RU192802U1

RU192802U1 - AMPLITUDE MODULATOR

Info

Publication number: RU192802U1
Application number: RU2019119045U
Authority: RU
Inventors: Петр Андреевич Землянухин
Priority date: 2019-06-18
Filing date: 2019-06-18
Publication date: 2019-10-01

Abstract

Предполагаемая полезная модель относится к технике формирования радиосигналов и может быть использована в радиопередающих устройствах, телекоммуникационных системах и устройствах, где требуется перемножение радиосигналов.Технический результат полезной модели заключается в том, что амплитудный модулятор позволяет сформировать амплитудно-модулированный сигнал с низким уровнем искажений.Это достигается тем, что в амплитудный модулятор дополнительно введены пять конденсаторов, индуктивная катушка и источник тока, где первые выводы первого, третьего, седьмого и пятого резисторов, индуктивной катушки, третьего конденсатора и коллектора первого и четвертого транзисторов соединены с шиной источника напряжения питания. Второй вывод первого резистора, первый вывод второго резистора и второй вывод первого конденсатора соединены с базой первого транзистора. Коллектор второго транзистора соединен со вторыми выводами индуктивной катушки и третьего конденсатора и является выходом устройства. Второй вывод второго конденсатора соединен с узлом соединения базы третьего транзистора, второго вывода третьего резистора и первого вывода четвертого резистора. К первому выводу первого конденсатора прикладывается гармонический сигнал, являющийся несущим колебанием. К первому выводу второго конденсатора прикладывается модулирующий сигнал. Эмиттеры первого и второго транзисторов соединены с коллектором третьего транзистора. Первый вывод источника тока соединен с эмиттерами третьего и четвертого транзисторов. Первый вывод четвертого конденсатора соединен с базой четвертого транзистора. Второй вывод пятого резистора, первый вывод шестого резистора и первый вывод пятого конденсатора соединены с базой второго транзистора. Вторые выводы второго, четвертого, шестого и восьмого резисторов, четвертого и пятого конденсаторов и источника тока соединены с общей шиной. 4 ил.The proposed utility model relates to techniques for generating radio signals and can be used in radio transmitting devices, telecommunication systems, and devices where radio signal multiplication is required. The technical result of the utility model is that an amplitude modulator allows generating an amplitude-modulated signal with a low level of distortion. This is achieved the fact that five capacitors, an inductive coil and a current source, where the first conclusions are additionally introduced into the amplitude modulator ervogo, third, seventh and fifth resistors, inductive coils, the third capacitor and the collector of the first and fourth transistors are connected to the power source voltage bus. The second terminal of the first resistor, the first terminal of the second resistor and the second terminal of the first capacitor are connected to the base of the first transistor. The collector of the second transistor is connected to the second terminals of the inductive coil and the third capacitor and is the output of the device. The second terminal of the second capacitor is connected to the connection node of the base of the third transistor, the second terminal of the third resistor and the first terminal of the fourth resistor. A harmonic signal, which is a carrier wave, is applied to the first output of the first capacitor. A modulating signal is applied to the first terminal of the second capacitor. The emitters of the first and second transistors are connected to the collector of the third transistor. The first terminal of the current source is connected to the emitters of the third and fourth transistors. The first terminal of the fourth capacitor is connected to the base of the fourth transistor. The second terminal of the fifth resistor, the first terminal of the sixth resistor and the first terminal of the fifth capacitor are connected to the base of the second transistor. The second terminals of the second, fourth, sixth and eighth resistors, fourth and fifth capacitors and a current source are connected to a common bus. 4 ill.

Description

Предполагаемая полезная модель относится к технике формирования радиосигналов и может быть использована в радиопередающих устройствах, телекоммуникационных системах и устройствах, где требуется перемножение радиосигналов.The proposed utility model relates to techniques for generating radio signals and can be used in radio transmitting devices, telecommunication systems and devices where multiplication of radio signals is required.

