Амплитудный модулятор Советский патент 1993 года по МПК H03C1/06 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемных станциях спутникового телевидения.

Цель изобретения - повышение стабильности и линейности модуляционной характеристики.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема амплитудного модулятора.

Амплитудный модулятор содержит первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой транзисторы 1-8, первый, второй, третий и четвертый резисторы 9-12, первый и второй диоды 13, 14, цепь 15 термокомпенсированного смещения, первый, второй и третий фазоинверто- ры 16-18, каждый из которых содержит первый, второй, третий и четвертый транзисторы 19-22 и резистор 23, цепь 15 содержит резисторы 24, 25, диоды-26-28.

Амплитудный модулятор работает следующим образом,

Модулирующий сигнал поступает в эмиттер транзистора 21, включенного по схеме с общей базой,и на токовое зеркало, образованное транзисторами 19 и 20,и далее в эмиттер транзистора 22. В коллекторах транзисторов 21 и 22 имеют место два противофазных тока И и 12. Модулируемый сигнал поступает на первые входы второго и третьего фазоинверторов 17, 18. Каждый из фазоинверторов 16, 17, 18 формирует из входного сигнала пару противофазных токов

ll lo + 1вх1, h lo - 1вх1, 13 1о + 1вх2, 4 1о - 1вх2, ts lo + 1вхЗ, 1б о - 1вхЗ,

где 1о - постоянная составляющая тока, Вх1, 1вх2, 1вхЗ - входные токи первого, второго и третьего фазоинверторов 16-18. С выходов первого фазоинвертора 16 токи И и 12 поступают на эмиттеры пар транзисторов соответственно 1 и 2 и 3 и 4, на базы транзисторов 1 и 4 поступают токи з и М соответственно, а выходные токи Is и б второго фазоинвертора поступают на базы соответственно седьмого и восьмого транзисторов 7,8. Выходные токи первого, второго, третьего и четвертого транзисторов 1,2,3,4 равны произведению токов, поступающих на их базы и эмиттеры

110 - 0,5 (10 + 1вх1 + 1вх2 + 1вх1 X 1вх2/10); 20 0,5(10+1вх1- 1вх2-1ех1 X 1вх2/Ю); 1зО 0.5(10-1вх1-1вх2 + 1вх1Х 1вх2/Ю); 140 0,5(10-1вх1 + 1вх2- 1вх1 X 1вх2/Ю).

Каждый из них содержит постоянную составляющую 0. модулирующий 1Вх1 и модулируемый токи Вх2 а также компоненту

1вх1 х Iex2/lo. соответствующую боковым полосам амплитудно-модулированного сигнала. Попарное суммирование коллекторных токов первого и третьего, а также второго и четвертого транзисторов 1-4 позволяет скомпенсировать как модулирующий, так и модулируемый сигналы

IA ho + зо lo + 1вх1 х 1вх2/Ю;

В I20+ l40 lo- Iex1 X 1вх2/10.

Таким образом, часть устройства, образованная первым 1 и вторым 2 фззоинвер- торами 16, 17 и первым и вторым диодами 13, 14, реализует идеальный балансный модулятор, имеющий линейную модуляционную характеристику, в котором подавлены все паразитные компоненты. С выходов третьего фазоинвертора 18 подаются сигналы Is и 1е на базы транзисторов 1, 4, В результате выходной ток амплитудного

модулятора оказывается равным и8ых Кз(1А + 15-1в- б) 1вхЗ RS 1 + 1вх1ЛвхЗ 1вх2/ оЗ, где RS - крутизна преобразования динамической нагрузки, численно равная величинам первого и второго резисторов 9, 10.

