バリキャップモジュレーター。スキーム、説明

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バリキャップ変調器。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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トランシーバーの送信経路の平衡変調器は、ほとんどの場合、ダイオード、トランジスタ、または超小型回路を使用して作成されます。これらのデバイスでバリキャップを使用すると、大きな利点が得られます。これについては、この記事で説明します。

トランシーバー、特に経済的なダイレクトコンバージョントランシーバーの送信経路用の非常に興味深い変調器は、制御された pn 接合容量を持つ半導体ダイオードであるバリキャップで作られた受動変調器です。反応性要素であるため、エネルギーをほとんど吸収しないため、それらを使用して作られた変調器は効率が向上するという特徴があります。また、低周波入力インピーダンスが高いため、マイクアンプの構築が容易になります。この場合、変調器は低周波信号のパワーを大幅に増加させます。

バラントランスを備えたバリキャップに基づく平衡変調器のスキームは文献 [1] に記載されています。提案された変調器には、バラントランスがトランジスタ上の高周波位相反転カスケードに置き換えられているため、巻線要素が含まれていません。

変調器回路を図に示します。

バリキャップのモジュレーター

装置は次のように動作します。バリキャップＶＤ１およびＶＤ２は、トランジスタＶＴ１のエミッタとコレクタとの間に直列に接続される。トランジスタのこれらの電極間に存在する定電圧は、バリキャップのバイアス電圧としても機能します。可変抵抗器 R1 は変調器のバランス要素であり、この電圧を約半分に分割します。抵抗スライダーの位置が変化すると、一方のバリキャップのバイアス電圧が増加し、もう一方のバリキャップではバイアス電圧が減少します。調整することで、バリキャップの容量が同じになるようにします。

トランジスタVT1のベース回路の分圧器の抵抗R2とR1の値は、信号がないときのコレクタとエミッタ間の電圧が7Vの電源電圧で約15Vになるように選択されます。

RF 電圧が絶縁コンデンサ C1 を介してトランジスタ VT1 のベースに印加されると、カスケードは位相反転器として動作し、抵抗 R3 と R4 の抵抗値が等しく、ほぼ抵抗値であるため、等しいが逆位相の RF 電圧が抵抗器 R1 と R2 の両端に放出されます。同じ電流がそれらに流れます（電流ベースは無視できます）。この場合、VDXNUMX と VDXNUMX の電圧も同じであるため、RF 出力電圧はゼロになります。

変調音声信号は分離回路R6C4を介して供給されます。正の半波では、バリキャップの静電容量 VD1 が増加し、VD2 が減少します。負の半波では、その逆が当てはまります。抵抗器 R3、R4、およびバリキャップによって形成されるブリッジのバランスが崩れます。出力は、搬送波が抑制された DSB 変調信号の半波として表示されます。

バラントランスを使用しないこの変調器には、後者の欠点（労力のかかる巻線、不正確なバランス、ピックアップなど）がなく、トランジスタの入力抵抗により低周波数だけでなく高周波数でも増幅します。ステージは出力よりも大幅に高くなります。これにより、追加のバッファ段を使用せずに変調器を局部発振器に接続することができ、水晶安定化を使用する場合には変調器を局部発振器と組み合わせることもできます[2]。

この変調器では、バランス抵抗 R5 が含まれていることは注目に値します。通常は電源とコモン線の間に接続されますが、ここでは位相反転段のエミッタとコレクタの間に接続されています。これは次の理由から行われます。

温度やその他のパラメータの変化によってトランジスタのモードが変化すると、コレクタとエミッタの電圧が変化し、従来の回路に従って組み立てられたデバイスではカスケードの不均衡が生じる可能性があります。提案されたスイッチングオプションでは、すべての電圧が同期して変化するため、不均衡は発生しません。
バランス回路は電源からの追加の絶縁を必要としないため、AC バックグラウンドなどが低減されます。
抵抗 R3 と R4 がリミッターの役割を果たし、バリキャップの電圧変化の制限を軽減するため、調整はよりスムーズに行われます。

抵抗 R3 と R4 は、第一に変調器の出力抵抗を低減するため、第二に、エミッタ出力とコレクタ出力における位相反転段の出力抵抗の差による影響が少なくなるように、低抵抗で特別に選択されています。。

変調器の出力インピーダンスは、搬送周波数におけるバリキャップのリアクタンスと同じオーダーの大きさです。このことから、高周波では静電容量の小さなバリキャップを使用し、低周波では静電容量の大きなバリキャップを使用することが合理的であることがわかります。キャリア抑制をより良くするには、その容量に応じて選択されたバリキャップのセットを使用することが有利です。たとえば、TV チャンネルセレクター用に設計されたセット (KV123A および容量範囲が 3% 以下の同様のもの) が適しています。

5 MHz の周波数での変調器の実験テストでは、次のことがわかりました。振幅 1,5 V の RF 電圧が入力に印加されると、キャリア抑圧が 1 dB を超える変調器の出力で振幅 40 V の DSB 信号が得られました。 LF 電圧振幅は 2 ～ 3 V を超えませんでした。バリキャップ [3] の開放電圧の領域に入らないように、また変調信号の非線形歪みを引き起こさないように、過度に増加させるべきではありません (エンベロープ制限) LF電圧ピーク時）。

文学

ポリアコフ V.T. アマチュア無線家によるダイレクトコンバージョン技術について。 - M.: 『パトリオット』、1990 年、p. 129.
Polyakov V. SSB シグナルコンディショナー。 - ラジオ、1983 年、第 3 号、p. 21.
Stepanov B.バリキャップの使用の特徴。 - ラジオ、2002 年、第 9 号、p. 27、28。

著者: M.Syrkin (UA3ATB)、モスクワ

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