Амплитудная анодная и коллекторная модуляция

Схемы соединения модулируемого каскада (ВЧ генератора) и амплитудного модулятора при анодной и коллекторной модуляции приведены на рисунке.

 

 

На схеме а показано соединение модулятора с ВЧ генератором с помощью трансформатора. В транзисторных радиопередатчиках возможна также бестрансформаторная связь между ними благодаря использованию модуляторного транзистора в качестве управляемого переменного сопротивления, включенного в коллекторной цепи генераторного транзистора (б). В первом случае напряжение источника питания выбирается исходя из режима молчания; во втором случае - исходя из максимального режима.

Для осуществления неискаженной амплитудной модуляции необходимо правильно выбрать режим работы ВЧ генератора. Критерием такой оценки является линейность статической модуляционной характеристики - зависимости 1-й гармоники тока ВЧ модулируемого генератора от постоянного напряжения на электроде электронного прибора, на который подается модулирующий сигнал.

В соответствии с данным определением при анодной модуляции это есть зависимость 1-й гармоники анодного тока ВЧ лампового генератора I_а1 от постоянного напряжения на аноде лампы Е_а в динамическом режиме работы (а), при коллекторной модуляции - зависимость 1-й гармоники коллекторного тока ВЧ транзисторного генератора I_К1 от постоянного напряжения на коллекторе Е_К в динамическом режиме работы (б).( статические характеристики)

 

 

На характеристиках точке 1 соответствует режим молчания или несущей, точке 2 - максимальный, точке 3 - минимальный режим. Чем меньше графики модуляционных характеристик I_а1(E_a) и I_К1(Е_К) отклоняются от прямой линии, тем меньше уровень нелинейных искажений передаваемого сообщения за счет амплитудной модуляции. Для получения линейности этих графиков точка 2 на них должна соответствовать граничному режиму работы, а все остальные - перенапряженному. При этом КПД генератора на протяжении всей характеристики остается приблизительно неизменным. Необходимость обеспечения при m=1 пиковой мощности, в четыре раза превосходящей мощность в режиме молчания, и соблюдение линейности статической модуляционной характеристики - два сложно выполнимых требования, предъявляемые к радиопередатчикам с амплитудной модуляцией. При этом в пиковой точке (точка 2) все параметры генераторной лампы и транзистора не должны превосходить предельно допустимых параметров на данные электронные приборы. При коллекторной модуляции это означает, что при m=1 для получения мощности в режиме молчания, равной Р₁ следует выбрать ВЧ транзистор мощностью Р_1макс=4Р₁. В пиковой точке напряжение на коллекторе генераторного транзистора:

U_КЭмакс=Ек (1+x_макс)(1+m),

где x_макс - коэффициент использования коллекторного напряжения в максимальном режиме работы. Из U_КЭмакс=Ек (1+x_макс)(1+m) следует, что при m=1 и x_макс, близким к 1, напряжение питания для генераторного транзистора следует устанавливать согласно соотношению Е_К£0,25 U_КЭдоп, т.е. в четыре раза меньше допустимого напряжения коллектор - эмиттер.

Напряжение и мощность модулятора при анодной и коллекторной амплитудной модуляции равны:

U_мод=mЕ_а; P_мод=0,5U_мод I_мод=0,5(mЕ_а)(mI_а0мол)=0,5m²Р_0мол;

U_мод=mЕ_К; P_мод=0,5U_мод I_мод=0,5(mЕ_К)(mI_К0мол)=0,5m²Р_0мол,

где Р_0мол - мощность, потребляемая ВЧ генератором в режиме молчания. Мощность модулятора расходуется на повышение средней мощности модулированных колебаний, определяемой согласно Р_1макс=Р_1мол(1+m)²; Р_1мин=Р_1мол(1–m)². Сам модулятор представляет собой усилитель мощности низкой частоты.