Известно устройство амплитудного модулятора (Радиотехнические цепи и сигналы: учеб. пособие для вузов / И.С. Гоноровский. - 5-е изд., испр. и доп. - М.: Дрофа, 2006. - с. 363, рис. 8.45), включающее биполярный транзистор n-p-n-типа, два трансформатора, индуктивную катушку, переменный резистор и четыре конденсатора. Первый вывод вторичной обмотки первого трансформатора соединен с базой транзистора. Второй вывод вторичной обмотки первого трансформатора соединен с первым выводом вторичной обмотки второго трансформатора и первым выводом второго конденсатора. Второй вывод второго конденсатора, эмиттер транзистора и первый вывод третьего конденсатора соединены с общей шиной. Второй вывод вторичной обмотки второго трансформатора соединен со средним выводом переменного резистора. Второй вывод переменного резистора соединен с общей шиной. Между общей шиной и первым выводом переменного резистора прикладывается постоянное напряжение Е_б0, которое обеспечивает приложение напряжения смещения E_см между базой и эмиттером транзистора, что определяет положение рабочей точки транзистора на постоянном токе. К первому и второму выводам первичной обмотки второго трансформатора прикладывается модулирующий сигнал s(t). Первые выводы первичной обмотки первого трансформатора и первого конденсатора соединены между собой. К узлу их соединения приклыдывается несущее колебание, изменяющееся по гармоническому закону с частотой ω₀. Вторые выводы первичной обмотки первого трансформатора и первого конденсатора соединены с общей шиной. Первые выводы индуктивной катушки и четвертого конденсатора соединены с коллектором транзистора. Этот узел соединения является выходом устройства. Вторые выводы индуктивной катушки и четвертого конденсатора соединены с вторым выводом третьего конденсатора и положительным выводом источника напряжения питания. Отрицательный вывод источника напряжения питания соединен с общей шиной. В этом устройстве вторичные обмотки первого и второго трансформаторов и переменный резистор включены последовательно, что позволяет приложить между базой и эмиттером транзистора, относительно напряжения смещения Е_см, сумму напряжений: Ecos(ω₀t)+e_Ω(t), где первое слагаемое определяет несущее колебание, а второе - модулирующий сигнал.The device of the amplitude modulator is known (Radio engineering circuits and signals: textbook for universities / I.S. Gonorovsky. - 5th ed., Rev. And add. - M .: Drofa, 2006. - p. 363, Fig. 8.45 ), including an npn-type bipolar transistor, two transformers, an inductive coil, a variable resistor and four capacitors. The first terminal of the secondary winding of the first transformer is connected to the base of the transistor. The second terminal of the secondary winding of the first transformer is connected to the first terminal of the secondary winding of the second transformer and the first terminal of the second capacitor. The second terminal of the second capacitor, the emitter of the transistor and the first terminal of the third capacitor are connected to a common bus. The second terminal of the secondary winding of the second transformer is connected to the middle terminal of a variable resistor. The second terminal of the variable resistor is connected to a common bus. Between the common bus and the first output of the variable resistor, a constant voltage E _{b0 is} applied, which ensures the application of a bias voltage E _cm between the base and the emitter of the transistor, which determines the position of the operating point of the transistor in direct current. A modulating signal s (t) is applied to the first and second terminals of the primary winding of the second transformer. The first conclusions of the primary winding of the first transformer and the first capacitor are interconnected. A carrier oscillation is attached to the node of their connection, which varies in harmonic law with a frequency of ω ₀ . The second terminals of the primary winding of the first transformer and the first capacitor are connected to a common bus. The first conclusions of the inductive coil and the fourth capacitor are connected to the collector of the transistor. This connection node is the output of the device. The second terminals of the inductive coil and the fourth capacitor are connected to the second terminal of the third capacitor and the positive terminal of the power supply source. The negative terminal of the power supply is connected to a common bus. In this device, the secondary windings of the first and second transformers and a variable resistor are connected in series, which allows you to apply between the base and emitter of the transistor, with respect to the bias voltage E _cm , the sum of the voltages: Ecos (ω ₀ t) + e _Ω (t), where the first term defines carrier oscillation, and the second is a modulating signal.

Признаками аналога, совпадающими с признаками заявляемого технического решения, является наличие биполярного транзистора n-p-n-типа и четырех конденсаторов.Signs of an analogue that coincide with the features of the claimed technical solution is the presence of an n-p-n-type bipolar transistor and four capacitors.

К недостаткам аналога можно отнести следующее. В этом устройстве транзистор работает с отсечкой тока, формируя импульсы тока, управляющие колебательным контуром, что обеспечивает формирование амплитудно-модулированного сигнала на выходе устройства. Проходная характеристика транзистора на начальном участке имеет явно выраженную нелинейную зависимость тока коллектора транзистора от напряжения, прикладываемого между базой и эмиттером транзистора. Это приводит к сильным нелинейным искажениям импульсов тока и соответственно напряжения на выходе амплитудного модулятора.The disadvantages of the analogue include the following. In this device, the transistor operates with a current cutoff, forming current pulses that control the oscillatory circuit, which ensures the formation of an amplitude-modulated signal at the output of the device. The passage characteristic of the transistor in the initial section has a clearly expressed nonlinear dependence of the collector current of the transistor on the voltage applied between the base and the emitter of the transistor. This leads to strong nonlinear distortions of the current pulses and, accordingly, the voltage at the output of the amplitude modulator.

Известно устройство амплитудного модулятора (Формирование модулированных сигналов, рис. 23. - URL: http://conture.by/post/443. Дата обращения 01.04.2019). В этом амплитудном модуляторе имеются: биполярный транзистор p-n-p-типа, первый, второй и третий резисторы, первый, второй, третий и четвертый конденсаторы и индуктивная катушка. Второй вывод первого резистора, первый вывод второго резистора и второй вывод первого конденсатора соединены с базой транзистора. Первые выводы первого резистора, второго конденсатора и индуктивной катушки соединены с отрицательным полюсом источника напряжения питания. Вторые выводы второго конденсатора, индуктивной катушки и первый вывод третьего конденсатора соединены с коллектором транзистора. Первые выводы третьего резистора и четвертого конденсатора соединены с эмиттером транзистора. Вторые выводы второго резистора, третьего резистора и положительный вывод источника напряжения питания соединены с общей шиной. К первому выводу первого конденсатора прикладывается гармонический сигнал s(t), выполняющий роль несущего колебания. К второму выводу четвертого конденсатора прикладывается модулирующий сигнал u(t). С второго вывода третьего конденсатора снимается выходной амплитудно-модулированный сигнал s_AM(t).The device of the amplitude modulator is known (Formation of modulated signals, Fig. 23. - URL: http://conture.by/post/443. Date of access 01.04.2019). This amplitude modulator includes: a pnp-type bipolar transistor, first, second and third resistors, first, second, third and fourth capacitors and an inductive coil. The second terminal of the first resistor, the first terminal of the second resistor and the second terminal of the first capacitor are connected to the base of the transistor. The first terminals of the first resistor, second capacitor and inductive coil are connected to the negative pole of the power supply source. The second terminals of the second capacitor, inductive coil and the first terminal of the third capacitor are connected to the collector of the transistor. The first terminals of the third resistor and the fourth capacitor are connected to the emitter of the transistor. The second terminals of the second resistor, the third resistor and the positive terminal of the power supply are connected to a common bus. A harmonic signal s (t) is applied to the first output of the first capacitor, which acts as a carrier wave. A modulating signal u (t) is applied to the second terminal of the fourth capacitor. The output amplitude-modulated signal s _AM (t) is taken from the second output of the third capacitor.

