Modulationsschema für einfachen Signalgenerator

Für diese Art von niedrigen Trägerfrequenzen würde ich die Verwendung eines analogen Multiplikators wie eines AD633 in Betracht ziehen. Es hat eine kleine Signalbandbreite von 1 MHz (3 dB nach unten), so dass es bei 1,6 MHz vielleicht 6 dB nach unten sein wird. Das lässt sich leicht kompensieren, und Sie erhalten die Vorteile einer anständigen, ziemlich linearen Modulation. Vergessen Sie nicht, einen DC-Offset hinzuzufügen, um die Modulationstiefe unter 100 % zu halten.

Es gibt auch den SA602: -

Ich würde den SA602A verwenden, weil er einen stabileren Temperaturgang hat und der SA602 möglicherweise schwer zu bekommen ist. Es ist gut für weit über 10 MHz aus dem Speicher.

Sie versuchen, einen AM-Modulator "zur Ausrichtung" zu bauen. Das bedeutet anscheinend, dass die Trägerfrequenz gut bekannt und kontrolliert sein muss.

Ich würde einen Kristall und eine digitale Schaltung verwenden, um die Trägerfrequenz zu erzeugen. Sie können einen Kristall auf etwa 10 kHz herunterteilen, dann eine PLL, um dies auf die gewünschte Frequenz zu multiplizieren. 10 kHz ist eine ausreichend gute Auflösung zum Ausrichten und Kalibrieren von AM-Radios.

Da dieser Sender eine sehr geringe Leistung hat und vermutlich dort eingesetzt wird, wo er keine Interferenzen mit anderen Geräten verursacht, müssen Sie sich keine großen Sorgen um Oberschwingungen machen. Eine amplitudenmodulierte Rechteckwelle ist viel einfacher zu erzeugen als eine amplitudenmodulierte Sinuswelle, die frei von Oberwellen gehalten wird.

Die Amplitudenmodulation einer Rechteckwelle ist so einfach wie das Begrenzen der Spitzen auf eine variierende Versorgungsspannung. Das Ergebnis wird ein signifikantes Signal bei den ersten paar ungeraden Harmonischen enthalten, aber diese werden weit außerhalb des Bandes des Funkgeräts liegen, das Sie kalibrieren. Eine kleine RC-Tiefpassfilterung nach der modulierten Rechteckwelle kann diese recht leicht etwas reduzieren.

Machen Sie sich also keine Gedanken über Resonanzfilter und dergleichen, da diese auf Ihre spezielle Trägerfrequenz abgestimmt werden müssen. Sie müssen lediglich den Teiler in der PLL ändern, um das Vielfache von 10 kHz einzustellen, das Ihre Trägerfrequenz haben soll.

Das klassische Mixer-Problem (ich nenne es klassisch. Niemand sonst tut es.)

Nehmen wir zunächst an, Sie haben es mit einem perfekten analogen Multiplikator zu tun, der als Mischer verwendet wird:

Abbildung von hier .

Also, was die Multiplikation von zwei Cosinus bewirkt, ist Folgendes:

$$\cos(x)\cos(y) = \frac12\left(\cos(x+y)+\cos(x-y)\right)$$

Indem Sie also Ihren 20-kHz-Ton multiplizieren ($x=2\pi 20\,\text{kHz}$) mit Ihrem sagen wir 1MHz ($y=2\pi1000\,\text{kHz}$)-Träger erhalten Sie tatsächlich zwei Kosinusse, einen für das obere, einen für das untere Seitenband, bei 980 bzw. 1020 kHz.

Wenn Ihr Mischpult kein perfekter Multiplikator ist, bekommen Sie auch die 1 MHz durchgeleitet.

Das Problem hier ist nun, dass Ihr Misch-LO einen großen Bereich überspannt: von 550 kHz bis 1600 kHz bedeutet, dass Sie ihn zweimal verdoppeln können. Warum ist das ein Problem?

Um den Multiplikationseffekt zu erzeugen, sind alle unsere Mischer auf die Nichtlinearität eines Geräts angewiesen. Ich werde dies ein wenig abstrahieren (und vereinfachen), da die Berechnung der Stromverstärkung einer Transistorschaltung hier etwas außerhalb des Rahmens liegt.

Der Strom, der in den Kollektor eines Transistors fließt, ist kein konstantes Vielfaches des Stroms, der in die Basis fließt (wir können diese Vereinfachung nur für relativ kleine Änderungen des Basisstroms vornehmen). Stattdessen sieht es eher wie eine Exponentialfunktion aus.

Jetzt eine Exponentialfunktion$e^t$kann durch eine Reihe dargestellt werden

$$\begin{align} e^{t} &= \sum_{n=0}^\infty \frac{t^n}{n!}\\ &= \frac{t^0}{0!} + \frac{t^1}{1!} + \frac{t^2}{2!} + \frac{t^3}{3!} +\frac{t^4}{4!} +\dots\\ &= \frac{1}{1} + \frac{t}{1} + \frac{t^2}{1\cdot2} + \frac{t^3}{1\cdot2\cdot3} +\frac{t^4}{1\cdot2\cdot3\cdot4} +\dots\\ &= 1+t + \frac{t^2}{2} + \frac{t^3}{6} + \frac{t^4}{24} +\dots\\ \end{align}$$

Also, der erste Begriff,$1$, ist uninteressant. Es ist nur ein DC-Offset für uns.

Der zweite Begriff,$t$, bedeutet nur, dass wir die Eingabe durchlaufen.

Der vierte und die späteren Terme werden alle um den Faktor 6, 24, 120 usw. gedämpft. Nehmen wir also an, wir betrachten sie später.

Der dritte Begriff,$\frac{t^2}2$, jetzt wird es interessant. Schauen wir uns das an!

Was wäre, wenn unser Signal$t$ist eigentlich eine Summe von zwei Signalen, wie oben,$t=x+y$? Nun, Binome zur Rettung:

$$\begin{align} \frac 12 \cdot t^2 &= \frac 12 \cdot (x+y)^2\\ &= \frac12\left(x^2 + 2xy + y^2\right)\\ &= \frac12x^2 + \frac12 2xy+\frac12 y^2\\ &= xy + \frac12 x^2 + \frac12 y^2 \end{align}$$

Siehst du das$xy$Dort! Das ist die Multiplikation, die wir brauchen. Eindrucksvoll! Es ist auch die "stärkste Komponente in dieser Summe!".

Nun leider$\frac 12 x^2$Und$\frac12 y^2$verschwinden nicht auf magische Weise.

Wenn$x= \cos(2\pi 550\,\text{kHz})$, dann bedeutet das, dass wir es auch mit sich selbst multiplizieren und 1,1 MHz erhalten :( Dagegen können wir nichts tun, also müssen wir es herausfiltern.

Leider kann ein Filter, der bei 1,1 MHz schneidet, nicht verwendet werden, um ein 1,6-MHz-AM-Signal durchzulassen! Sie müssen also irgendwo Filter wechseln. Filter sind nicht perfekt flach und identisch, also erhalten Sie Ihre Amplitudenvariationen.

Eine mögliche Methode, hier damit umzugehen, ist die Verwendung eines Zwischenschritts, einer Zwischenfrequenz (ZF), um Ihr Mischen durchzuführen.

Idee ist folgende: Mischen Sie Ihre 20 kHz auf eine Frequenz von sagen wir 10 MHz (+- 20 kHz). Mischen Sie es jetzt mit einem 8,4-MHz- bis 9,5-MHz-Oszillator herunter. Die quadratischen Produkte liegen weit außerhalb Ihres Interessenbereichs, und Sie können einen viel flacheren Filter verwenden.