Последнее выражение соответствует идеальному амплитудно-модулированному сигналу с амплитудой несущей частоты, равной Унес - UxS Rs и крутизной модуляционной характеристики, равной М 1вх1/1вхЗ/1о Входной сигнал фазоинвертора через резистор 23 поступает в эмиттер транзистора 21, включенного по схеме с общей базой, и через токовое зеркало, образованное

транзисторами 19, 20,в эмиттер транзистора 22, включенного по схеме с общей базой. С коллектора транзистора 21, являющегося первым выходом фазоинвертора, вытекает ток, синфазный с входным сигналом, а с

коллектора транзистора 22, являющегося вторым выходом фазоинвертора, ток.инверти- рованный по сравнению с входным сигналом. Собственное входное сопротивление транзисторов

RBX 0,,

не превышает единиц ом, поэтому для со- тасования с входной линией сопротивление пятого резистора 23 выбирается равным

R23 Rica6 - RBX ,

где RBX волновое сопротивление подводящей линии,

так что входные токи 1Вх1, 1вх2, 1вхЗ фазоинверторов определяются выражением

где UBx и Якаб - входное напряжение модулятора и сопротивление подводящей линии. Сопротивления первого и второго диодов 13. 14

Вд

К -Т q Ч

где К- постоянная Больцмана;

Т - температура, град Кельвина;

q - заряд электрона;

I - ток, протекающий черед диод, имеют точно такую же зависимость от температуры и протекающего тока, как и входные сопротивления первого-четвертого транзисторов 1-4, что обеспечивает линейное температурно-независимое управлением крутизной транзисторов.

Токи, протекающие через транзистор или диод, определяются выражением

l lsexp(U/Fi),

где Is - ток насыщения перехода; U - напряжение на переходе;

К Т Fi температурный потенциал.

Поэтому например, токи ho, I20 первого и второго транзисторов 9,10 связаны с разностью потенциалов DU между их базами соотношением

DU (ho/l2o).

с другой стороны, разность потенциалов DU определяется разностью падений напряжений на первом и втором диодах 13, 14

DU Fi x LN(l3/l4).

Учитывая, что сумма токов первого и второго транзисторов 9, 10 равна току И, втекающему в эмиттеры этих транзисторов, получим

1ю И х

120 И X Ul/lo.

Таким образом, коллекторные токи каждого из транзисторов 1-4 равны произведению токов, подведенных к их базам и эмиттерам,

Симметричный усилитель, выполненный на седьмом и восьмом транзисторах 7, 8 динамической нагрузки, усиливает разность сигналов, поступающих на первый и второй входы динамической нагрузки, образованной транзисторами 9-12. Для снижения входного и выходного сопротивлений с коллекторов седьмого и восьмого транзисторов 7, 8 на их базы соответственно через эмиттерные повторители, выполненные на

пятом и шестом транзисторах 5,6,и резисторы обратной связи, которыми являются первый и второй резисторы 9 и 10, подается отрицательная обратная связь.

Цепь термокомпенсированного смещения из эмиттерных токов седьмого, восьмого транзисторов 7, 8 формирует два температурно-зависимых напряжения. Первое из них,снимаемое с третьего и четвертого диодов 13, 14, поступает на базы

транзисторов 21, 22 фазоинверторов 16-18, второе обеспечивает подачу смещения на базы транзисторов 1-4. В качестве всех диодов используются транзисторные структуры в диодном включении, что обеспечивает

стабильность постоянной составляющей тока 0.

Частотные свойства амплитудного модулятора формируются транзисторами, работающими на низкоомные нагрузки

(входные сопротивления транзисторов, включенных по схеме с общей базой, низкое входное сопротивление динамической нагрузки), что исключает влияние на частотные свойства паразитных емкостей. Реальная

верхняя частота амплитудного модулятора составляет порядка 0.5-0,7 от частоты единичного усиления транзисторов.

Нестабильность амплитуды несущей частоты выходного сигнала определяется изменениями входного сопротивления RBX транзисторов за счет изменения тока, протекающего через транзистору прямого вли- яния температуры на температурный потенциал FL Величина этой нестабильности составляет примерно 0,01 процента/градус.

Нестабильность крутизны модуляционной характеристики связана,в основном, с температурной нестабильностью постоянной составляющей тока lo. Ее величина составляет примерно 0,05 процента/градус.