Признаками аналога, совпадающими с признаками заявляемого технического решения, является наличие биполярного транзистора, четырех конденсаторов, индуктивной катушки и трех резисторов.Signs of an analogue that coincide with the features of the proposed technical solution is the presence of a bipolar transistor, four capacitors, an inductive coil and three resistors.

К недостаткам аналога следует отнести следующее. Модулирующий сигнал u(t) прикладывается к эмиттеру транзистора. Соответственно источник модулирующего сигнала должен обладать достаточно большой выходной мощностью, поскольку его ток будет обеспечивать формирование импульсов тока коллектора транзистора. Использование источника модулирующего сигнала большой мощности не всегда удобно и оправдано так как приводит к снижению КПД устройства. Кроме этого в устройстве транзистор работает с отсечкой тока, обеспечивая формирование импульсов тока, управляющих колебательным контуром, что обеспечивает формирование амплитудно-модулированного сигнала на выходе устройства. Так как проходная характеристика транзистора на начальном участке имеет сильную нелинейную зависимость тока коллектора транзистора от напряжения, прикладываемого между базой и эмиттером транзистора, то это приведет к большим нелинейным искажениям импульсов тока и соответственно напряжения на выходе амплитудного модулятора.The disadvantages of the analogue include the following. The modulating signal u (t) is applied to the emitter of the transistor. Accordingly, the source of the modulating signal should have a sufficiently large output power, since its current will ensure the formation of current pulses of the collector of the transistor. The use of a high power modulating signal source is not always convenient and justified as it leads to a decrease in the efficiency of the device. In addition, in the device, the transistor operates with a current cutoff, providing the formation of current pulses that control the oscillatory circuit, which ensures the formation of an amplitude-modulated signal at the output of the device. Since the passage characteristic of the transistor in the initial section has a strong nonlinear dependence of the collector current of the transistor on the voltage applied between the base and emitter of the transistor, this will lead to large nonlinear distortions of the current pulses and, accordingly, the voltage at the output of the amplitude modulator.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому является амплитудный модулятор (АС СССР 678634, МПК Н03С 1/38, Сургалидзе Д.К., Долидзе Т.Д., Чиковани Н.М., опубл. 05 августа 1979, БИ №29). В этом устройстве имеются четыре транзистора n-p-n-типа, девять резисторов и два полупроводниковых диода. Первые выводы первого 4 и пятого 5 резисторов соединены с шиной источника положительного напряжения питания +Е. Второй вывод первого резистора 4 соединен с коллектором первого транзистора 2. Второй вывод пятого резистора 5 соединен с коллектором второго транзистора 3. Коллектора первого 2 и второго 3 транзисторов являются выходом устройства. Первый вывод второго резистора 6 соединен с эмиттером первого транзистора 2 и анодом первого диода 8. Первый вывод шестого резистора 7 соединен с эмиттером второго транзистора 3 и анодом второго диода 9. Вторые выводы второго 6 и шестого 7 резисторов соединены с коллектором третьего транзистора 12. Катоды первого 8 и второго 9 диодов соединены с коллектором четвертого транзистора 13. Первый вывод третьего резистора 14 и база второго транзистора 3 соединены с общей шиной. Вторые выводы третьего 14 и четвертого 16 резисторов соединены с базой третьего транзистора 12. Первые выводы седьмого 15 и восьмого 17 резисторов соединены с базой четвертого транзистора 13. Эмиттеры третьего 12 и четвертого 13 транзисторов соединены с первым выводом девятого резистора 18. Вторые выводы четвертого 16, девятого 18 и восьмого 17 резисторов соединены с шиной источника отрицательного напряжения питания -Е. К базе первого транзистора 2 относительно общей шины прикладывается гармонический сигнал несущего колебания. Между вторым выводом седьмого резистора 15 и общей шиной прикладывается модулирующий сигнал.Of the known technical solutions, the closest in technical essence to the claimed one is the amplitude modulator (AS USSR 678634, IPC Н03С 1/38, Surgalidze D.K., Dolidze T.D., Chikovani N.M., published 05 August 1979, BI No. 29). This device has four n-p-n-type transistors, nine resistors and two semiconductor diodes. The first conclusions of the first 4 and fifth 5 resistors are connected to the bus of the source of positive supply voltage + E. The second terminal of the first resistor 4 is connected to the collector of the first transistor 2. The second terminal of the fifth resistor 5 is connected to the collector of the second transistor 3. The collectors of the first 2 and second 3 transistors are the output of the device. The first terminal of the second resistor 6 is connected to the emitter of the first transistor 2 and the anode of the first diode 8. The first terminal of the sixth resistor 7 is connected to the emitter of the second transistor 3 and the anode of the second diode 9. The second terminals of the second 6 and sixth 7 resistors are connected to the collector of the third transistor 12. Cathodes the first 8 and second 9 diodes are connected to the collector of the fourth transistor 13. The first output of the third resistor 14 and the base of the second transistor 3 are connected to a common bus. The second terminals of the third 14 and fourth 16 resistors are connected to the base of the third transistor 12. The first terminals of the seventh 15 and eighth 17 resistors are connected to the base of the fourth transistor 13. The emitters of the third 12 and fourth 13 transistors are connected to the first terminal of the ninth resistor 18. The second conclusions of the fourth 16, ninth 18 and eighth 17 resistors are connected to the bus of the source of negative supply voltage -E. A harmonic carrier wave signal is applied to the base of the first transistor 2 with respect to the common bus. A modulating signal is applied between the second terminal of the seventh resistor 15 and the common bus.

