Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Radiocomunicazioni civili

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I modulatori bilanciati del percorso di trasmissione dei ricetrasmettitori sono spesso realizzati utilizzando diodi, transistor o microcircuiti. L'uso dei varicap in questi dispositivi offre vantaggi significativi, descritti in questo articolo.

Un modulatore molto interessante per il percorso di trasmissione dei ricetrasmettitori, in particolare dei ricetrasmettitori economici a conversione diretta, è un modulatore passivo realizzato su varicap - diodi semiconduttori con capacità di giunzione pn controllata. Essendo elementi reattivi, non assorbono quasi nessuna energia, quindi un modulatore realizzato su di essi è caratterizzato da una maggiore efficienza. Inoltre, ha un'elevata impedenza di ingresso a bassa frequenza, che semplifica la costruzione di un amplificatore per microfono. In questo caso, il modulatore fornisce un aumento significativo della potenza del segnale a bassa frequenza.

Schemi di modulatori bilanciati basati su varicap con balun sono descritti in letteratura [1]. Il modulatore proposto non contiene elementi di avvolgimento, poiché il trasformatore balun è sostituito da una cascata ad alta frequenza con fase invertita su un transistor.

Il circuito del modulatore è mostrato in figura.

Il dispositivo funziona come segue. I Varicap VD1 e VD2 sono collegati in serie tra l'emettitore e il collettore del transistor VT1. La tensione costante presente tra questi elettrodi del transistor funge anche da tensione di polarizzazione per i varicap. Il resistore variabile R5 è un elemento di bilanciamento del modulatore e divide questa tensione approssimativamente a metà. Quando la posizione del cursore del resistore cambia, la tensione di polarizzazione su un varicap aumenta e sull'altro diminuisce. Regolandosi, assicurano che la capacità dei varicaps sia la stessa.

I valori dei resistori R1 e R2 del divisore nel circuito di base del transistor VT1 sono selezionati in modo tale che la tensione tra il collettore e l'emettitore in assenza di segnale sia di circa 7 V con una tensione di alimentazione di 15 V.

Quando una tensione RF viene applicata alla base del transistor VT1, attraverso un condensatore di isolamento C1, la cascata funziona come un invertitore di fase e tensioni RF uguali ma antifase vengono rilasciate ai capi dei resistori R3 e R4, poiché le loro resistenze sono uguali e quasi li attraversa la stessa corrente (le basi delle correnti possono essere trascurate). In questo caso, anche le tensioni su VD1 e VD2 sono le stesse, quindi la tensione di uscita RF è zero.

Il segnale audio modulante viene fornito attraverso il circuito di separazione R6C4. Con una semionda positiva la capacità del varicap VD1 aumenta e VD2 diminuisce, con una semionda negativa avviene il contrario. L'equilibrio del ponte formato dai resistori R3, R4 e varicap è interrotto. L'uscita appare come semionde di un segnale modulato DSB con una portante soppressa.

Senza trasformatore balun, questo modulatore è esente dagli svantaggi di quest'ultimo (avvolgimento ad alta intensità di manodopera, bilanciamento impreciso, pickup, ecc.) e ha un'amplificazione non solo alle basse, ma anche alle alte frequenze, poiché la resistenza di ingresso del transistor lo stadio è significativamente più alto dell’output. Ciò consente di collegare il modulatore all'oscillatore locale senza stadi buffer aggiuntivi e, quando si utilizza la stabilizzazione al quarzo, anche di combinare il modulatore con l'oscillatore locale [2].

In questo modulatore merita attenzione l'inclusione del resistore di bilanciamento R5. Di solito è collegato tra la fonte di alimentazione e il filo comune, ma qui è collegato tra l'emettitore e il collettore dello stadio a fase invertita. Ciò viene fatto per i seguenti motivi:

1. Quando la modalità del transistor cambia, causata da cambiamenti di temperatura e altri parametri, cambiano le tensioni sul collettore e sull'emettitore, il che in un dispositivo assemblato secondo un circuito convenzionale può portare a uno squilibrio a cascata. Nell'opzione di commutazione proposta, tutte le tensioni cambiano in modo sincrono, quindi non si verifica uno squilibrio.
2. Il circuito di bilanciamento non richiede un ulteriore isolamento dalla fonte di alimentazione, che riduce il background CA, ecc.
3. La regolazione avviene in modo più fluido, poiché i resistori R3 e R4 svolgono il ruolo di limitatori e riducono i limiti di variazione di tensione sui varicap.

I resistori R3 e R4 sono appositamente selezionati con bassa resistenza per ridurre, in primo luogo, la resistenza di uscita del modulatore e, in secondo luogo, in modo che la differenza nella resistenza di uscita dello stadio a fase invertita sulle uscite dell'emettitore e del collettore abbia un effetto minore .

L'impedenza di uscita del modulatore è dello stesso ordine di grandezza della reattanza dei varicap alla frequenza portante. Ne consegue che alle alte frequenze ha senso utilizzare varicap con una piccola capacità e alle basse frequenze - con una grande. Per una migliore soppressione dei portatori è vantaggioso utilizzare set di varicap selezionati in base alla loro capacità. Adatti, ad esempio, sono i set progettati per i selettori dei canali TV (KV123A e simili con un intervallo di capacità non superiore al 3%).

Un test sperimentale del modulatore ad una frequenza di 5 MHz ha mostrato quanto segue. Quando all'ingresso è stata applicata una tensione RF con un'ampiezza di 1,5 V, all'uscita del modulatore è stato ottenuto un segnale DSB con un'ampiezza di 1 V con una soppressione della portante di oltre 40 dB. L'ampiezza della tensione LF non supera i 2...3 V. Non dovrebbe essere aumentata eccessivamente per non entrare nella regione delle tensioni di apertura sui varicap [3] e non causare distorsioni non lineari del segnale modulato (limitazioni di inviluppo ai picchi di tensione LF).

Letteratura

1. Polyakov V.T. Radioamatori sulla tecnologia di conversione diretta. - M.: "Patriota", 1990, p. 129.
2. Condizionatore di segnale Polyakov V. SSB. - Radio, 1983, n. 3, p. 21.
3. Stepanov B. Caratteristiche dell'uso dei varicap. - Radio, 2002, n. 9, p. 27, 28.

Autore: M.Syrkin (UA3ATB), Mosca

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