Схема AM-модулятора на одном транзисторе

10 августа 2020

Простейший AM-приемник ранее был рассмотрен в статье Детекторный AM-приемник: теория и практика. Было бы здорово сделать к нему еще и передатчик. Генерировать несущий сигнал мы уже умеем, а вот правильно его модулировать — пока нет. Оказывается, что соответствующая схема довольно проста. О ней далее и пойдет речь.

Схема приводится во многих источниках, например, на том же StackExchange:

Схема AM-модулятора

Модель для LTspice вы можете скачать здесь. На вход схемы подается аудио-сигнал V1 и несущая V2. На выходе получаем сигнал в амплитудной модуляции.

Для понимания схемы нужно принять во внимание, что падение напряжения между базой и эмиттером транзистора Vbe, является функцией от тока, протекающего через базу Ib. Точно так же, как в обычном диоде, поскольку PN-переход между базой и эмиттером есть ни что иное, как диод. Подавая на эмиттер НЧ сигнал и оставляя напряжение на базе относительно постоянным (V2 имеет небольшую амплитуду), этим мы меняем Vbe, и, как следствие, Ib. Он в свою очередь напрямую влияет на усиление транзистора. Когда V2 максимально, Vbe минимально, и потому минимально усиление транзистора. Когда V2 минимально, имеем максимальное Vbe и максимальное усиление. Таким образом, несущая V1 усиливается в зависимости от V2, и мы получаем ни что иное, как амплитудную модуляцию.

Заинтересованным читателям предлагается открыть модель в LTspice и убедиться, что она действительно работает так, как описано выше.

В моем исполнении цепь получилась следующей:

Простой AM-модулятор

Аудио-сигнал генерировался при помощи MHS-5200A. Несущая была получена при помощи следящего генератора Rigol DSA815-TG в режиме Zero Span. Однако с тем же успехом подойдет самодельный генератор или второй канал MHS-5200A с подходящим аттенюатором. Выход был подан на осциллограф Rigol DS1054Z:

Амплитудная модуляция, поданная на осциллограф

Это не совсем идеальный AM-сигнал. Но если его немного отфильтровать, то будет в самый раз.

Тот же сигнал, но поданный на RTL-SDR v3:

Амплитудная модуляция, поданная на RTL-SDR v3

Эксперименты показали, что такая схема прекрасно работает на частотах от 1 МГц до 30 МГц. Уровень несущей не особо критичен и может быть от -20 dBm до 0 dBm. Оптимальная амплитуда НЧ сигнала — 4 Vpp, а его частота может быть до 20 кГц. Выход генератора в нагрузку 50 Ом составляет порядка -15 dBm.

В общем, схема оказалась рабочей, и не вызвала каких-либо проблем.

Дополнение: Еще один способ получить амплитудную модуляцию вы найдете в заметке Диодный кольцевой смеситель: теория и практика.

Метки: , , .