Признаками прототипа, совпадающими с признаками заявляемого технического решения, является наличие четырех транзисторов n-p-n-типа и восьми резисторов. Причем эмиттеры третьего и четвертого транзисторов соединены между собой, второй вывод третьего резистора и первый вывод четвертого резистора соединены с базой третьего транзистора, второй вывод седьмого резистора и первый вывод восьмого резисторов соединены с базой четвертого транзистора.The signs of the prototype, coinciding with the features of the proposed technical solution, is the presence of four transistors n-p-n-type and eight resistors. Moreover, the emitters of the third and fourth transistors are interconnected, the second terminal of the third resistor and the first terminal of the fourth resistor are connected to the base of the third transistor, the second terminal of the seventh resistor and the first terminal of the eighth resistor are connected to the base of the fourth transistor.

Прототипу свойственны следующие недостатки.The prototype is characterized by the following disadvantages.

Прототип подходит для применения, когда модулирующий сигнал представляет собой дискретный (цифровой) сигнал, что снижает его функциональные возможности. При использовании в качестве модулирующего сигнала непрерывного сигнала в амплитудном модуляторе возникают сильные нелинейные искажения. Это происходит исходя из следующего. Во первых, когда потенциал базы четвертого транзистора выше потенциала базы третьего транзистора, основной ток в цепи протекает через четвертый транзистор, замыкаясь на первый диод и первый транзистор, либо второй диод и второй транзистор, что зависит от уровня потенциала на базе первого транзистора, в этом случае будут последовательно включены два прямосмещенных p-n-перехода, что и приведен к возникновению нелинейных искажений. Во-вторых, когда потенциал базы четвертого транзистора ниже потенциала базы третьего транзистора, основной ток в цепи будет протекать с коллектора третьего транзистора через второй резистор и первый транзистор, либо шестой резистор и второй транзистор, что определяется уровнем сигнала на базе первого транзистора, это приводит к снижению коэффициента усиления каскада, выполненного на первом и втором транзисторах, что отрицательно сказывается на линейности амплитудно-модулированного сигнала на выходе устройства. Кроме этого выходной амплитудно-модулированный сигнал будет искажаться за счет возникновения линейных искажений. Модулирующий сигнал, проходя через седьмой резистор, прикладывается к базе четвертого транзистора. В этом случае сопротивление четвертого резистора и паразитные емкости транзистора, приведенные к базе транзистора, и паразитная емкость монтажа будут представлять собой фильтр нижних частот, который будет приводить к возникновению линейных искажений модулирующего сигнала и соответственно выходного амплитудно-модулированного сигнала.The prototype is suitable for use when the modulating signal is a discrete (digital) signal, which reduces its functionality. When a continuous signal is used as a modulating signal, strong nonlinear distortions occur in the amplitude modulator. This is based on the following. Firstly, when the base potential of the fourth transistor is higher than the base potential of the third transistor, the main current in the circuit flows through the fourth transistor, closing to the first diode and the first transistor, or the second diode and the second transistor, which depends on the potential level based on the first transistor, in this In this case, two forward biased pn junctions will be sequentially switched on, which leads to the appearance of nonlinear distortions. Secondly, when the base potential of the fourth transistor is lower than the base potential of the third transistor, the main current in the circuit will flow from the collector of the third transistor through the second resistor and the first transistor, or the sixth resistor and the second transistor, which is determined by the signal level based on the first transistor, this leads to reduce the gain of the cascade performed on the first and second transistors, which negatively affects the linearity of the amplitude-modulated signal at the output of the device. In addition, the output amplitude-modulated signal will be distorted due to the occurrence of linear distortions. A modulating signal passing through the seventh resistor is applied to the base of the fourth transistor. In this case, the resistance of the fourth resistor and the parasitic capacitance of the transistor, reduced to the base of the transistor, and the parasitic capacitance of mounting will be a low-pass filter, which will lead to linear distortions of the modulating signal and, accordingly, the output amplitude-modulated signal.

Технический результат амплитудного модулятора состоит в том, что он позволяет сформировать амплитудно-модулированный сигнал с низким уровнем искажений.The technical result of the amplitude modulator is that it allows you to generate an amplitude-modulated signal with a low level of distortion.

Доказательство наличия причинно-следственной связи между заявляемой совокупностью признаков и достигаемым техническим результатом приводится далее.Evidence of a causal relationship between the claimed combination of features and the achieved technical result is given below.

Для достижения технического результата в известное устройство дополнительно введены: пять конденсаторов, индуктивная катушка и источник тока.To achieve a technical result, the known device is additionally introduced: five capacitors, an inductive coil and a current source.

