Продолжение статьи, в которой описывались модуляторы для получения DSB. Необычная схема модулятора на варикапах.
Я использовал материалы статей В. Жалнераускас (UP2NV) и М. Сыркина из журнала "Радио" 1974 № 8 и 2003 №4 .
В радиолюбительской коротковолновой аппаратуре широкое применение нашли балансные модуляторы на полупроводниковых диодах, построенные по кольцевой схеме. Они обеспечивают глубокое подавление сигналов, обладают широким частотным диапазоном. С другой стороны, применение диодных кольцевых балансных модуляторов приводит к неоправданному усложнению схемы. Дело в том, что оба входа модулятора низкоомны, поэтому приходится применять эмиттерные повторители.
В статьях В. Жалнераускас предлагает оригинальный модулятор, в качестве нелинейных элементов используются варикапы. Достоинством этих модуляторов является высокое входное сопротивление как для несущей частоты, так и для низкочастотному сигнала. Это позволяет избавиться от эмиттерных повторителей и снизить нагрузку на источники этих сигналов.
Емкость последовательно соединенных варикапов совместно с индуктивностью первичной обмотки трансформатора Тr1 образует колебательный контур. Конденсатор C3 служит для его настройки в резонанс с входным высокочастотным сигналом. Резистором R5 регулируют напряжение смещения, приложенное к варикапам.
При равенстве напряжений на обоих варикапах их емкости сравняются. Тогда токи ВЧ, протекающие через первичную обмотку трансформатора, компенсируют друг друга, и на вторичной обмотке трансформатора напряжение отсутствует. Для окончательной балансировки модулятора предназначен резистор R2.
При поступлении на вход НЧ сигнала баланс нарушается. С его положительной полуволной емкость варикапа CD1 увеличивается, CD2- уменьшается. С отрицательной полуволной емкости варикапов меняются в обратном порядке. Соответственно меняются и величины высокочастотных токов по закону модулирующего НЧ сигнала, и на вторичной обмотке трансформатора появляется модулированный ВЧ сигнал с подавленной несущей. Подавление несущей в модуляторе глубокое и достигает 50 дБ.
При сигнале несущей величиной 1 В и сигнале НЧ величиной 2,5 В амплитуда выходного сигнала составляет 350 мВ на сопротивлении нагрузки 600 Ом. Нелинейные искажения при этом не заметны.
Трансформатор Тr1 наматывают на ферритовом кольцевом сердечнике 50ВЧ-2 К7x4x1,2. Соотношение витков первичной и вторичной обмотки примерно 3:1. Если нагрузка модулятора высокоомная (полевой транзистор), количество витков вторичной обмотки следует увеличить до соотношения 1:1.
Недостатком этого модулятора является наличие трансформатора, который необходимо мотать на кольце из высокочастотном феррите. Поэтому появилась разновидность этого модулятора тез трансформатора.
Устройство действует следующим образом. Варикапы VD1 и VD2 включены последовательно между эмиттером и коллектором транзистора VT1. Постоянное напряжение имеющееся между этими электродами транзистора служит одновременно и напряжением смещения для варикапов. Переменный резистор R5 является элементом балансировки модулятора и делит это напряжение примерно пополам. При изменении положения движка резистора напряжение смещения на одном варикапе увеличивается, на другом — уменьшается. Регулировкой добиваются того, чтобы емкость варикапов оказалась одинаковой.
При подаче ВЧ напряжения на базу транзистора VT1, через разделительный конденсатор С1, каскад работает как фазоинвертор и на резисторах R3 и R4 выделяются равные, но противофазные ВЧ напряжения, так как их сопротивления равны, и через них протекает практически один и тот же ток (током базы можно пренебречь). При этом напряжения на VD1 и VD2 тоже одинаковы, следовательно, выходное ВЧ напряжение равно нулю.
Модулирующий звуковой сигнал подается через разделительную цепь R6C4. При положительной полуволне емкость варикапа VD1 увеличивается, a VD2 уменьшается, при отрицательной — наоборот. Баланс моста, образованного резисторами R3, R4 и варикапами, при этом нарушается. На выходе появляются полуволны модулированного DSB сигнала с подавленной несущей.
Для лучшего подавления несущей выгодно использовать подобранные по емкости наборы варикапов. Подойдут, например, наборы, предназначенные для селекторов ТВ каналов (КВ123А и им подобные с разбросом емкостей не более 3 %).
Экспериментальная проверка модулятора на частоте 5 МГц показала следующее. При подаче на вход ВЧ напряжения с амплитудой 1,5 В на выходе модулятора был получен DSB сигнал амплитудой 1 В при подавлении несущей более 40 дБ. Амплитуда НЧ напряжения при этом не превосходила 2...3 В. Ее не следует чрезмерно увеличивать, чтобы не зайти в область открывающих напряжений на варикапах [3] и не вызвать нелинейных искажений промодулированного сигнала.
Всем здоровья и удачи!