Линейный частотный модулятор

ЧМ, так же как и АМ, может быть осуществлена в отдельном от автогенератора модуляторе. Это актуально для ряда радиотехнических систем, в том числе и измерительных [9], требующих двух синхронизированных сигналов, один из которых представляет собой немодулированное колебание, а другой – колебание с ЧМ или АМ.

Линейный частотный модулятор (рис.11), реализованный на основе фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) [1], удовлетворяет таким требованиям. В состав системы ФАПЧ входят управляемый по частоте генератор 1, ФИ 2, цифровой частотно-фазовый демодулятор (ЦЧФД) 3, ДУ 4, сумматор 5 и сравнивающее устройство 6. Для осуществления линеаризации характеристики управления по частоте генератора введены

	Рис. 11 Структурная схема линейного частотного модулятора

 

ПЧН 7 и ФНЧ 8.

 

К второму входу ЦЧФД посредством ФИ 9 подводится сигнал от внешнего высокочастотного генератора несущей частоты с напряжением . На второй вход сумматора подается модулирующий сигнал от внешнего низкочастотного генератора с напряжением . В связи с тем, что частотный диапазон работы ЦЧФД ограничен, но имеется необходимость получения сигналов с рабочей частотой, превышающей предельную частоту функционирования ЦЧФД, в состав линейного частотного модулятора могут быть введены делители частоты 10, 11.

При отсутствии одного из делителей 10 или 11 частота  напряжения на выходе управляемого генератора может быть ниже или выше частоты несущей  внешнего генератора:

,                                         (63)

где  и ,  - девиация частоты генератора 1 и коэффициенты деления делителей частоты 10, 11 соответственно.

Для исключения влияния ЧМ на работу систем регулирования частоты среза  ФНЧ в ЦЧФД и ФНЧ должны быть существенно ниже частоты  ().

Линейность ЧМ в рассматриваемом модуляторе определяется линейностью характеристики ПЧН, входящего в состав системы линеаризации характеристики управления генератора, действующей по принципу, изложенному в подразд. 2.1, т.е. при определенном коэффициенте передачи сравнивающего устройства достигается привязка характеристики управляемого по частоте генератора к характеристике ПЧН 7. В соответствии с этим и ЧМ в модуляторе (рис.11), реализуемая под влиянием напряжения  внешнего модулирующего сигнала, происходит по линейному закону.

Синхронизация несущей частоты (63) управляемого генератора с частотой внешнего генератора производится посредством системы ФАПЧ, принцип действия которой достаточно полно изложен в работе [1].

При несовпадении частот, действующих на входах ЦЧФД, на выходе последнего образуется разность напряжений соответствующей полярности, которая после усиления в ДУ, сумматоре и сравнивающем устройстве воздействует на управляемый генератор так, что его частота совпадает с частотой сигнала  внешнего генератора. Более того, из-за достаточно большого коэффициента передачи в цепи регулирования системы ФАПЧ разность фаз между сигналами, действующих на входах ЦЧФД, устанавливается близкой к нулю и всякое изменение частоты внешнего генератора сопровождается подстройкой частоты управляемого генератора так, что эта разность фаз приобретает определенное значение. Таким образом, частоты внешнего генератора и управляемого генератора совпадает с точностью до фазы независимо от состояния первого генератора.

Зная характеристику управления генератора с учетом коэффициента передачи сумматора, который может быть реализован на основе инвертирующей ОС, можно определить требуемый уровень модулирующего напряжения  для достижения необходимой девиации частоты  выходного сигнала и минимальную модулирующую частоту  при соответствующем индексе модуляции, например, .

Характерной особенностью частотного модулятора является то, что при линейной характеристике управляемого генератора и постоянном уровне модулирующего напряжения девиация частоты  остается неизменной при перестройке частоты внешнего генератора и, следовательно, частоты генератора.

Практическая реализация всех функциональных блоков, входящих в линейный модулятор (см. рис.11), за исключением ЦЧФД и делителей частоты 10 и 11, которые в простейшем варианте могут быть осуществлены на основе последовательного соединения Т - триггеров, изложена выше. ЦЧФД является наиболее ответственным функциональным блоком, и его принципы построения необходимо рассмотреть отдельно.