Технический результат достигается тем, что в амплитудный модулятор, содержащий первый 7, второй 10, третий 8 и четвертый 13 транзисторы n-p-n-типа и первый 3, второй 4, третий 5, четвертый 6, пятый 17, шестой 18, седьмой 14 и восьмой 15 резисторы, где эмиттеры третьего 8 и четвертого 13 транзисторов соединены между собой, второй вывод третьего резистора 5 и первый вывод четвертого резистора 6 соединены с базой третьего транзистора 8, второй вывод седьмого резистора 14 и первый вывод восьмого резистора 15 соединены с базой четвертого транзистора 13, введены первый 1, второй 2, третий 12, четвертый 16 и пятый 19 конденсаторы, индуктивная катушка 9 и источник тока 11, причем первые выводы первого 3, третьего 5, седьмого 14 и пятого 17 резисторов, индуктивной катушки 9, третьего конденсатора 12 и коллектора первого 7 и четвертого 13 транзисторов соединены с шиной 22 положительного источника напряжения питания. Второй вывод первого резистора 3, первый вывод второго резистора 4 и второй вывод первого конденсатора 1 соединены с базой первого транзистора 7. Коллектор второго транзистора 10 соединен со вторыми выводами индуктивной катушки 9 и третьего конденсатора 12 и является выходом устройства 23. Второй вывод второго конденсатора 2 также соединен с узлом соединения базы третьего транзистора 8, второго вывода третьего резистора 5 и первого вывода четвертого резистора 6. К первому выводу 20 первого конденсатора 1 прикладывается гармонический сигнал, являющийся несущим колебанием. К первому выводу 21 второго конденсатора 2 прикладывается модулирующий сигнал. Эмиттеры первого 7 и второго 10 транзисторов соединены с коллектором третьего транзистора 8. Первый вывод источника тока 11 соединен с узлом соединения эмиттеров третьего 8 и четвертого 13 транзисторов. Первый вывод четвертого конденсатора 16 соединен с узлом соединения базы четвертого транзистора 13, второго вывода седьмого резистора 14 и первого вывода восьмого резистора 15. Второй вывод пятого резистора 17, первый вывод шестого резистора 18 и первый вывод пятого конденсатора 19 соединены с базой второго транзистора 10. Вторые выводы второго 4, четвертого 6, шестого 18 и восьмого 15 резисторов, четвертого 16 и пятого 19 конденсаторов и источника тока 11 соединены с общей шиной 24.The technical result is achieved in that in an amplitude modulator containing the first 7, second 10, third 8 and fourth 13 transistors of npn type and the first 3, second 4, third 5, fourth 6, fifth 17, sixth 18, seventh 14 and eighth 15 resistors, where the emitters of the third 8 and fourth 13 transistors are interconnected, the second terminal of the third resistor 5 and the first terminal of the fourth resistor 6 are connected to the base of the third transistor 8, the second terminal of the seventh resistor 14 and the first terminal of the eighth resistor 15 are connected to the base of the fourth transistor 13, introduced first 1st, second 2, third 12, fourth 16 and fifth 19 capacitors, inductive coil 9 and current source 11, and the first conclusions of the first 3, third 5, seventh 14 and fifth 17 resistors, inductive coil 9, third capacitor 12 and the collector of the first 7 and the fourth 13 transistors are connected to a bus 22 of a positive voltage supply source. The second terminal of the first resistor 3, the first terminal of the second resistor 4 and the second terminal of the first capacitor 1 are connected to the base of the first transistor 7. The collector of the second transistor 10 is connected to the second terminals of the inductive coil 9 and the third capacitor 12 and is the output of the device 23. The second terminal of the second capacitor 2 is also connected to the connection node of the base of the third transistor 8, the second terminal of the third resistor 5 and the first terminal of the fourth resistor 6. A harmonic signal is applied to the first terminal 20 of the first capacitor 1, yuschiysya carrier wave. A modulating signal is applied to the first terminal 21 of the second capacitor 2. The emitters of the first 7 and second 10 transistors are connected to the collector of the third transistor 8. The first output of the current source 11 is connected to the junction of the emitters of the third 8 and fourth 13 transistors. The first terminal of the fourth capacitor 16 is connected to the base connection node of the fourth transistor 13, the second terminal of the seventh resistor 14 and the first terminal of the eighth resistor 15. The second terminal of the fifth resistor 17, the first terminal of the sixth resistor 18 and the first terminal of the fifth capacitor 19 are connected to the base of the second transistor 10. The second terminals of the second 4, fourth 6, sixth 18 and eighth 15 resistors, fourth 16 and fifth 19 capacitors and current source 11 are connected to a common bus 24.

Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежами.The essence of the proposed device is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлена схема электрическая принципиальная амплитудного модулятора.In FIG. 1 is an electrical schematic diagram of an amplitude modulator.

На фиг. 2 представлены диаграммы одной спектральной составляющей модулирующего сигнала (верхняя диаграмма) и амплитудно-модулированный сигнал на выходе амплитудного модулятора (нижняя диаграмма).In FIG. 2 shows diagrams of one spectral component of a modulating signal (upper diagram) and an amplitude-modulated signal at the output of an amplitude modulator (lower diagram).

На фиг. 3 представлены диаграммы модулирующего сигнала, включающего две спектральные составляющие, (верхняя диаграмма) и амплитудно-модулированный сигнал на выходе амплитудного модулятора (нижняя диаграмма).In FIG. 3 is a diagram of a modulating signal including two spectral components (upper diagram) and an amplitude-modulated signal at the output of an amplitude modulator (lower diagram).

