Угловая модуляция (частотная и фазовая модуляция). Спектры колебаний при угловой модуляции. Модуляционные характеристики. Частотный модулятор на варикапе. Фазовые модуляторы.

При угловой модуляции амплитуда несущих колебаний остается постоянной, а информация содержится в изменениях частоты или начальной фазы. Если под действием модулирующего сигнала изменяется частота w, то модуляция называется частотной (ЧМ). Если модулирующий сигнал воздействует на начальную фазу несущих колебаний, модуляция называется фазовой (ФМ).

Переменное напряжение с модулированной частотой или фазой записывается в виде u=Ucosψ (t), u- амплитуда, ψ - мгновенная фаза

Частотная модуляция. Если полагать, что модуляция осуществляется одной гармоникой, то при частотной модуляции мнгновенная частота несущих колебаний:

w(t)= w_н+ w_дcosΩ t, где w_н – средняя частота, w_д – девиация частоты, Ω – частота модулирующих колебаний.

При фазовой модуляции мнгновенная фаза колебаний ψ (t) =w_нt+ Ф sin Ω t

Различие между ЧМ и ФМ проявляется в случае, когда модулирующий сигнал занимает спектр частот от мин. к макс..При ЧМ информация содержится в изменениях частоты колебаний, поэтому частотные модуляторы строят таким образом, чтобы обеспечить постоянство девиации частоты в полосе модулирующих частот

Модуляционные характеристики. Как и в случае амплитудной модуляции, для оценки угловой модуляции используют модуляционные характеристики – статические и динамические. Статическая модуляционная характеристика – это изменение отклонения частоты (при ЧМ) или фазы (при ФМ) от среднего значения в зависимости от модулирующего фактора. По отклонению характеристики от линейной можно судить о возможных нелинейных искажениях в модуляторе.

Динамические характеристики позволяют оценить полосу модулирующих частот, в пределах которой сохраняется постоянство w или Ф с заданной точностью

Частотный модулятор на варикапе. Частотная модуляция осуществляется либо в задающем автогенераторе передатчика путем воздействия модулирующих колебаний на несущую частоту, либо в маломощном усилителе путем получения фазовой модуляции и преобразование его в частотную.

Частота колебаний в автогенераторе определяется, как известно, резонансом колебательной системы. Если некоторым образом воздействовать на резонансную частоту, то синхронно с этим воздействием будет изменяться и генерируемая частота.

Наиболее просто получить ЧМ – колебания, если в колебательную систему включить нелинейную емкость, изменяющуюся при подаче на нее модулирующего напряжения, что приводит и к изменению резонансной частоты. Так как варикап являетсячастью резонатора, то на электродах варикапа имеется также и высокочастотное напряжение. Суммарное напряжение на варикапе:

U_в(t)=U_в0+U_Ω cosΩ t+U_в1cosw_нt