r r
Modulacja amplitudy cz.2
Realizacja modulacji amplitudy
Częstotliwości niosących informację wstęg bocznych przebiegu zmodulowanego wynikają z
iloczynu dwóch przebiegów kosinusoidalnych o częstotliwościach fm i fN. 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 a1 i a2 są współczynnikami wielomianu aproksymacyjnego, oraz stawiając
otrzymuje się przebieg prądu o charakterystyce widmowej zawierającej składową stałą oraz
prążki o częstotliwościach fm, 2fm, fN-fm, fN, fN+fm oraz 2fN. W widmie tym znajdują się więc
również częstotliwości fN, fN-fm oraz fN+fm, które po odfiltrowaniu w filtrze pasmowym
stanowią widmo przebiegu zmodulowanego amplitudowo o współczynniku głębokości
modulacji m = 2a1a2Um. Przykład układu modulacji amplitudy, nazywanego modulatorem
kwadratowym, przedstawiono na schemacie poniżej.
Efekt modulacji uzyskuje się na nieliniowej charakterystyce przejściowej tranzystora IC(UBE),
pracującego w układzie wzmacniacza w klasie A. Zadaniem obwodu rezonansowego jest
wyodrębnienie z widma sygnału wyjściowego prążków o częstotliwościach fN, fN-fm oraz
fN+fm. Obwód ten powinien więc być nastrojony na częstotliwość fN; jego pasmo
przenoszenia nie może być mniejsze niż 2fm. 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 fN (np. fN-2fm, fN+2fm).
a
a
T
T
n
n
s
s
F
F
f
f
o
o
D
D
r
r
P
P
m
m
Y
Y
e
e
Y
Y
r
r
B
B
2
2
.
.
B
B
0
0
A
A
Click here to buy
Click here to buy
w
w
m
m
w
w
o
o
w
w
c
c
.
.
.
.
A
A
Y
Y
B
B
Y
Y
B
B
r r
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 fN, fN-fm, fN+fm. 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 z
ródłem prądowym w obwodzie emitera.
a
a
T
T
n
n
s
s
F
F
f
f
o
o
D
D
r
r
P
P
m
m
Y
Y
e
e
Y
Y
r
r
B
B
2
2
.
.
B
B
0
0
A
A
Click here to buy
Click here to buy
w
w
m
m
w
w
o
o
w
w
c
c
.
.
.
.
A
A
Y
Y
B
B
Y
Y
B
B
r r
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 T2
umożliwia uzyskanie w widmie napięcia wyjściowego tylko prążków o częstotliwościach fN,
fN-fm oraz fN+fm. Tłumiona jest natomiast występująca również w wyniku mnożenia składowa
o częstotliwości fm. 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.
a
a
T
T
n
n
s
s
F
F
f
f
o
o
D
D
r
r
P
P
m
m
Y
Y
e
e
Y
Y
r
r
B
B
2
2
.
.
B
B
0
0
A
A
Click here to buy
Click here to buy
w
w
m
m
w
w
o
o
w
w
c
c
.
.
.
.
A
A
Y
Y
B
B
Y
Y
B
B