Основные технические требования. Модуляционная (передаточная) характеристика ЧМД должна иметь высокую линейность, чтобы нелинейные искажения сигнала, вносимые в процессе модуляции, были небольшими. Границы линейного участка определяются требуемым расходом частоты на выходе ЧМД. Согласно рекомендациям МСЭ в АРРС при передаче ПТВС размах девиации частоты ∆fm = ±4 МГц. При передаче МТС модулятор рассчитывают на передачу пиковых уровней, которым соответствует девиация ∆fпик.
Линейность модуляционной характеристики принято оценивать с помощью КНИ по второй и третьей гармоникам. Измеряют КНИ для всего группового тракта радиорелейного участка. На вход модулятора подают гармонический испытательный сигнал с частотой F, выбранной так, что сама частота и ее третья гармоника лежат внутри полосы частот Fн…Fв. На выходе демодулятора поочередно измеряют напряжения первой U1, второй U2 и третьей U3 гармоник. Соответствующие измерительному уровню pк, КНИ по второй и третьей гармоникам:
(5.1)
и
. (5.2)
При увеличении измерительного уровня растет рабочий участок модуляционной (и демодуляционной) характеристики. Поскольку при этом приходится использовать области характеристик с возрастающей нелинейностью, то значения КНИ увеличиваются.
В ТНОУ КНИ по второй и третьей гармоникам
и 
, (5.3)
где 
– мощность измерительного сигнала в милливаттах.
Частотный модулятор должен иметь возможно более высокую крутизну модуляционной характеристики и стабильность крутизны, а также малую относительную нестабильность центрального значения ПЧ.
Крутизна модуляционной характеристики влияет на величину ТШ, поступающих от модема. Положим, например, что на выходе ЧМД ТВ ствола должен быть установлен размах девиации ∆ω(t) =∆ω*m. Для этого на ЧМД нужно подать модулирующий сигнал (ПТВС) с размахом U*м = ∆ω*m / kм. На вход ОТВП этот ПТВС поступает с определенным номинальным уровнем, которому соответствует напряжение размаха Uн. Коэффициент усиления, требуемый от усилителей ОТВП, К= U*м / Uн =∆ω*m / kмUн. С ростом kм падает К, поэтому и собственные шумы усилителей будут усилены меньше. Следовательно, высокая крутизна модуляционной характеристики позволяет снизить ТШ, вносимые в канал модемом.
Из – за нестабильности крутизны модуляционной характеристики одному и тому же напряжению сигнала на входе ЧМД будут соответствовать в разные моменты времени разные значения отклонения частоты на его выходе, а следовательно, и разные значения напряжения на выходе ЧД. В результате колебания уровень сигнала в канале (остаточное затухание), что допустимо в очень малых пределах.
Нестабильность центрального значения ПЧ на выходе ЧМД приводит к нестабильности частоты передатчика. Поскольку модулятор представляет собой ЧМГ с большой девиацией частоты, то для него неприменим такой эффективный способ стабилизации частоты, как кварцевая стабилизация. Обычно применяют параметрическую стабилизацию, которая позволяет поддерживать абсолютный уход ПЧ δfпр ≤ 200 кГц.
Схема частотного модулятора
Схема частотного модулятора (рисунок 5.2) содержит разветвитель модулирующего сигнала, два ЧМГ с варикапами – UB1 и UB2 и линеаризующими нагрузками ЛН, смеситель UZ, нагрузкой которого является ПФ Z; настроенный на ПЧ. В ЧМГ UB1 в колебательный контур включены варикапы.
Рисунок 5.2. Структурная схема частотного модулятора.