На фиг. 4 приведены последовательность прямоугольных импульсов (верхняя диаграмма) и дискретный амплитудно-модулированный сигнал, представляющий собой последовательность радиоимпульсов.In FIG. Figure 4 shows a sequence of rectangular pulses (upper diagram) and a discrete amplitude-modulated signal, which is a sequence of radio pulses.

Диаграммы, представленные на фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4, получены моделированием амплитудного модулятора (фиг. 1). Моделирование выполнено с использованием программы схемотехнического моделирования Micro-Cap 9.The diagrams shown in FIG. 2, FIG. 3 and FIG. 4, obtained by modeling the amplitude modulator (Fig. 1). The simulation was performed using the Micro-Cap 9 circuit simulation program.

Амплитудный модулятор, содержит первый 7, второй 10, третий 8 и четвертый 13 транзисторы n-p-n-типа и первый 3, второй 4, третий 5, четвертый 6, пятый 17, шестой 18, седьмой 14 и восьмой 15 резисторы, первый 1, второй 2, третий 12, четвертый 16 и пятый 19 конденсаторы, индуктивную катушку 9 и источник тока 11. Первые выводы первого 3, третьего 5, седьмого 14 и пятого 17 резисторов, индуктивной катушки 9, третьего конденсатора 12 и коллектора первого 7 и четвертого 13 транзисторов соединены с шиной 22 положительного источника напряжения питания. Второй вывод первого резистора 3, первый вывод второго резистора 4 и второй вывод первого конденсатора 1 соединены с базой первого транзистора 7. Коллектор второго транзистора 10 соединен со вторыми выводами индуктивной катушки 9 и третьего конденсатора 12 и является выходом устройства 23. Второй вывод третьего резистора 5, первый вывод четвертого резистора 6 и второй вывод второго конденсатора 2 соединены с базой третьего транзистора 8. К первому выводу 20 первого конденсатора 1 прикладывается гармонический сигнал, являющийся несущим колебанием. К первому выводу 21 второго конденсатора 2 прикладывается модулирующий сигнал. Эмиттеры первого 7 и второго 10 транзисторов соединены с коллектором третьего транзистора 8. Первый вывод источника тока 11 соединен эмиттерами третьего 8 и четвертого 13 транзисторов. Второй вывод седьмого резистора 14, первый вывод восьмого резистора 15 и первый вывод четвертого конденсатора 16 соединены с базой четвертого транзистора 13. Второй вывод пятого резистора 17, первый вывод шестого резистора 18 и первый вывод пятого конденсатора 19 соединены с базой второго транзистора 10. Вторые выводы второго 4, четвертого 6, шестого 18 и восьмого 15 резисторов, четвертого 16 и пятого 19 конденсаторов и источника тока 11 соединены с общей шиной 24.The amplitude modulator contains the first 7, second 10, third 8 and fourth 13 npn-type transistors and the first 3, second 4, third 5, fourth 6, fifth 17, sixth 18, seventh 14 and eighth 15 resistors, first 1, second 2 , third 12, fourth 16 and fifth 19 capacitors, inductive coil 9 and current source 11. The first conclusions of the first 3, third 5, seventh 14 and fifth 17 resistors, inductive coil 9, third capacitor 12 and collector of the first 7 and fourth 13 transistors are connected with bus 22 of a positive voltage supply. The second terminal of the first resistor 3, the first terminal of the second resistor 4 and the second terminal of the first capacitor 1 are connected to the base of the first transistor 7. The collector of the second transistor 10 is connected to the second terminals of the inductive coil 9 and the third capacitor 12 and is the output of the device 23. The second terminal of the third resistor 5 , the first terminal of the fourth resistor 6 and the second terminal of the second capacitor 2 are connected to the base of the third transistor 8. A harmonic signal is applied to the first terminal 20 of the first capacitor 1, which is an oscillation carrier m A modulating signal is applied to the first terminal 21 of the second capacitor 2. The emitters of the first 7 and second 10 transistors are connected to the collector of the third transistor 8. The first output of the current source 11 is connected by emitters of the third 8 and fourth 13 transistors. The second terminal of the seventh resistor 14, the first terminal of the eighth resistor 15 and the first terminal of the fourth capacitor 16 are connected to the base of the fourth transistor 13. The second terminal of the fifth resistor 17, the first terminal of the sixth resistor 18 and the first terminal of the fifth capacitor 19 are connected to the base of the second transistor 10. Second terminals second 4, fourth 6, sixth 18 and eighth 15 resistors, fourth 16 and fifth 19 capacitors and current source 11 are connected to a common bus 24.

Работает амплитудный модулятор следующим образом.The amplitude modulator operates as follows.

При модуляции в амплитудном модуляторе в качестве модулирующего сигнала может использоваться, как непрерывный, так и дискретный сигналы.When modulating in an amplitude modulator, both continuous and discrete signals can be used as a modulating signal.

На постоянном токе распределение напряжений и токов в устройстве имеет следующий вид.At direct current, the distribution of voltages and currents in the device has the following form.

Первый 3 и второй 4 резисторы образуют резистивный делитель, который определяет уровень постоянного напряжения на базе первого транзистора 7, относительно которого подается гармонический сигнал несущего колебания:The first 3 and second 4 resistors form a resistive divider, which determines the level of constant voltage on the basis of the first transistor 7, relative to which a harmonic signal of the carrier oscillation is supplied:

где Е_п - величина напряжения питания.where E _p - the magnitude of the supply voltage.

