Рис. 16.3

При передаче речи или музыки коэффициент модуляции не должен изменяться во всей полосе передаваемых частот. Допустимые изменения m определяются ГОСТ для различных типов АМ передатчиков. Примерный вид ам- плитудно-частотной характеристики показан на рис.16.3,б.

Амплитудная модуляция обычно осуществляется в оконечной ступени передатчика. Один из вариантов структурной схемы передатчика с амплитудной модуляции приведен на рис. 16.4. Высокочастотная часть передатчика состоит из возбудителя, двух усилителей мощности, модулируемой ступени и выходного ФНЧ для подавления гармоник. На модулируемую ступень в качестве модулирующего сигнала подается низкочастотное напряжение с выхода усилителя низкой частоты (УНЧ).

Рис. 16.4

Рассмотрим некоторые из способов осуществления амплитудной модуляции – модуляцию смещением и анодную модуляцию.

Модуляция смещением

При модуляции смещением модулирующее низкочастотное напряжение UΩ подают в цепь базы транзистора последовательно с напряжением смещения ЕБ. При модуляции напряжение на базе – это сумма трех напряжений, которые управляют коллекторным током:

eБ(t) = ЕБ МОЛ + UБcosωt + UΩcosΩt.

Схема генератора, модулируемого смещением, приведена на рис. 16.5,а.

106

Процессы, происходящие в генераторе, легко понять с помощью временных диаграмм напряжений в цепи базы и тока коллектора (рис. 16.5,б).

Рис16.5

При изменении смещения изменяются как величина импульса коллекторного тока, так и угол отсечки. Для оценки линейности модуляции необходимо построить СМХ генератора, то есть зависимость первой гармоники коллекторного тока IК1 от напряжения смещения ЕБ при постоянной величине напряжения возбуждения UБ. Форма статической модуляционной характеристики может быть объяснена с помощью системы двух соотношений, полученных при анализе работы ГВВ:

	IК1 = SUБ γ1(θ).					(16.4)
E	Б	= E′	− U	Б	cosθ;	(16.5)
		Б

Связать между собой IК1 и ЕБ, то есть получить уравнение модуляционной характеристики, трудно из-за трансцендентности соотношений (16.4 и 16.5), но

качественную оценку формы СМХ сделать можно. Величины S, UБ, EБ′					в этих
	уравнениях постоянны, следо-
	вательно,	IК1	пропорционален
	γ1(θ), а	ЕБ	пропорционально
	-cosθ. В свою очередь, как сле-
	дует из рис. 16.6, в диапазоне
	значений cosθ от –1/2 до +1/2
	(соответственно			для	углов
	осечки	тока		коллектора
	θ = (60о – 120о)			коэффициент
	γ1(θ) связан		практически			ли-
	нейной	зависимостью				с
	(-cosθ). Можно сделать вывод,
Рис. 16.6	что если угол отсечки коллек-
	торного тока за счет смещения

107

меняется в пределах от 60о до 120°, то зависимость IК1 от ЕБ (статическая модуляционная характеристика) будет линейной, и амплитудная модуляция не будет сопровождаться нелинейными искажениями.

На рис 16.7 изображена статическая модуляционная характеристика транзисторного генератора. Она начинается при напряжении EБ = E′Б − UБ , и ее линейный участок соответствует недонапряженному режиму ГВВ. С переходом в

	перенапряженный режим СМХ ста-
	новится нелинейной. Следователь-
	но, при модуляции смещением ге-
	нератор должен работать в недо-
	напряженном режиме и только при
	максимальной мощности напряжен-
	ность режима может быть гранич-
	ной.
	Смещение, соответствующее ре-
	жиму молчания ЕБ МОЛ, выбирают на
	середине линейного участка. Это
Рис. 16.7	позволяет получить глубину моду-
	ляции с малым уровнем искажений

70 – 75 % при изменении угла отсечки от 60 до 120°. Правой границе линейного участка СМХ соответствуют значения тока: IК1 МАКС=(1+m) IК1 МОЛ, напряжения

на коллекторе UК МАКС=(1+m) UК МОЛ, и мощности Р1 МАКС=(1+m)2Р1 МОЛ Как же выбрать режим транзистора?

Режим выбирают таким образом, чтобы максимизировать значение КПД. Для этого на правой границе линейного участка СМХ режим ГВВ выбирают граничным и угол отсечки уменьшают до θ = 110°.

