Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Zivile Funkkommunikation

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Symmetrische Modulatoren des Sendepfads von Transceivern werden meist unter Verwendung von Dioden, Transistoren oder Mikroschaltungen hergestellt. Die Verwendung von Varicaps in diesen Geräten bietet erhebliche Vorteile, die in diesem Artikel beschrieben werden.

Ein sehr interessanter Modulator für den Sendepfad von Transceivern, insbesondere von kostengünstigen Direktumwandlungs-Transceivern, ist ein passiver Modulator auf Basis von Varicaps – Halbleiterdioden mit kontrollierter pn-Übergangskapazität. Da sie reaktive Elemente sind, absorbieren sie nahezu keine Energie, sodass sich ein auf ihnen hergestellter Modulator durch eine erhöhte Effizienz auszeichnet. Darüber hinaus verfügt es über eine hohe Niederfrequenz-Eingangsimpedanz, was den Aufbau eines Mikrofonverstärkers erleichtert. In diesem Fall sorgt der Modulator für eine deutliche Leistungssteigerung des Niederfrequenzsignals.

Schemata symmetrischer Modulatoren auf Basis von Varicaps mit Balun-Transformatoren sind in der Literatur beschrieben [1]. Der vorgeschlagene Modulator enthält keine Wicklungselemente, da der Symmetrietransformator durch eine Hochfrequenz-Phasenumkehrkaskade auf einem Transistor ersetzt wird.

Die Modulatorschaltung ist in der Figur gezeigt.

Das Gerät funktioniert wie folgt. Die Varicaps VD1 und VD2 sind in Reihe zwischen Emitter und Kollektor des Transistors VT1 geschaltet. Die zwischen diesen Elektroden des Transistors anliegende konstante Spannung dient auch als Vorspannung für die Varicaps. Der variable Widerstand R5 ist ein Modulator-Ausgleichselement und teilt diese Spannung etwa in die Hälfte. Wenn sich die Position des Widerstandsschiebers ändert, erhöht sich die Vorspannung an einem Varicap und am anderen verringert sie sich. Durch die Anpassung stellen sie sicher, dass die Kapazität der Varicaps gleich ist.

Die Werte der Widerstände R1 und R2 des Teilers im Basiskreis des Transistors VT1 sind so gewählt, dass die Spannung zwischen Kollektor und Emitter bei fehlendem Signal etwa 7 V bei einer Versorgungsspannung von 15 V beträgt.

Wenn über einen Isolationskondensator C1 eine HF-Spannung an die Basis des Transistors VT1 angelegt wird, arbeitet die Kaskade als Phaseninverter und es werden gleiche, aber gegenphasige HF-Spannungen über die Widerstände R3 und R4 abgegeben, da ihre Widerstände gleich sind und nahezu gleich sind Durch sie fließt derselbe Strom (Strombasen können vernachlässigt werden). In diesem Fall sind auch die Spannungen an VD1 und VD2 gleich, daher ist die HF-Ausgangsspannung Null.

Das modulierende Audiosignal wird über die Trennschaltung R6C4 zugeführt. Bei einer positiven Halbwelle nimmt die Kapazität des Varicaps VD1 zu und VD2 ab, bei einer negativen Halbwelle ist das Gegenteil der Fall. Das Gleichgewicht der aus den Widerständen R3, R4 und Varicaps gebildeten Brücke ist gestört. Die Ausgabe erfolgt als Halbwellen eines DSB-modulierten Signals mit unterdrücktem Träger.

Ohne Balun-Transformator ist dieser Modulator frei von dessen Nachteilen (arbeitsintensive Wicklung, ungenaue Symmetrierung, Tonabnehmer usw.) und verstärkt nicht nur bei niedrigen, sondern auch bei hohen Frequenzen, da der Eingangswiderstand des Transistors Stufe ist deutlich höher als die Leistung. Dadurch können Sie den Modulator ohne zusätzliche Pufferstufen an den Lokaloszillator anschließen und bei Verwendung der Quarzstabilisierung sogar den Modulator mit dem Lokaloszillator kombinieren [2].

Bei diesem Modulator verdient die Einbeziehung des Ausgleichswiderstands R5 Aufmerksamkeit. Normalerweise wird es zwischen der Stromquelle und dem gemeinsamen Draht angeschlossen, hier jedoch zwischen Emitter und Kollektor der phaseninvertierten Stufe. Dies geschieht aus folgenden Gründen:

1. Wenn sich der Transistormodus ändert, verursacht durch Änderungen der Temperatur und anderer Parameter, ändern sich die Spannungen am Kollektor und Emitter, was bei einem nach einer herkömmlichen Schaltung aufgebauten Gerät zu einem Kaskadenungleichgewicht führen kann. Bei der vorgeschlagenen Schaltmöglichkeit ändern sich alle Spannungen synchron, sodass keine Unsymmetrie auftritt.
2. Die Ausgleichsschaltung erfordert keine zusätzliche Isolierung von der Stromquelle, wodurch der Wechselstromhintergrund usw. reduziert wird.
3. Die Einstellung erfolgt reibungsloser, da die Widerstände R3 und R4 als Begrenzer fungieren und die Grenzen der Spannungsänderung an den Varicaps verringern.

Die Widerstände R3 und R4 sind speziell niederohmig gewählt, um erstens den Ausgangswiderstand des Modulators zu verringern und zweitens, damit sich der Unterschied im Ausgangswiderstand der Phasenumkehrstufe am Emitter- und Kollektorausgang weniger auswirkt .

Die Ausgangsimpedanz des Modulators liegt in der gleichen Größenordnung wie die Reaktanz der Varicaps bei der Trägerfrequenz. Daraus folgt, dass es bei hohen Frequenzen sinnvoll ist, Varicaps mit kleiner Kapazität und bei niedrigen Frequenzen mit großer Kapazität zu verwenden. Für eine bessere Trägerunterdrückung ist es vorteilhaft, aufgrund ihrer Kapazität ausgewählte Varicap-Sets zu verwenden. Geeignet sind beispielsweise Geräte für TV-Senderumschalter (KV123A und ähnliche mit einem Kapazitätsbereich von maximal 3 %).

Ein experimenteller Test des Modulators bei einer Frequenz von 5 MHz ergab Folgendes. Bei Anlegen einer HF-Spannung mit einer Amplitude von 1,5 V am Eingang wurde am Ausgang des Modulators ein DSB-Signal mit einer Amplitude von 1 V mit einer Trägerunterdrückung von mehr als 40 dB erhalten. Die NF-Spannungsamplitude überschritt 2...3 V nicht. Sie sollte nicht übermäßig erhöht werden, um nicht in den Bereich der Öffnungsspannungen an den Varicaps [3] zu gelangen und keine nichtlinearen Verzerrungen des modulierten Signals zu verursachen (Hüllkurvenbeschränkungen). bei NF-Spannungsspitzen).

Literatur

1. Poljakow V.T. Funkamateure über Direktumwandlungstechnik. - M.: „Patriot“, 1990, S. 129.
2. Polyakov V. SSB-Signalaufbereiter. - Radio, 1983, Nr. 3, p. 21.
3. Stepanov B. Merkmale der Verwendung von Varicaps. - Radio, 2002, Nr. 9, p. 27, 28.

Autor: M.Syrkin (UA3ATB), Moskau

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