Автогенратор с индуктивной обратной связью (стр. 5 )

Т. к. несущая частота потребляет большую мощность , то используют схему балансной модуляции.

ФМ и ЧМ

ЧМ и ФМ колеб. имеют мощность равную мощность немодулир-го колебания: Pср=U0^2 / 2R;

ФМ(ЧМ) – пропорциональное первичному сигналу изменение фазы (частоты).

Фазовое колебание всегда модулировано по частоте.  При частотной модуляции частота ВЧ колебания получает приращение dw; при фазовой – фаза – d(Fi).  В общем случае модулированное колебание можно записать в виде:

где ПСИ – мгновенная фаза

Тогда частота

А фаза

Отсюда следует, что любые изменения частоты приводят к изменению фазы и наоборот.

Поэтому ЧМ и ФМ объединяют в угловую модуляцию

ЧМ ФМ колебания при модуляции гармоническим сигналом почти неотличимы. u=Um(w0t + m1,2*cosПt)

---------------------------------------------ЧМ

Кчм – коэфф. частотной модуляции.

-частота при a(t)=0

- девиация частоты, макс. отклонение частоты при частотной модуляции.

В этом случае мгновенная фаза будет изменяться во времени:

В рез-те ЧМ-колебание можно представить:

(тоже самое для ФМ)

Модуляционная хар-ка – зависимость амплитуды первой гармоники выходного тока I1 модулятора от напряжения смещения Uc

при постоянном напряжении несущего сигнала Uwo

СПЕКТР ФМ-КОЛЕБАНИЯ

Фаза нижней боковой частоты сдвинута от-но несущей частоты на 180.

ЧМ ФМ СЛОЖНЫМ СИГНАЛОМ

ФМ сигналом x(t) совпадает с ЧМ сигналом X’(t) прямоуг. формы.

Каждое колебание с угловой модуляцией м. б. получено в рез-те фазовой модуляции первичным сигналом x(t); ЧМ первичным x1(t)

СХЕМА БАЛАНСНОГО МОДУЛЯТОРА

БАЛАНСНОМОДУЛИРОВАННЫЙ – сигнал, в спектре которого отсутствует несущая, т. е. имеются только 2 боковые полосы

Получить балансномодулированный сигнал можно с помощью перемножителя(ниже). Если на вход подать сигналы u(t) a(t), то выходной сигнал будет пропорционален их произведению.

Значит в спектре сигнала имеются только 2 сигнала с частотами w-П w+П

СХЕМА МОДУЛЯТОРА С УПРАВЛЕНИЕМ ПО ВХОДУ (принцип работы?)

Входной сигнал на нелинейном участке, т. к. на выходе иначе будет усиление 3-х сигналов (если участок линейный)

СХЕМА С УПРАВЛЕНИЕМ ПО ВЫХОДУ

Ua = Uп*cosПt + Ea

КВАДРАТИЧНОЕ ДЕТЕКТИРОВАНИЕ

Квадратичное детектирование наблюдается при малых сигналах. Малое напряжение – его амплитуда соизмерима с величиной участка, в пределах которого хар-ка диода нелинейна!

Характеристика детектирования - зависимость амплитуды выходного напряжения детектора от амплитуды высокочастотного напряжения, подводимого ко входу.

Очевидно, для детектирования без искажений детекторная характеристика должна быть линейной. В этом случае по её наклону можно определить коэффициент передачи Кд.

ДИОДНЫЙ ДЕТЕКТОР, схема с открытым входом

с закрытым входом:

ЧАСТОТНОЕ ДЕТЕКТИРОВАНИЕ

Принцип частотного детектирования состоит в преобразовании ЧМ колебания (в АМ с послед. детектированием) в линейной системе в колебания с другим видом модуляции с последующим детектированием преобразованного колебания безынерционной нелинейной цепью.

