Здравствуйте мои уважаемые читатели!
И этот материал начну путешествием в прошлое…
Увлечение диапазоном «свободных операторов» быстро прошло, но в памяти отложилась интересная фраза: «Принимаю Вас 59, Ваша модуляция 120% по центру несущей!!!». Тогда это было самая высшая оценка!!!
Что такое модуляция понятно! Модуляцию 120% представить уже трудно, а вот как её измерить на приёмной стороне «по центру несущей» для меня осталось загадкой до настоящего времени! А так как в эфире такая оценка была самой высшей, то применялась очень часто, видимо, принимающий оператор, хотел показать свой «класс» и качество своей аппаратуры.
И теперь рассмотрим, что такое Амплитудная Модуляция, как её получить, а самое главное как её измерить.
Одним из основных параметров Амплитудной Модуляции является ГЛУБИНА МОДУЛЯЦИИ. В передающей аппаратуре её измерить просто – достаточно иметь осциллограф с соответствующей полосой пропускания, а вот на приёмном устройстве сделать это уже сложнее, но возможно…
Радиолюбители конструируют много передающих устройств и всегда есть желание измерить глубину модуляции. Генераторы сигналов для настройки ( проверки ) приёмников или отдельных каскадов передатчиков так же являются передающими устройствами и практически в любом генераторе радиолюбители стараются встроить модулятор. В простейшем случае АМ-модулятор или ЧМ-модулятор. Встроить такой каскад в генератор для АМ не представляет больших затрат и технических решений. АМ-модулятор в передатчике встроить сложнее – чем мощнее АМ-передатчик, тем сложнее, а главное тем мощнее модулятор.
Но остановимся, конкретно, на модуляторах в простых генераторах.
А далее пойдёт материал, являющийся трудом нескольких авторов, и хочу добавить, что мне такая работа ( сделать АМ-модулятор ) ещё предстоит – надо будет выбрать такой модулятор в своём генераторе сигналов. И об этом будет отдельный материал.
И вот появился материал у моего коллеги про такое устройство. Читаем внимательно! Материал очень хороший, оформлен красиво, но меня заинтересовало измерение глубины модуляции
Автор решил сделать генератор по известной схеме, расширив её возможности, не только на частоту 465 кГц, но и на 455 кГц.
Рис. 1. Прототип схемы авторского варианта.
Автор добавил второй фильтр и переключатель для смены частоты. Про изменение режимов настройки после перевода схемы на пониженное напряжение добавлять ничего не буду. Автор очень всё подробно рассказал, но вот про измерение и расчет глубины модуляции хочу остановиться подробнее.
Автор применил очень хороший осциллограф Fnirsi 1C15, позволяющий выводить подробную информацию о сигнале на экран. Очень подробные картинки и здесь появился «подводный» камень.
Было приведено несколько картинок с различными сигналами
Рис. 2. Одна из осциллограмм «АМ-сигнала»
Вот я и задал вопрос автору как по такому сигналу посчитать коэффициент модуляции.
Беседа ( переписка ) получилась очень интересная и деловая.
Первое, что мы выяснили – на осциллограммах показан суммарный сигнал 1 кГц и 465 кГц, а в АМ-сигнале должно быть умножение.
В одном из ответов мне было предложено посмотреть заметку
Рис. 3. Очень интересная заметка.
И вот здесь очень интересные осциллограммы. Первая показывает сигнал на коллекторе транзистора и там прекрасно видна сумма сигналов, и несущей частоты, и модулирующего НЧ-сигнала, а на второй показан АМ-сигнал. Картинки четкие, но вот описание к ним дано короткое. На первой картинке показано как изменяется напряжение на коллекторе, а это напряжение на двойной нагрузке – на колебательном контуре плюс напряжение на резисторе R1, при этом конденсатор С1 после контура «закорачивает» ВЧ составляющую после контура на землю. И если общий провод осциллографа подключить в эту точку, то картинка изменится и будет вторая осциллограмма.
Почему такое происходит? Всё просто – мы видим сигнал только на одной части нагрузки ( на контуре ), а контур для НЧ-сигнала представляет собой «короткое замыкание». Но если осциллограф подключить в точку С1R1 относительно общего провода на экране будет «чистая» синусоида без ВЧ. Вы поняли правильно – сигналы суммы разделились, и на разных нагрузках виден модулирующий сигнал и АМ-сигнал.
Теперь небольшое отступление. Какие виды АМ-модуляции существуют
Для ламповых схем: анодная; анодно-экранная: сеточная и катодная. Способы подачи модулирующего напряжения могут быть различны, но вариантов не так уж и много… При этом мощность модулятора зависит от мощности модулируемого каскада и способа подачи сигнала модуляции.
Для транзисторных схем по аналогии с ламповыми существуют: коллекторная, базовая и эмиттерная. Способов подачи так же несколько и мощность модулятора определяется так же, как и в ламповых схемах.
В схеме на Рис.3 приведена коллекторная модуляция, а в схеме на Рис.1 приведена базовая.
Автор не поленился и построил графики в Excel
Рис.4. Вот такие графики получились.
Несущая, сигнал и сложение прекрасно получились, а вот на перемножении, вместо АМ-сигнала получилась балансная модуляция. Почему так вышло?
Не ошибается только тот, кто ничего не делает!
Автор поторопился, формулу укоротил до предела и умножил две синусоиды… Смотрим формулу для получения АМ-сигнала
Рис.5. Формула АМ-сигнала при однотональном модулирующем сигнале.
