Modulacja częstotliwości cz.2

Realizacja modulacji częstotliwości
Modulacja częstotliwości może być przeprowadzona w układzie generatora przestrajanego napięciem, którego częstotliwość powinna się zmieniać proporcjonalnie do wartości napięcia sterującego. Efekt taki można uzyskać, zmieniając sygnałem modulującym częstotliwość rezonansową obwodu LC generatora. Można to osiągnąć przez dołączenie równolegle do obwodu LC reaktancji pojemnościowej (lub indukcyjnej) zależnej liniowo od wartości napięcia lub prądu sygnału modulującego.

W najprostszym przypadku do przestrajania obwodu rezonansowego może być zastosowana dioda pojemnościowa spolaryzowana wstępnie w kierunku zaporowym. Zmiana tej polaryzacji wymuszona sygnałem modulującym spowoduje zmianę pojemności diody, a więc przestrojenie generatora. Na schemacie poniżej przedstawiono przykładowo układ generatora Colpittsa w figuracji WB, w którym jedną z dzielonych pojemności zastąpiono diodą pojemnościową spolaryzowaną w kierunku zaporowym (w obwodzie: U_CC, dławik w.cz. i rezystor R₃).

Wartość chwilowa napięcia polaryzującego diodę jest sumą napięcia polaryzacji wstępnej i napięcia modulującego. W takt tego napięcia zmienia się pojemność diody, a więc zmienia się również częstotliwość generatora. Przy zerowym sygnale modulującym generator wytwarza przebieg nośny o częstotliwości f_N. Gdy wartość napięcia modulującego rośnie, wzrasta również pojemność diody i zmniejsza się wówczas częstotliwość generatora.

Zamiast diody pojemnościowej do obwodu rezonansowego generatora może być przyłączony układ, którego impedancja wyjściowa ma charakter czysto reaktancyjny o wartości zmieniającej się wraz z sygnałem modulującym.

Przykład modulatora, w którym zastosowano pojemnościowy układ reaktancyjny do przestrajania generatora Meissnera, przedstawiono na schemacie poniżej.

Sygnałem modulującym doprowadzonym do bazy tranzystora T₁, jest zmieniana jego zastępcza pojemność wyjściowa C_eq. Powoduje to zmianę częstotliwości rezonansowej obwodu C_eq, C₁ i L₁, a więc zmianę częstotliwości generatora.

Układy reaktancyjne
Układy reaktancyjne przedstawiono (bez elementów obwodu polaryzacji) na schematach poniżej.

Dla zakresu częstotliwości, przy których reaktancja kondensatora jest dużo większa od rezystancji R (układ a), czyli gdy X_C » R, impedancja wyjściowa układu może być wyrażona wzorem

gdzie pojemność zastępcza C_eq = RCg_m, przy czym transkonduktancja tranzystora g_m=I_C/U_T.

Impedancja wyjściowa układu jest więc reaktancją o charakterze pojemnościowym, a zatem obwód wyjściowy układu może spełniać funkcję pojemności o zmiennej wartości C_eq, zależnej od prądu kolektora tranzystora. Przez zamianę miejscami pojemności C i rezystancji R (układ b), dla R » X_C, impedancja wyjściowa układu jest reaktancja o charakterze indukcyjnym

gdzie indukcyjność zastępcza L_eq = RC/g_m. Pod względem elektrycznym obwód wyjściowy układu zachowuje się więc jak indukcyjność o wartości L_eq, która może być zmieniana prądem kolektora tranzystora, a więc zależnie od sygnału doprowadzonego do bazy.