиме несущих колебаний между выходными напряжениями первого и вто- , рого фазовых модуляторов и первого и второго стабилизаторов 17 и 6 уровней сигналов промежуточной частоты соответственно, установленные с помощью первого и второго фазовращателей 4 и 16. Устанавливая с помощью аттенюатора 14 , для выходного напряжения амплитудного модулятора имеем U62LJoCQsLK(a)np)t+ JCbsC%t-ACc«5 -t) Ограничиваясь линейным участком суммирования, т.е. устанавливая (г i ЧО получаем

иел(,ио1С(рпц()а,, ,)

где К. - коэффициент пропорционалности .

Таким образом, на выходе амплитудного модулятора получается амплитудно-модулированное колебание с индексом модуляции m - 2А/(рпч Одновременно на выходе второго сум матора 18 образуется напряжение

: «-2Uo2a s(ACosS tySin(Otipt4), .

гДе (ot - выходное напряжение первого и второго ста.билиэаторов 17 и б ,уровня сигйала промежуточной частоты.

При установлении коэффициента .| плйтудной модуляции равньм едйниlie (m-1) уровень сигнала промежуточной частоты на входе усилителяограничителя 11 в амплитудном модуляторе измейяется в пределах

,amax Uo2Cos ft4

в то время, как в известном устройстве уровень сигнала промежуточной, частоты на входе усилителя-ограничителя изменяется в соответствии с выходным напряжением амплитудного модулятора и при ,

,,

,уровень сигнала промежуточной частоты во втором фазовом модуляторе дост тигается нулевое.значение, что при-, водит к срыву синхронизации в его кольце ФАПЧ и нарушению, работоспособности устройства. .В предложенном амплитудном модуляторе при тех же условиях уровень сигнала промежуточной частоты изменяется в пределах б дБ (при пч 20 -50). ..

Повьзшение линейности модутяционной характеристики достигается за счет существенного сужения динамик1| входного напряжения усилителя-orpai ничителя 11 в процессе модуляции.

АМПЛИТУДНЫЙ МОДУЛЯТОР, содержащий соединенные в кольцо первый управляемый генератор, первый смеситель, первый фазовый детектор и первый сумматор, к второму входу которого подключен источник модулирующих сигналов, последовательно соединенные усилитель-ограничитель, .второй фазовый детектор, к второму входу которого подключен опорный генератор промежуточной частоты, второй управляемый генератор, аттенюатор и выходной сумматор, вторюй вход которого соединен с,выходом первого управляемого генератора, а выход является выходом амплитудного модулятора, последовательно соеди.ненные опорный генератор высокой частоты и второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом .выходного сумматора, а также первый фазовращатель, причем выход опорного генератора высокой частоты соединен также с вторым входом первого смесителя, отличающийся тем, что, с целью повышения линейности модуляционной характеристики и надежности модулятора, между выходом второго смесителя и входом усилителя-ограничителя введены последовательно соединенные второй КЛ фазовращатель, первый стабилизатор уровня сигнала и второй сумматор, между выходом первого фазовращателя и входом второго сумматора введен .второй стабилизатор уровня сигнала, выход первого смесителя соединен с входом первого фазовращателя , а выход опорного генерато- ра промежуточной частоты - с вторслм входом первого фазового детектора. о м fO W