Обе величины по крайней мере на полтора порядка ниже, чем для прототипа, Введение дополнительных элементов и

связей позволяет в десятки раз снизить нестабильность амплитуды несущей и крутизны модуляционной характеристики по сравнению с прототипом прежде всего за счет использования множительной ячейки

из транзисторов 1-4 в сбалансированном режиме, а также за счет включения линеаризующих первого и второго диодов 13, 14. Одновременно вдвое расширяется раствор модуляционной характеристики.

Аналоговый модулятор построен на транзисторах одной проводимости, включает лишь транзисторные структуры и резисторы, что позволяет реализовать в интегральном исполнении.

Формула изобретения 1. Амплитудный модулятор, содержащий с первого по восьмой транзисторы, первый, второй, третий и четвертый резисторы, источник питания и цепь термоком- пенсированного смещения, при этом коллекторы первого и третьего транзисторов соединены с первым выводом второго резистора, база первого транзистора соединена с базой четвертого транзистора, база второго транзистора соединена с базой третьего транзистора, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности и линейности- модуляционной характеристики, введены первый и второй диоды, первый, второй и третий фазоинверторы, при этом катоды первого и второго диодов соединены с базами соответственно первого и второго транзисторов, первые входы второго и третьего фазоинверторов объединены и являются входом модулируемого сигнала амплитудного модулятора, первый вход первого фазоинвертора является входом модулирующего сигнала амплитудного модулятора, эмиттеры седьмого и восьмого транзисторов соединены с первым выводом цепи термокомпенсированного смещения, второй вывод которой соединен с анодами первого и второго диодов, вторые входы всех фазоинверторов подключены к третьему выводу цепи термокомпенсированного смещения, эмиттеры первого и второго транзисторов соединены с первым выходом первого фазоинвертора, второй выход которого соединен с эмиттерами третьего и четвертого транзисторов, база седьмого транзистора соединена с первым выводом первого резистора и с первым выходом второго фазоинвертора, второй выход которого соединен с базой восьмого транзистора и с первым выводом второго резистора, второй вывод которого подключен к эмиттеру шестого транзистора, первый и второй выходы третьего фазоинвертора соединены с катодами соответственно первого и второго диодов, коллекторы пятого и шестого транзисторов подключены к источнику питания, база пятого транзистора соединена с коллектором седьмого транзистора непосредственно и через третий резистор - с источником питания, база шестого транзи- стора соединена с коллектором восьмого транзистора непосредственно и через четвертый резистор - с источником питания.

эмиттер пятого транзистора подключен к второму выводу первого резистора, коллекторы пятого и шестого транзисторов подключены к источнику питания.

2. Модулятор по п. 1,отличающийс я тем, что каждый из фазоинверторов выполнен на четырех транзисторах и резисторе, первый вывод которого является первым входом фазоинвертора. при этом эмиттеры первого и второго транзисторов подключены к общей шине, второй вывод резистора соединен с базами первого и второго транзисторов, с коллектором первого транзистора и с эмиттером третьего транзистора, коллектор которого является первым выходом фазоинвертора, коллектор второго транзистора соединен с эмиттером четвертого транзистора, коллектор которого является вторым выходом фазоинвертора, базы третьего и четвер- того транзисторов объединены и являются

вторым входом фазоинвертора.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемных П Г г1 гг# станциях спутникового телевидения. Целью изобретения является повышение стабильности и линейности модуляционной характеристики. Амплитудный модулятор содержит транзисторы 1-8, резисторы 9-12, первый и второй диоды 13,14, цепь 15 термокомпенси- рованного смещения, первый, второй и третий фазоинверторы 16-18. Транзисторы 1-4 образуют множительную ячейку, транзисторы 5-8 - динамическую нагрузку. В результате перемножения входных сигналов образуется идеальный балансный модулятор, имеющий линейную модуляционную характеристику, в котором подавлены все паразитные компоненты. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. -Еаия w Ё 00 к о гг. J7 I 3 JL 00