Всё оказалось проще! При АМ-модуляции, модулирующий сигнал должен быть без отрицательных значений, поэтому в скобках на первом месте стоит ЕДИНИЦА, а в дополнении к этому чётко указано, что коэффициент модуляции не может быть больше ЕДИНИЦЫ!!!
А как же тогда «120% по центру несущей»? А НИКАК!!!
В АМ-сигнале невозможно получить коэффициент модуляции более 100%, при увеличении модулирующего сигнала наступает ограничение снизу!!! О причине, надеюсь, мои читатели уже догадались!
Не стал строить в Excel график огибающей АМ-сигнала, а посчитал на калькуляторе и построил график. И вот что получилось
Рис.6. Огибающая АМ-сигнала по формуле на Рис.5.
Если дорисовать синусоиду несущей получится АМ-сигнал с коэффициентом модуляции 1 ( 100 % ), получится стандартная картинка.
Маленькую ошибку на Рис.4 устранили…
А как же найти коэффициент модуляции в суммарном сигнале на Рис.2? Сделать это не получится!!!
На Рис. 2 в верхней части НЧ-сигнала несущая больше чем в нижней, но это не АМ-модуляция. Это нелинейные искажения – извечная проблема всех АМ-модуляторов при подаче модулирующего сигнала на базу или на сетку в лампе и с такими искажениями бороться очень сложно, но если применять в простом генераторе для ремонтных целей без поверки его в ГОССТАНДАРТЕ, то очень даже можно!!!
Так как же посчитать коэффициент? Для этого переходим к ещё одному материалу
Очень интересный материал!!!
Читаем внимательно, а я остановлюсь конкретно на тех деталях, касающихся данной темы.
И первое, что мне понравилось, автор сразу показал интересный вариант модулятора с подачей сигнала модуляции в эмиттерную цепь. Требуется дополнительный транзистор, но в наше время транзисторы по цене не особо и напрягают!!!
Смотрим первую схему модулятора с контуром в качестве нагрузки
Рис. 7. Модулятор от Старого радио любителя.
Схема простая, требуется только выбрать правильно режим второго транзистора для вывода на линейный участок, чтобы не было ограничений сверху и снизу.
Смотрим сигнал на коллекторе первого транзистора
Рис.8. Вот такую «осциллограмму» показывает симулятор.
Есть только АМ-сигнал на коллекторе первого транзистора, а модулирующий сигнал только в виде огибающих.
Автор убирает контур и ставит резистор в качестве нагрузки первого транзистора и картина резко меняется. Появляется суммарный сигнал, но он несущественно отличается от картинок на Рис. 2 и Рис. 3 ( первая картинка )
Рис. 9. Вот такой сигнал на коллекторе первого транзистора «посчитал» симулятор!
И здесь видна сумма, но есть и отличие – несущая значительно изменяет амплитуду. Почему это произошло? Всё очень просто – нагрузкой первого транзистора является не только резистор, но и контур, подключенный к коллектору.
Рис. 10. Второй вариант схемы модулятора, предложенный автором.
А вот так выглядят два сигнала в точках «А» и «Б»
Рис. 11. «Осциллограммы» симулятора.
И если по сигналу в точке «А» посчитать глубину модуляции невозможно, то по сигналу в точке «Б» можно очень хорошо!
И какой же вывод можно сделать, если осциллограф показывает суммарный сигнал, а нам необходимо посчитать глубину модуляции?
И вывод очень простой: - «разделяем» сигналы! Способов несколько…
Ещё раз смотрим на Рис.1 выход генератора
Рис. 12. Регулируемый выход генератора.
Хоть выходная мощность генератора невелика, но нагрузкой является осциллограф ( 1 МОм, 30 пФ ), а сигнал подаётся через конденсатор 100 нФ, что не является «препятствием» для сигнала 1 кГц и тем более для 465 кГц ( 455 кГц)!!!
Многие радиолюбители делали аналогичные генераторы в различных вариантах исполнения. В одной конструкции был предложен такой вариант
Рис. 13. Вариант выхода генератора.
В таком варианте АМ-сигнал в режиме «ВЧ» уже должен быть виден. Почему же автор схемы на Рис.1 ( С. Беленецкий ) не сделал такое разделение? Считаю ( это моё личное мнение ), что их и разделять нет смысла так как при отключенной несущей НЧ-сигнал беспрепятственно пройдёт на выход, а в режиме АМ, НЧ сигнал в ВЧ каскадах просто не сможет пройти.
В таком простом генераторе ( при отсутствии оперативной регулировки глубины модуляции ) достаточно подключить раздельную нагрузку на выходе и измерить глубину ( она будет отличаться для частот 455 кГц и 465 кГц из-за различной активности фильтров ). Если глубина модуляции отличается от желаемой, её всегда можно изменить, меняя величину НЧ сигнала на базе транзистора модулируемого каскада.
Делаем выводы. Глубину модуляции можно измерить в каскаде, имеющем в качестве нагрузки или резонансный контур, или дроссель, или другую нагрузку, которая не является «нагрузкой» для модулирующего сигнала.
И небольшое дополнение – предлагаю моим читателям представить мощность модулятора при анодной модуляции каскада, в котором на выходе применяются две лампы ГУ-49.
Надеюсь, материал не очень утомил моих читателей.
Большое спасибо авторам первого и второго материалов за прекрасные работы!!!
После продолжительного лета ( включая первую декаду октября ) приступаю к работе с электроникой, а то болгарка-сварка, лопата-грабли уже «достали».
Хочу отметить, что следующий материал будет не электронный, а медицинский о борьбе с нарывами…
Берегите себя, не болейте!!!
Пишите комментарии, возможно, я что-то и упустил или ошибся.
Желаю всем чистого, очень чистого неба над головой!!!