Преобразовать ЧМ колебание можно в

колебания следующих видов:

амплитудно – частотно – модулированное (АЧМ), у которого амплитуда меняется в соответствии с изменением частоты колебания при сохранении частотной модуляции. Это преобразование можно осуществить в линейной

цепи с реактивными элементами, сопротивление которых зависит от частоты. АЧМ колебания затем детектируются АД;

фазочастотное с последующим фазовым детектированием.

Очевидно, в конечном итоге в любом случае изменение частоты преобразуется в изменение амплитуды непосредственно или в фазовом

детекторе.

ЧАСТОТНОЕ ДЕТЕКТИРОВАНИЕ

В кач-ве простейшего преобразователя ЧМ-АМ можно использовать колеб. контур, расстроенный отн-но несущей частоты.

ЧАСТОТНЫЙ ДИСКРИМИНАТОР

Для уменьшения нелин. искажений при широкой полосе ЧМ используют ЧД, 2 контура которого расстроены отн-но несущей в разные стороны.

Ec1, Ec2, wр1>w0, wр2<w0, D1, D2, R1, R2, Uвых

Uвых=Uk1-Uk2

разность 2-х продетектированных напряжений и оказ-ся пропорциональной dw.

При w=w0  |U1|=|U2|

минус – сложность настройки контуров

ДЕТЕКТОР ОТНОШЕНИЙ

В схеме исп-ся 2 связанных контура, настроенных на несущую частоту w0

На высокой частоте данную схему можно заменить экв-ой, считая что Ср для ВЧ есть короткое замыкание, а дроссель ХХ

1/Ri,  U’, U’’, U1

Напряжение в т. А относительно земли:

АПРОКСИМАЦИЯ ХАРАКТЕРИСТИК НЕЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.

Графический метод анализа нелинейных цепей (простые цепи, простые воздействия, малая точность). аналитический (общность, точность, можно анализировать сложные сигналы и цепи, но требуется аналитическое выражение).

Аппроксимация – это получение аналитического выражения характеристики нелинейного элемента, заданного графиком или таблицей. Аппроксимация обычно производится только на рабочем участке. Задачи аппроксимации: выбор аппроксимирующей функции (степенной полином, exp, тригонометрические) и определение коэффициентов аппроксимации. Требования к функциям: точность, краткость, простота, проведение математических операций. Коэффициенты аппроксимации выбираются из условий точности аппроксимации:

критерий равномерного приближения: |f`(x) – f(x)|≤е. точечного приближения f`(x) должна совпадать с f(x) в ряде точек.

ГЕНЕРИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ.

Все генераторы делят на: генераторы с самовозбуждением - автогенераторы, генераторы с внешним возбуждением – резонансные усилители, работающие в режиме больших амплитуд с отсечкой тока.

АВТОГЕНЕРАТОРЫ –

Это устройства, в которых самопроизвольно возникают колебания. Общая схема:

- комплексный коэффициент усиления, комплексный коэффициент обратной связи, получаем цепь с положительной обратной связью.

Р – мощность передаваемая системы вход-выход по обратной связи, Рf – мощность, сообщаемая системе ( нелинейный вид графика говорит о нелинейном характере усиления). Точка А на графике – это амплитуда установившихся колебаний (амплитуда с выхода на вход одна и та же) Параметры колебаний определяются из ДУ, описывающего физическую суть процесса, или из условия баланса фаз или амплитуд.

ГЕНЕРИРОВАНИЕ ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ.

Необходимо в систему внести избирательное устройство, которое будет создавать условие, при котором колебания с выхода на вход будут подавать в фазе только одной частоте (частоте генерирования), тогда Общая схема:

Разорвем обратную связь и составим равнения: ; цК+цв=0, 2р, … 2рn – условие баланса фаз. Kв>1 – условие нарастания колебаний, когда колебания с выхода на вход идет в фазе и амплитуда постоянна: Kв=1 – условие баланса амплитуд в установившемся режиме.