Балансные модуляторы передающего тракта трансиверов чаще всего выполняют на диодах, транзисторах или микросхемах. Применение в этих устройствах варикапов дает значительные преимущества, о которых и рассказано в предлагаемой статье.

Весьма интересным модулятором для передающего тракта трансиверов, особенно экономичных трансиверов прямого преобразования, является пассивный модулятор, выполненный на варикапах — полупроводниковых диодах с управляемой емкостью р-n перехода. Будучи реактивными элементами, они почти не поглощают энергии, поэтому выполненный на них модулятор отличается повышенным КПД. Кроме того, он имеет высокое сопротивление по НЧ входу, что облегчает построение микрофонного усилителя. При этом модулятор обеспечивает значительное усиление мощности НЧ сигнала.

В литературе описаны схемы балансных модуляторов на варикапах с симметрирующими трансформаторами [1]. Предлагаемый модулятор не содержит намоточных элементов, поскольку симметрирующий трансформатор заменен высокочастотным фазоинверсным каскадом на транзисторе.

Схема модулятора приведена на рисунке 1. Устройство действует следующим образом.

Варикапы VD1 и VD2 включены последовательно между эмиттером и коллектором транзистора VT1. Постоянное напряжение, имеющееся между этими электродами транзистора, служит одновременно и напряжением смещения для варикапов.

Переменный резистор R5 является элементом балансировки модулятора и делит это напряжение примерно пополам. При изменении положения движка резистора напряжение смещения на одном варикапе увеличивается, на другом — уменьшается. Регулировкой добиваются того, чтобы емкость варикапов оказалась одинаковой.

Номиналы резисторов R1 и R2 делителя в цепи базы транзистора VT1 выбраны так, чтобы напряжение между коллектором и эмиттером в отсутствии сигнала было около 7В при напряжении питания 15В.

При подаче ВЧ напряжения на базу транзистора VT1, через разделительный конденсатор С1, каскад работает как фазоинвертор и на резисторах R3 и R4 выделяются равные, но противофазные Е^Ч напряжения, так как их сопротивления равны, и через них протекает практически один и тот же ток (током базы можно пренебречь). При этом напряжения на VD1 и VD2 тоже одинаковы, следовательно, выходное ВЧ напряжение равно нулю.

Модулирующий звуковой сигнал подается через разделительную цепь R6C4. При положительной полуволне емкость варикапа VD1 увеличивается, a VD2 уменьшается, при отрицательной — наоборот. Баланс моста, образованного резисторами R3, R4 и варикапами, при этом нарушается. На выходе появляются полуволны модулированного DSB сигнала с подавленной несущей.

Не имея симметрирующего трансформатора, данный модулятор свободен от недостатков последнего (трудоемкость намотки, неточность симметрирования, наводки и т. д.) и обладает усилением не только по низкой, но и по высокой частоте, так как входное сопротивление транзисторного каскада существенно выше выходного. Это позволяет подключить модулятор к гетеродину без дополнительных буферных каскадов, а при использовании кварцевой стабилизации даже совместить модулятор с гетеродином [2].

В данном модуляторе заслуживает внимания включение балансировочного резистора R5. Обычно его включают между источником питания и общим проводом, а здесь он включен между эмиттером и коллектором фазоинверсного каскада. Это сделано по следующим соображениям:

1. При изменении режима транзистора, вызванного изменением температуры и других параметров, изменяются напряжения на коллекторе и эмиттере, что в устройстве, собранном по обычной схеме, может привести к разбалансировке каскада. В предложенном варианте включения все напряжения изменяются синхронно, поэтому разбалансировки не происходит.

2. Цепь балансировки не нуждается в дополнительной развязке от источника питания, что снижает фон переменного тока и т. п.

3. Регулировка происходит плавнее, так как резисторы R3 и R4 играют роль ограничительных и уменьшают пределы изменения напряжения на варикапах.

Резисторы R3 и R4 специально выбраны с невысоким сопротивлением, чтобы, во-первых, снизить выходное сопротивление модулятора, а во-вторых, чтобы меньше сказывалась разница выходных сопротивлений фазоинверсного каскада по эмиттерному и коллекторному выходам.

Выходное сопротивление модулятора имеет тот же порядок, что и реактивное сопротивление варикапов на частоте несущей. Из этого следует, что на высоких частотах имеет смысл применять варикапы с малой емкостью, а на низких частотах — с большой. Для лучшего подавления несущей выгодно использовать подобранные по емкости наборы варикапов. Подойдут, например, наборы, предназначенные для селекторов ТВ каналов (КВ123А и им подобные с разбросом емкостей не более 3 %).

Экспериментальная проверка модулятора на частоте 5 МГц показала следующее. При подаче на вход ВЧ напряжения с амплитудой 1,5В на выходе модулятора был получен DSB сигнал амплитудой 1 В при подавлении несущей более 40 дБ. Амплитуда НЧ напряжения при этом не превосходила 2...3 В. Ее не следует чрезмерно увеличивать, чтобы не зайти в область открывающих напряжений на варикапах [3] и не вызвать нелинейных искажений промодулированного сигнала (ограничения огибающей на пиках НЧ напряжения).

М. Сыркин (UA3ATB)

Литература:

1. Поляков В. Т. Радиолюбителям о технике прямого преобразования. — М.: "Патриот", 1990, с. 129.

2. Поляков В. Формирователь SSB сигнала. — Радио, 1983, № 3, с. 21.

3. Степанов Б. Особенности применения варикапов. — Радио, 2002, № 9, с. 27, 28.