Modulacja amplitudy cz.2

Realizacja modulacji amplitudy
Częstotliwości niosących informację wstęg bocznych przebiegu zmodulowanego wynikają z
iloczynu dwóch przebiegów kosinusoidalnych o częstotliwościach f

m

i f

N

. Iloczyn taki może

być np. uzyskany przez zsumowanie sygnału modulującego i przebiegu nośnego na elemencie
o nieliniowej charakterystyce prądowo-napięciowej (np. kwadratowej). Przyjmując, że
charakterystyka diody lub charakterystyka przejściowa tranzystora w zakresie przewodzenia
może być aproksymowana wzorem

gdzie a

1

i a

2

są współczynnikami wielomianu aproksymacyjnego, oraz stawiając

otrzymuje się przebieg prądu o charakterystyce widmowej zawierającej składową stałą oraz
prążki o częstotliwościach f

m

, 2f

m

, f

N

-f

m

, f

N

, f

N

+f

m

oraz 2f

N

. W widmie tym znajdują się więc

również częstotliwości f

N

, f

N

-f

m

oraz f

N

+f

m

, które po odfiltrowaniu w filtrze pasmowym

stanowią widmo przebiegu zmodulowanego amplitudowo o współczynniku głębokości
modulacji m = 2a

1

a

2

U

m

. Przykład układu modulacji amplitudy, nazywanego modulatorem

kwadratowym, przedstawiono na schemacie poniżej.

Efekt modulacji uzyskuje się na nieliniowej charakterystyce przejściowej tranzystora I

C

(U

BE

),

pracującego w układzie wzmacniacza w klasie A. Zadaniem obwodu rezonansowego jest
wyodrębnienie z widma sygnału wyjściowego prążków o częstotliwościach f

N

, f

N

-f

m

oraz

f

N

+f

m

. Obwód ten powinien więc być nastrojony na częstotliwość f

N

; jego pasmo

przenoszenia nie może być mniejsze niż 2f

m

. W takim modulatorze nie jest jednak możliwe

uzyskanie dużych wartości współczynnika głębokości modulacji bez znacznych zniekształceń
przebiegu zmodulowanego. Układ nie wnosi bowiem zniekształceń tylko dla sygnałów o
amplitudach, przy których charakterystyka przejściowa tranzystora może być wystarczająco
dokładnie aproksymowana funkcją kwadratową. W przeciwnym przypadku w widmie
przebiegu zmodulowanego pojawią się trudne do odfiltrowania prążki o częstotliwościach
bliskich f

N

(np. f

N

-2f

m

, f

N

+2f

m

).

Click here to buy

A

B

B

Y

Y

PD

F Transfo

rm

er

2

.0

w

w

w .A

B B Y Y.

c o

m

Click here to buy

A

B

B

Y

Y

PD

F Transfo

rm

er

2

.0

w

w

w .A

B B Y Y.

c o

m

Lepsze właściwości ma modulator pracujący w układzie wzmacniacza przeciwsobnego,
nazywany modulatorem zrównoważonym.

Przy identycznych charakterystykach przejściowych tranzystorów w układzie następuje
kompensacja niepożądanych produktów modulacji i w rezultacie na wyjściu otrzymuje się
przebieg o widmie zawierającym tylko prążki o częstotliwościach f

N

, f

N

-f

m

, f

N

+f

m

. W układzie

tym, przez zamianę miejsc doprowadzenia sygnału modulującego i przebiegu nośnego,
otrzymuje się sygnał zmodulowany amplitudowo ze stłumionym przebiegiem nośnym. Jest to
bardzo korzystne ze względów energetycznych, gdyż przebieg nośny nie przenosi informacji,
a przypada na niego większa część mocy przebiegu zmodulowanego. Przez stłumienie
przebiegu nośnego uzyskuje się więc większą sprawność energetyczną modulacji. Jednak
wówczas przebieg nośny, niezbędny do przeprowadzenia demodulacji, musi być odtworzony
w urządzeniu odbiorczym.

Inny przykład modulatora zrównoważonego ze stłumionym przebiegiem nośnym,
nazywanego modulatorem pierścieniowym, przedstawiono na schemacie poniżej.

Modulacja amplitudy w układzie mnożącym
Przebieg zmodulowany amplitudowo uzyskuje się przez mnożenie analogowe sygnału
modulującego i przebiegu nośnego. Funkcję mnożenia analogowego może spełniać
wzmacniacz różnicowy ze sterowanym napięciowo źródłem prądowym w obwodzie emitera.

Click here to buy

A

B

B

Y

Y

PD

F Transfo

rm

er

2

.0

w

w

w .A

B B Y Y.

c o

m

Click here to buy

A

B

B

Y

Y

PD

F Transfo

rm

er

2

.0

w

w

w .A

B B Y Y.

c o

m

Ponieważ wzmocnienie wzmacniacza różnicowego zależy liniowo od prądu emitera, na
wyjściu uzyskuje się sygnał nośny o wartości zależnej od sygnału modulującego, czyli
zmodulowany amplitudowo. Obwód rezonansowy stanowiący obciążenie tranzystora T

2

umożliwia uzyskanie w widmie napięcia wyjściowego tylko prążków o częstotliwościach f

N

,

f

N

-f

m

oraz f

N

+f

m

. Tłumiona jest natomiast występująca również w wyniku mnożenia składowa

o częstotliwości f

m

. Opierając się na idei bezpośredniego mnożenia analogowego realizuje się

również modulatory zrównoważone, wytwarzające przebieg zmodulowany ze stłumioną falą
nośną (tylko prążki boczne). Nie wymagają one żadnych elementów reaktancyjnych i w
związku z tym są dogodne do realizacji w postaci układów scalonych. Są to na ogół układy
wielofunkcyjne, które mogą być stosowane jako układy modulatorów amplitudy, a także
pełnić funkcję demodulatorów amplitudy lub częstotliwości.

Click here to buy

A

B

B

Y

Y

PD

F Transfo

rm

er

2

.0

w

w

w .A

B B Y Y.

c o

m

Click here to buy

A

B

B

Y

Y

PD

F Transfo

rm

er

2

.0

w

w

w .A

B B Y Y.

c o

m