고선형 진폭 변조기. 계획, 설명

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선형성이 좋은 진폭 변조기는 이론적으로 반송파 주파수와 동일한 변조 신호 주파수에서 작동할 수 있습니다. 트랜지스터 Q1은 변조 입력 전압을 2개의 역위상 바이폴라 신호로 나눕니다. 트랜지스터 Q3와 Q5의 스위치는 직사각형 캐리어의 양의 반주기와 음의 반주기를 각각 통과합니다. 중단된 변조 신호(지점 C 및 D)는 저항 R6 및 RXNUMX을 사용하여 합산됩니다.

그림에 표시된 회로의 진폭 변조기는 선형성이 좋으며 변조 신호의 주파수가 97,5에서 반송파 주파수의 절반으로 변경될 때 작동합니다. 회로의 선형성은 변조 계수 XNUMX%까지 유지됩니다. 개별 단계 사이의 연결은 인덕턴스 또는 큰 정전 용량을 사용하지 않고 갈바닉 방식으로 수행됩니다.

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트랜지스터 Q1은 변조 신호의 위상 스플리터인 반면, Q1의 이미터에 있는 신호는 입력 레벨보다 약간 낮은 위상 편이와 진폭을 가집니다. 변조 신호의 DC 성분은 트랜지스터 Q5의 에미터에서 약 -1V이고 컬렉터에서 +5V입니다. 여기서 신호 위상은 입력에 대해 180° 이동됩니다. 트랜지스터 Q2 및 Q3의 고속 스위치는 입력 캐리어 신호에 응답하여 포화와 오프 사이를 번갈아 가며 나타냅니다. 바람직하게 직사각형인 이 신호는 각각 저항 R2, R3 및 다이오드 D1, D2를 통해 트랜지스터 Q1, Q2의 베이스에 공급된다. 다이오드는 높은 캐리어 레벨에서 발생할 수 있는 증가된 베이스-이미터 역전압으로부터 트랜지스터를 보호합니다. 커패시터 C1 및 C2는 트랜지스터 Q2, Q3의 스위칭 시간을 줄이는 역할을 합니다.

트랜지스터 Q2, Q3의 컬렉터는 저항 R1 및 R3를 통해 위상 분할기 Q4의 출력에 연결됩니다. 이 저항은 기저대역과 기저대역 회로를 분리하는 데 사용됩니다. 반송파의 각 양의 반주기에서 트랜지스터 Q1의 컬렉터에서 변조 신호는 트랜지스터 Q5에 의해 평균값 2V에서 2으로 전환됩니다. 그 결과, 트랜지스터(Q1)의 컬렉터에 단속 변조 신호가 형성된다. 유사하게, 트랜지스터 Q3의 에미터에서의 변조 신호는 트랜지스터 Q3에 의해 중단되며, 트랜지스터 QXNUMX은 캐리어의 각 음의 반주기 동안 꺼짐에서 포화 상태로 전환됩니다.

높은 선형 진폭 변조기

포지티브 및 네거티브 간헐 변조 신호는 저항 R5 및 R6으로 구성된 간단한 합산 회로에서 혼합됩니다. 합하면 불연속 기저대역 신호에 존재하는 초퍼 주파수 성분이 서로 상쇄됩니다. 따라서 이상적인 균형의 경우 출력 변조 신호의 스펙트럼에 변조 주파수가 있는 구성 요소가 없고 변조의 부수 구성 요소만 존재합니다. 이론적으로 이 경우 복소 필터링을 적용하지 않고 변조 신호의 주파수를 반송파 주파수의 절반에 해당하는 상한까지 증가시킬 수 있습니다. 변조된 신호의 포락선은 이 경우 입력 변조 신호에 대해 역위상입니다.

회로의 출력 전압은 기본 주파수의 홀수 고조파 자체를 포함하는 진폭 변조된 구형파입니다. (출력 신호 스펙트럼은 nwc±wm)m로 쓸 수 있습니다. 여기서 wc는 반송파 주파수, wm은 기저대역 주파수, n=1입니다. 삼; 3; ... .) 사인파 반송파를 얻으려면 출력 신호를 필터링해야 합니다. 출력 신호 스펙트럼에는 변조 주파수 성분이 포함되어 있지 않기 때문에 저역 통과 필터를 사용하여 반송파의 기본 주파수와 측파대를 추출할 수 있습니다. 그러나 고조파 wс를 분리하려면 대역 통과 필터를 사용해야 합니다.

변조기의 주파수 특성은 주로 스위칭 트랜지스터의 속도에 따라 달라집니다. 그림에 표시된 트랜지스터의 경우 변조된 출력 신호의 상위 주파수는 1MHz입니다. 변조기 자체는 평탄한 주파수 응답을 가지며 최대 250kHz의 변조 주파수까지 선형으로 유지되며, 그 이후에는 엔벨로프 왜곡이 눈으로도 눈에 띄게 됩니다. 100kHz의 반송파 주파수와 1kHz의 변조 주파수로 최대 95% 깊이의 선형 변조를 얻을 수 있습니다.

개방 루프 모드에서 변조된 최대 출력 스윙은 7,4V 입력 변조 스윙에서 14V입니다. 변조 신호의 모양은 임의적일 수 있습니다.

정현파 신호도 반송파로 사용할 수 있지만 중단 프로세스는 더 나쁩니다. 최소 첨두치 사인파 반송파는 4V입니다. 반송파 주파수가 10kHz이고 변조 신호 스윙이 14V인 경우 최대 97,5%의 선형 변조를 달성할 수 있습니다.

최소 캐리어 드라이브 레벨은 더 낮은 캐리어 주파수에서 크게 변하지 않습니다. 동시에 변조기의 기술적 특성은 고주파수에서 다소 저하됩니다. 선형 변조의 최대 깊이는 감소하고 94kHz에서 500%, 88MHz 주파수에서 1%와 같아집니다. 더 높은 주파수에서는 출력 레벨도 감소합니다. 주파수 범위를 확장하려면 더 빠른 키 트랜지스터를 사용하고 회로 단계의 임피던스를 줄일 수 있습니다.

또한 공급 전압을 높여 고주파에서 출력 신호의 감소를 방지할 수 있습니다. 최대 변조 깊이는 이론적으로 초퍼 트랜지스터의 포화 전압에 의해 제한됩니다. 이 전압은 높은 공급 전압에서 그렇게 강한 영향을 미치지 않습니다. 높은 정확도로 선택된 한 쌍의 저항기(R3-R4, R5-R6, R7-R8)를 사용하면 출력 변조 신호의 양수 및 음수 순시 값의 평등을 보장합니다.

저자: Santa Fe College(플로리다 게인즈빌); 간행물: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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