ハイリニア振幅変調器。スキーム、説明

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高線形振幅変調器。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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良好な直線性を有する振幅変調器は、理論的には、キャリア周波数に等しい変調信号周波数で動作できます。トランジスタ Q1 は、変調入力電圧を 2 つの逆位相バイポーラ信号に分割します。トランジスタ Q3 と Q5 をオンにすると、それぞれ矩形キャリアの正と負の半サイクルが通過します。中断された変調信号 (ポイント C と D) は、抵抗 R6 と RXNUMX を使用して加算されます。

振幅変調器の回路は図に示されており、良好な直線性を備えており、変調信号の周波数がゼロから搬送波周波数の半分まで変化するときに動作します。回路の直線性は変調率 97,5% まで維持されます。個々のステージ間の接続は、インダクタンスや大きなキャパシタンスを使用せずに電気的に実行されます。

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トランジスタ Q1 は変調信号の位相スプリッタですが、Q1 のエミッタの信号には位相シフトがあり、入力レベルよりわずかに低い振幅があります。変調信号の DC 成分は、トランジスタ Q5 のエミッタで約 -1 V、コレクタで +5 V となり、信号の位相は入力に対して 180° シフトします。トランジスタ Q2 と Q3 の高速スイッチは、入力キャリア信号に応じて飽和とオフの間で切り替わります。この信号は、好ましくは矩形形状であり、抵抗器Ｒ１、Ｒ２およびダイオードＤ１、Ｄ２を介して、それぞれトランジスタＱ２、Ｑ３のベースに供給される。ダイオードは、キャリアレベルが高い場合に発生する可能性のあるベース-エミッタ逆電圧の増加からトランジスタを保護します。コンデンサ C2 および C3 は、トランジスタ Q1、Q2 のスイッチング時間を短縮するために機能します。

トランジスタＱ２、Ｑ３のコレクタは、抵抗器Ｒ３およびＲ４を介して分相器Ｑ１の出力に接続されている。これらの抵抗は、ベースバンド回路とベースバンド回路を分離するために使用されます。搬送波の各正の半サイクルで、トランジスタ Q2 のコレクタの変調信号は、トランジスタ Q3 によって 1 V の平均値からゼロに切り替えられます。その結果、間欠変調信号がトランジスタＱ２のコレクタに形成される。同様に、トランジスタ Q3 のエミッタでの変調信号はトランジスタ Q4 によって中断され、トランジスタ Q1 は搬送波の各負の半サイクル中にオフから飽和に遷移します。

高線形振幅変調器

正と負の間欠変調信号は、抵抗器 R5 と R6 で構成される単純な加算回路で混合されます。合計すると、不連続なベースバンド信号に存在するチョッパー周波数成分が互いに打ち消し合います。したがって、理想的なバランスの場合、出力変調信号のスペクトルには変調周波数の成分はなく、変調の副成分のみが存在します。理論的には、この場合、複雑なフィルタリングを適用することなく、変調信号の周波数をキャリア周波数の半分に等しい上限まで上げることが可能です。この場合、変調信号のエンベロープは、入力変調信号に対して逆位相になります。

回路の出力電圧は振幅変調された方形波であり、それ自体に基本周波数の奇数高調波が含まれています。 (出力信号スペクトルは nwc±wm と書くことができます)m ここで、wc はキャリア周波数、wm はベースバンド周波数、n=1 です。 3; 5; ... .) 正弦搬送波を得るには、出力信号をフィルタリングする必要があります。出力信号スペクトルには変調周波数の成分が含まれていないため、ローパスフィルターを使用して搬送波の基本周波数とその側波帯を抽出できます。ただし、高調波 wс を分離するには、バンドパスフィルターを使用する必要があります。

変調器の周波数特性は、主にスイッチングトランジスタの速度に依存します。図に示されているトランジスタの場合、変調出力信号の上限周波数は 1 MHz です。変調器自体はフラットな周波数応答を持ち、250 kHz の変調周波数まで線形を維持します。その後は、エンベロープの歪みが目でもわかるようになります。 100 kHz のキャリア周波数と 1 kHz の変調周波数で、最大 95% の深さの線形変調を得ることができます。

開ループモードでは、最大変調出力スイングは 7,4V 入力スイングで 14V であり、変調器入力で方形波出力を生成するための最小キャリアスイングは 2,8V です。変調信号の形状は任意です。

正弦波信号を搬送波として使用することもできますが、中断プロセスはさらに悪化します。最小ピークツーピーク正弦波搬送波は 4 V です。10 kHz の搬送周波数と 14 V の変調信号振幅で、最大 97,5% の線形変調を実現できます。

最小キャリア駆動レベルは、低いキャリア周波数ではあまり変化しません。同時に、変調器の技術的特性は、より高い周波数でいくらか悪化します。線形変調の最大深度は減少し、94 kHz で 500%、88 MHz で 1% になります。より高い周波数では、出力レベルも低下します。周波数範囲を広げるには、より高速なキートランジスタを使用し、回路ステージのインピーダンスを下げることができます。

また、電源電圧を高くすることにより、高周波での出力信号の低下を防ぐことも可能です。最大変調深度は、チョッパートランジスタの飽和電圧によって理論的に制限されます。この電圧は、高い電源電圧ではそれほど大きな影響を与えません。非常に正確に選択された抵抗のペア（R3-R4、R5-R6、R7-R8）を使用すると、出力変調信号の正と負の瞬時値が等しくなります。

著者: サンタフェ大学 (フロリダ州ゲインズビル) 出版物: N. ボルシャコフ、rf.atnn.ru

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