ηМАКС = 0,5ξМАКС g1(θМАКС ) = 0,5ξГР g1(110° ) = 0,7ξГР .

КПД даже в максимальной точке оказывается невысоким, так при ξГР = 0,9

ηМАКС = 0,63.	В режиме молчания ξМОЛ = ξМАКС /(1+ m) , θМОЛ ≈ 85 − 87 , а
ηМОЛ = 0,35 -	0,38. В точке минимума КПД вообще не рассматривают (близок к

нулю). Если учесть, что среднестатистическая глубина модуляции не превышает 0,3, КПД генератора при модуляции смещением

ηМОД = ηМОЛ (1+ m2 2) ≈ 0,36 − 0,4 невысок. Это основной недостаток модуля-

ции смещением. По этой причине модуляцию смещением не используют в мощных радиопередатчиках.

Порядок расчета ГВВ при модуляции смещением

Задаются: мощность в режиме молчания Р1МОЛ, рабочая частота f и коэффициент модуляции m = 0,6 – 0,7. Расчетная методика, приведенная ниже, не учитывает инерционности транзистора, поэтому частота единичного усиления транзистора fT должна быть много выше рабочей частоты, а номинальная мощ-

ность транзистора выбирается из условия Р1НОМ ³ Р1МАКС .

108

По справочникам находится SГР (или rНАС) и еК МАКС для выбранного транзистора. Напряжение коллекторного питания выбирается так:

ЕК < еМАКС/2;

1. Выполняется расчет ГВВ в пиковой точке

		ξ	МАКС =	ξГР =	0,5 +	0,5 1-		8Р1МАКС		,
								SГРα1	(θМАКС )ЕК2
здесь	Р	=	Р	(1+ m)2 , θМАКС = 110 − 120° .
	1МАКС		1МОЛ

Далее по обычной методике находят UК MAКС, IК1 MAКС, IК0 MAКС, RКЭ, ЕБ МАКС, UБ,

IБ0 МАКС.

2. Далее выполняется расчет режима молчания.

В силу линейности СМХ IК1МОЛ = IК1МАКС/(1+m), но IК1МОЛ = SUБγ1(θМОЛ ) ,

откуда γ1(θМОЛ ) =

IК1МАКС

.

(1

+ m) S UБ

g1(θМОЛ ) и рассчитываем

Из табл. 1.1 определяем θМОЛ ;

cosθМОЛ ;

Е

БМОЛ

=

− U

Б

cos θ

МОЛ

+

Е′

Б ;

UΩ =

ЕБМАКС −

ЕБМОЛ ;

IК0МОЛ = IК1МОЛ / g1(θМОЛ );

Р0МОЛ =

ЕК IК0 МОЛ .

æ

m

2

ö

В режиме модуляции

РS МОД =

Р0МОД - Р1МОД

ç

1+

÷

, то

= Р0МОЛ - Р1МОЛ ç

2

÷

è

ø

есть самым тяжелым для активного прибора является режим молчания. Блок питания должен рассчитываться на мощность Р0 МОЛ.

В заключение отметим еще раз основные недостатки модуляции смеще-

нием:

1.Низкий КПД в режиме молчания – не более 0,3 – 0,35.

2.Нелинейности верхнего и нижнего участков модуляционной характеристики не дают возможности получить коэффициент модуляции близкий к единице, что приводит к снижению мощности боковых полос.

Единственное достоинство этого вида модуляции – требуется небольшая мощность модулятора, так как модулятор нагружается только постоянной составляющей тока базы транзистора.

Контрольные вопросы:

1.Почему при модуляции смещением генератор должен работать в недонапряженном режиме?

2.Дайте определение понятию – «статическая модуляционная характеристика» ГВВ.

3.Почему угол осечки выходного тока генератора в режиме максимальной мощности выбирается 110 – 120о?

4.Можно ли принять в режиме пиковой мощности угол отсечки тока коллектора равным 80о? Если нельзя, то почему?

109

5.Почему стремятся осуществить амплитудную модуляцию с максимально возможным коэффициентом модуляции m?

6.Каковы возможные причины «завала» амплитудно-частотной характеристики в области нижних и верхних модулирующих частот в генераторе, схема которого представлена на рис. 16.5,а?

7.Каковы достоинства и недостатки модуляции смещением?

110