Осуществление частотной модуляции

Поскольку при частотной модуляции первичный сигнал воздействует на несущую частоту, то модуляция происходит непосредственно в источнике колебаний — автогенераторе или синтезаторе частот. Для получения колебаний, модулированных по частоте, возможно использование автогенераторов с варикапами — ГУНов.

Для того чтобы на приемном конце радиолинии надежно различать информацию на фоне фазовых шумов, девиацию частоты устанавливают равной единицам или десяткам килогерц. При этом возникает задача минимизации нелинейных искажений, мерой которых является коэффициент гармоник к_г определяемый выражением (7.2).

Нелинейные искажения при частотной модуляции

Амплитуда тока I_F на выходе частотного детектора пропорциональна девиации частоты, которую можно найти из выражения (4.22).

где С_в — средняя емкость варикапа в ГУНе; ДС_В — отклонение емкости под действием модулирующих колебаний.

К_в — коэффициент вклада варикапа в суммарную емкость контура; /_н — несущая частота колебаний.

При отсутствии нелинейных искажений емкость варикапа изменяется во времени по гармоническому закону с частотой Q = 2nF пропорционально модулирующему напряжению U_F'.

Однако из-за нелинейности вольт-кулонпой характеристики варикапа в зависимости С_в (?) появляются гармоники частотой Q. В результате гармоники имеются и в зависимости ДД0> ^а также в токе частотного детектора на приемном конце радиолинии.

В работе [5] получено выражение для коэффициента гармоник к_г при учете только второй гармоники зависимости С_в(0.

где v — показатель степени зависимости C_B(U).

Очевидно, что для уменьшения нелинейных искажений нужно:

• 1) увеличивать показатель степени v в вольт-фарадной характеристике варикапа, т. е. применять варикап со сверхрезкими р-п переходами;
• 2) увеличивать коэффициент вклада варикапа в суммарную емкость контура К_и;
• 3) уменьшать девиацию частоты.

Стабилизация средней частоты источника колебаний

Включение варикапа в состав автогенератора ухудшает стабильность частоты несущих колебаний. Действительно, изменение емкости варикапа при колебаниях напряжения источника, температуры, влажности и других воздействиях приводит к изменениям частоты колебаний.

Для стабилизации частоты ГУН включают в цепь фазовой автоподстройки. При этом фильтр цепи ФАПЧ выбирают таким образом, чтобы полезные изменения частоты ГУНа не попадали в полосу пропускания системы ФАПЧ. С этой целью частоту среза системы ФАПЧ F_C3 выбирают существенно меньшей минимальной частоты F_min в спектре модулирующих колебаний.

Если же какие-либо из модулирующих частот диапазона ^min^max проходят на варикап ГУНа, то происходит демодуляция и в изменении выходной частоты ГУ Па этих составляющих не будет.

Практически частотная модуляция осуществляется в автогенераторах с ФАПЧ или в синтезаторах частот при подаче на варикап ГУНа модулирующих колебаний вместе с напряжением сигнала ошибки, поступающих из цепи обратной связи. Иногда для осуществления частотной модуляции используют второй варикап.