Третий 5 и четвертый 6 резисторы образуют резистивный делитель, который определяет уровень постоянного напряжения на базе третьего транзистора 8, относительно которого подается модулирующий сигнал:The third 5 and fourth 6 resistors form a resistive divider, which determines the level of constant voltage on the basis of the third transistor 8, relative to which a modulating signal is supplied:

Пятый 17 и шестой 18 резисторы образуют резистивный делитель, который определяет уровень постоянного напряжения на базе второго транзистора 10:The fifth 17 and sixth 18 resistors form a resistive divider, which determines the level of constant voltage based on the second transistor 10:

Седьмой 14 и восьмой 15 резисторы образуют резистивный делитель, который определяет уровень постоянного напряжения на базе четвертого транзистора 13:The seventh 14 and eighth 15 resistors form a resistive divider, which determines the level of constant voltage based on the fourth transistor 13:

При этом на постоянном токе выполняются условия:In this case, at constant current the conditions are satisfied:

U₀₁=U₀₂; U_0З=U₀₄.U ₀₁ = U ₀₂ ; U _0З = U ₀₄ .

Кроме этого, выбором величин сопротивлений резисторов, обеспечивается следующее:In addition, the choice of resistor values of the resistors provides the following:

U₀₁>U₀₃; U₀₂>U₀₄,U ₀₁ > U ₀₃ ; U ₀₂ > U ₀₄ ,

что необходимо, чтобы третий 8 транзистор не входил в режим насыщения.that it is necessary that the third 8 transistor does not enter saturation mode.

Постоянный ток I₀, формируемый источником тока 11, подается в узел соединения эмиттеров третьего 8 и четвертого 13 транзисторов и первого вывода источника тока 11. В исходном состоянии, когда амплитуда Δu₂ модулирующего сигнала равна нулю, ток I₀ делится пополам на токи коллекторов третьего I_к0З 8 и четвертого I_к04 13 транзисторов, при этом I_кЗ=I_к04.The direct current I ₀ generated by the current source 11 is supplied to the junction of the emitters of the third 8 and fourth 13 transistors and the first output of the current source 11. In the initial state, when the amplitude Δu _{2 of the} modulating signal is zero, the current I ₀ is divided in half by the collector currents of the third I _k0Z 8 and the fourth I _k04 13 transistors, while I _kZ = I _k04 .

При равенстве нулю амплитуды Δu₁ гармонического сигнала, прикладываемого через первый конденсатор 1 к базе первого транзистора, ток I_к0Зделится пополам на токи коллекторов первого I_к01 7 и второго I_к02 10 транзисторов, при этом I_к01=I_к02.If the amplitude Δu _{1 of the} harmonic signal applied through the first capacitor 1 to the base of the first transistor is equal to zero, the current I _k0Z is divided in half by the collector currents of the first I _k01 7 and second I _k02 10 transistors, while I _k01 = I _k02 .

Соединение транзисторов, когда эмиттер первого транзистора 7 соединен с коллектором третьего транзистора 8, на переменном токе обеспечивает выполнение функции перемножения гармонического сигнала, который через первый конденсатор 1 подается на базу первого транзистора 7, и модулирующего сигнала, который через второй конденсатор 2 подается на базу третьего транзистора 8.The connection of transistors, when the emitter of the first transistor 7 is connected to the collector of the third transistor 8, on alternating current provides the function of multiplying the harmonic signal, which through the first capacitor 1 is supplied to the base of the first transistor 7, and the modulating signal, which through the second capacitor 2 is supplied to the base of the third transistor 8.

При увеличении амплитуды Δu₂ модулирующего сигнала выше уровня напряжения U_0З ток коллектора I_к0З третьего транзистора 8 возрастает, а ток коллектора I_к04 четвертого транзистора 13 уменьшается. При уменьшении амплитуды Δu₂ модулирующего сигнала ниже уровня напряжения U_0З ток коллектора I_к0З третьего транзистора 8 уменьшается, а ток коллектора I_к04четвертого транзистора 13 возрастает.With increasing amplitude Δu _{2 of the} modulating signal above the voltage level U _0З , the collector current I _{k0Z of the} third transistor 8 increases, and the collector current I _{k04 of the} fourth transistor 13 decreases. When the amplitude Δu _{2 of the} modulating signal decreases below the voltage level U _0З , the collector current I _{k0Z of the} third transistor 8 decreases, and the collector current I _{k04 of the} fourth transistor 13 increases.

При увеличении амплитуды Δu₁ гармонического сигнала выше уровня напряжения U₀₁ ток коллектора I_к01 первого транзистора 7 возрастает, а ток коллектора I_к02 второго транзистора 10 уменьшается. При уменьшении амплитуды Δu₁ гармонического сигнала ниже уровня напряжения U₀₁ ток коллектора I_к01первого транзистора 7 уменьшается, а ток коллектора I_к02 второго транзистора 13 возрастает.With an increase in the amplitude Δu _{1 of the} harmonic signal above the voltage level U ₀₁ , the collector current I _{k01 of the} first transistor 7 increases, and the collector current I _{k02 of the} second transistor 10 decreases. When the harmonic signal amplitude Δu ₁ decreases below the voltage level U ₀₁ , the collector current I _{k01 of the} first transistor 7 decreases, and the collector current I _{k02 of the} second transistor 13 increases.

