Modulateur d'amplitude linéaire élevé. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Un modulateur d'amplitude ayant une bonne linéarité peut théoriquement fonctionner à une fréquence du signal de modulation égale à la fréquence porteuse. Le transistor Q1 divise la tension d'entrée de modulation en deux signaux bipolaires antiphases. Les interrupteurs des transistors Q2 et Q3 transmettent respectivement les alternances positives et négatives de la porteuse rectangulaire. Les signaux modulés interrompus (points C et D) sont sommés à l'aide des résistances R5 et R6.

Le modulateur d'amplitude, dont le circuit est représenté sur la figure, a une bonne linéarité et fonctionne lorsque la fréquence du signal de modulation passe de zéro à la moitié de la fréquence porteuse. La linéarité du circuit est maintenue jusqu'à un facteur de modulation de 97,5 %. La connexion entre les différents étages est réalisée galvaniquement sans l'utilisation d'inductances ou de grandes capacités.

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Le transistor Q1 est un séparateur de phase du signal modulant, tandis que le signal à l'émetteur de Q1 a un déphasage et une amplitude légèrement inférieurs au niveau d'entrée. La composante continue du signal modulant est d'environ -5 V à l'émetteur du transistor Q1 et +5 V à son collecteur, où la phase du signal est décalée de 180° par rapport à l'entrée. Les commutateurs à grande vitesse sur les transistors Q2 et Q3 alternent entre saturés et bloqués en réponse à un signal de porteuse d'entrée. Ce signal, de préférence de forme rectangulaire, est envoyé aux bases des transistors Q2, Q3, respectivement, à travers les résistances R1, R2 et les diodes D1, D2. Les diodes protègent les transistors de l'augmentation de la tension inverse base-émetteur qui peut se produire avec un niveau de porteuse élevé. Les condensateurs C1 et C2 servent à réduire le temps de commutation des transistors Q2, Q3.

Les collecteurs des transistors Q2, Q3 sont connectés aux sorties du déphaseur Q1 à travers les résistances R3 et R4. Ces résistances sont utilisées pour découpler les circuits de bande de base et de bande de base. A chaque alternance positive de la porteuse, le signal de modulation au collecteur du transistor Q1 est commuté de sa valeur moyenne de 5 V à zéro par le transistor Q2. En conséquence, un signal de modulation intermittent est formé au niveau du collecteur du transistor Q2. De même, le signal de modulation à l'émetteur du transistor Q1 est interrompu par le transistor Q3, le transistor Q3 passant du blocage à la saturation à chaque alternance négative de la porteuse.

Les signaux modulants discontinus positifs et négatifs sont mélangés dans un simple circuit de sommation constitué des résistances R5 et R6. Lorsqu'elles sont sommées, les composantes de fréquence du hacheur présentes dans les signaux discontinus en bande de base s'annulent. Ainsi, dans le cas d'un équilibre idéal, il n'y a pas de composantes avec une fréquence de modulation dans le spectre du signal modulé de sortie, et seules des composantes latérales de la modulation sont présentes. Théoriquement, dans ce cas, il est possible d'augmenter la fréquence du signal modulant jusqu'à une limite supérieure égale à la moitié de la fréquence porteuse sans appliquer de filtrage complexe. L'enveloppe du signal modulé est dans ce cas en opposition de phase par rapport au signal modulant d'entrée.

La tension de sortie du circuit est une onde carrée modulée en amplitude, qui contient elle-même les harmoniques impairs de la fréquence fondamentale. (Le spectre du signal de sortie peut être écrit sous la forme nwc±wm)m, où wc est la fréquence porteuse, wm est la fréquence de la bande de base et n=1 ; 3 ; 5; ... .) Pour obtenir une porteuse sinusoïdale, la sortie doit être filtrée. Un filtre passe-bas peut être utilisé pour extraire la fréquence fondamentale de la porteuse et ses bandes latérales, car le spectre du signal de sortie ne contient pas de composante avec une fréquence de modulation. Cependant, pour isoler toute harmonique wá, il est nécessaire d'utiliser un filtre passe-bande.

Les propriétés fréquentielles du modulateur dépendent principalement de la vitesse des transistors de commutation. Pour les transistors représentés sur la figure, la fréquence supérieure du signal de sortie modulé est de 1 MHz. Le modulateur lui-même a une réponse en fréquence plate et reste linéaire jusqu'à une fréquence de modulation de 250 kHz, après quoi la distorsion de l'enveloppe devient perceptible même à l'œil. Avec une fréquence porteuse de 100 kHz et une fréquence de modulation de 1 kHz, une modulation linéaire avec une profondeur allant jusqu'à 95 % peut être obtenue.

En mode boucle ouverte, l'oscillation de sortie modulée maximale est de 7,4 V avec une oscillation d'entrée de 14 V. L'oscillation de porteuse minimale à l'entrée du modulateur pour produire une sortie d'onde carrée est de 2,8 V. tout effet indésirable. La forme du signal de modulation peut être arbitraire.

Un signal sinusoïdal peut également être utilisé comme porteuse, cependant, le processus d'interruption est pire. La porteuse sinusoïdale crête à crête minimale est de 4 V. Avec une fréquence porteuse de 10 kHz et une oscillation du signal de modulation de 14 V, une modulation linéaire jusqu'à 97,5 % peut être obtenue.

Le niveau de commande de porteuse minimum ne change pas beaucoup aux fréquences porteuses inférieures. Dans le même temps, les caractéristiques techniques du modulateur se détériorent quelque peu à des fréquences plus élevées - la profondeur maximale de modulation linéaire diminue et devient égale à 94% à 500 kHz et 88% à une fréquence de 1 MHz. À des fréquences plus élevées, le niveau de sortie diminue également. Pour étendre la gamme de fréquences, vous pouvez utiliser des transistors clés plus rapides et réduire les impédances des étages du circuit.

Il est également possible d'empêcher une diminution du signal de sortie aux hautes fréquences en augmentant les tensions d'alimentation. La profondeur de modulation maximale est théoriquement limitée par la tension de saturation des transistors du hacheur ; cette tension n'a pas un effet aussi fort à des tensions d'alimentation élevées. L'utilisation de paires de résistances (R3-R4, R5-R6, R7-R8) sélectionnées avec une grande précision assure l'égalité des valeurs instantanées positives et négatives des signaux modulants de sortie.

Auteurs : Santa Fe College (Gainesville, Floride) ; Publication : N. Bolchakov, rf.atnn.ru

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