Частотный модулятор прямого метода с варикапом

Частотный модулятор прямого метода с варикапом (далее частотный модулятор на варикапе) используется достаточно часто. Возможный вариант построения такого модулятора показан на рисунке. Он выполнен на основе АГ с емкостной обратной связью. База транзистора заземлена.

Варикап включен в контур частично с помощью конденсатора С3 и конденсатора связи С_св. На катод варикапа подано запирающее смещение с помощью делителя R4, R5. Резистор R7 обеспечивает замыкание контура варикапа по постоянному его обратному току. Модулирующий сигнал поступает на катод варикапа последовательно с напряжением смещения. Поскольку сопротивление закрытого диода велико и составляет единицы, десятки МОм, а сопротивление резисторов R4,R5,R7 сотни кОм, то их влияние на работу АГ по высокой частоте пренебрежимо мало.

На ниже приведенном рисунке представлена эквивалентная схема частотного модулятора по высокой частоте.

Контур АГ с резонансной частотой образован элементами С1,С2, L3,С3,С_св,С_вар. Причем , а емкость контура определяется соотношением

емкость варикапа VD1.

Источник смещения с внутренним сопротивлением получен методом эквивалентного генератора.

; .

Перестраивать резонансную частоту контура электронным образом можно с помощью варикапа путем изменения запирающего смещения на его катоде. Для этого в цепь катода вводится модулирующий испытательный сигнал

.

На варикапе действуют три напряжения: напряжение смещения, модулирующее напряжение и высокочастотное напряжение, создаваемое работающим АГ. Если пренебречь обратным током варикапа из-за его малости, напряжение на катоде варикапа относительно его анода запишется

.

Условиями нормальной работы варикапа являются

.

Кроме того, для осуществления модуляции без искажений необходимо иметь линейную зависимость между емкостью варикапа и напряжением смещения на нем

На рисунке представлена вольт-фарадная характеристика варикапа. Как видно из рисунка в целом она нелинейная. Для работы необходимо выбрать наиболее линейный участок характеристики с достаточной крутизной.

Методом трех или пяти ординат рассчитать коэффициент нелинейных искажений по второй и третьей гармоникам. Общий уровень нелинейных искажений не должен превышать предельно допустимой нормы, установленной ГОСТ.

С помощью несложных математических преобразований можно установить связь между требуемым значением изменения емкости контура и соответствующим ему изменением емкости варикапа

где .

Если подставить вместо его выражение через девиацию частоты, полученное ранее, формула для расчета примет вид

.

При найденном значении коэффициент нелинейных искажений не должен превышать установленных норм.

Качество работы частотного модулятора на варикапе оценивается с помощью статической модуляционной характеристики (СМХ). Под СМХ понимают зависимость частоты генерации от напряжения смещения на варикапе. Удобнее представлять ее в виде отклонения частоты генерации от центрального значения

Вид СМХ представлен на рисунке.

Как видно из рисунка, СМХ частотного модулятора на варикапе в целом функция нелинейная. Причинами ее нелинейности являются следующие причины:

1. Нелинейность вольт-фарадной характеристики варикапа.

2. Нелинейная зависимость емкости контура от емкости варикапа.

3. Нелинейная зависимость частоты генерации от емкости контура.

Дата добавления: 2015-07-24