Таким образом, за счет воздействия на входы амплитудного модулятора гармонического сигнала и модулирующего сигнала, в коллекторной цепи второго транзистора 10 происходит изменение тока, инверсное к изменению тока в коллекторной цепи первого транзистора 7. Этот ток воздействует на колебательный контур, включающий индуктивную катушку 9 и третий конденсатор 12. Этот колебательный контур из продукта перемножения гармонического сигнала и модулирующего сигнала выделяет спектральные составляющие модулированного сигнала. В результате этого на выходе 23 устройства появляется амплитудно-модулированный сигнал. Для примера на фиг. 2 приведены тональный модулирующий сигнал (верхняя диаграмма) и амплитудно-модулированный сигнал (нижняя диаграмма). На фиг. 3 приведены модулирующий сигнал, включающий две спектральные составляющие, (верхняя диаграмма) и амплитудно-модулированный сигнал (нижняя диаграмма).Thus, due to the influence on the inputs of the amplitude modulator of a harmonic signal and a modulating signal, a change in current occurs in the collector circuit of the second transistor 10, inverse to a change in current in the collector circuit of the first transistor 7. This current acts on the oscillating circuit, including the inductive coil 9 and the third capacitor 12. This oscillating circuit from the product of the multiplication of the harmonic signal and the modulating signal extracts the spectral components of the modulated signal. As a result of this, an amplitude modulated signal appears at the output 23 of the device. For the example of FIG. Figure 2 shows the modulating tone signal (upper diagram) and the amplitude-modulated signal (lower diagram). In FIG. Figure 3 shows a modulating signal including two spectral components, (upper diagram) and amplitude-modulated signal (lower diagram).

При формировании амплитудно-модулированных сигналов, когда в качестве модулирующего сигнала используется непрерывный сигнал, коэффициент амплитудной модуляции должен быть меньше единицы (отражено на фиг. 2 и фиг. 3). В этом случае в амплитудном модуляторе через все транзисторы протекают токи той или иной величины. Это говорит о том, что транзисторы работают в режимах близких к линейным. В этом случае уровень искажений выходного сигнала существенно снижается.When generating amplitude-modulated signals, when a continuous signal is used as a modulating signal, the amplitude modulation coefficient should be less than unity (shown in Fig. 2 and Fig. 3). In this case, in an amplitude modulator, currents of one magnitude or another flow through all the transistors. This suggests that the transistors operate in close to linear modes. In this case, the level of distortion of the output signal is significantly reduced.

На фиг. 4 приведены диаграммы, когда в качестве модулирующего сигнала используется дискретный сигнал (верхняя диаграмма). Дискретный амплитудно-модулированный сигнал приведен на нижней диаграмме фиг. 4.In FIG. Figure 4 shows the diagrams when a discrete signal is used as the modulating signal (upper diagram). The discrete amplitude modulated signal is shown in the lower diagram of FIG. four.

Приведенные диаграммы (фиг. 2-фиг. 4), говорят о том, что амплитудный модулятор может работать с непрерывным и дискретным модулирующими сигналами.The above diagrams (Fig. 2-Fig. 4) indicate that the amplitude modulator can work with continuous and discrete modulating signals.

Таким образом, доказана практическая реализуемость заявляемого устройства амплитудного модулятора.Thus, the practical feasibility of the claimed device amplitude modulator.

Промышленная применимость этого устройства возможна в технике формирования радиосигналов и может быть использована в радиопередающих устройствах, телекоммуникационных системах и устройствах, где требуется перемножение радиосигналов с низким уровнем искажений амплитудно-модулированного сигнала не зависимо от формы модулирующего сигнала.The industrial applicability of this device is possible in the technique of forming radio signals and can be used in radio transmitting devices, telecommunication systems and devices where multiplication of radio signals with a low level of distortion of the amplitude-modulated signal is required regardless of the shape of the modulating signal.

Claims

An amplitude modulator containing the first, second, third and fourth npn-type transistors and the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh and eighth resistors, where the emitters of the third and fourth transistors are interconnected, the second terminal of the third resistor and the first terminal the fourth resistor is connected to the base of the third transistor, the second terminal of the seventh resistor and the first terminal of the eighth resistor are connected to the base of the fourth transistor, characterized in that the first, second, third, fourth and a fifth capacitor, an inductive coil and a current source, the first terminals of the first, third, seventh and fifth resistors, an inductive coil, a third capacitor and a collector of the first and fourth transistors connected to a bus of a positive voltage supply source, a second terminal of a first resistor, a first terminal of a second resistor and the second terminal of the first capacitor is connected to the base of the first transistor, the collector of the second transistor is connected to the second terminals of the inductive coil and the third capacitor and is the output ohms of the device, the second terminal of the second capacitor is connected to the connection node of the base of the third transistor, the second terminal of the third resistor and the first terminal of the fourth resistor, a harmonic signal is applied to the first terminal of the first capacitor, which is a carrier wave, the modulating signal is applied to the first terminal of the second capacitor, the emitters of the first and the second transistors are connected to the collector of the third transistor, the first output of the current source is connected to the connection node of the emitters of the third and fourth tra a resistor, the first terminal of the fourth capacitor is connected to the connection node of the base of the fourth transistor, the second terminal of the seventh resistor and the first terminal of the eighth resistor, the second terminal of the fifth resistor, the first terminal of the sixth resistor and the first terminal of the fifth capacitor are connected to the base of the second transistor, the second terminals of the second, fourth, the sixth and eighth resistors, the fourth and fifth capacitors and a current source are connected to a common bus.