5.4.2. Коллекторная модуляция

Коллекторная модуляция реализуется в перенапряженном режиме. Этот вид модуляции обладает высокой энергетической эффективностью и постоянством коэффициента полезного действия в режимах минимума, несущей и максимума. Модулирующее напряжение подается последовательно с питающим напряжением коллекторной цепи, при этом питающее напряжение обеспечивает работу в режиме несущей. Для лучшего использования транзистора рекомендуется минимальный режим совмещать с критическим, а режим несущей – с серединой линейного участка статической модуляционной характеристики.

Выбор транзистора следует производить из максимального режима, остальные соображения такие же, как и при отсутствии модуляции.

Порядок расчета модулируемого каскада с коллекторной модуляцией следующий:

Задано:

- максимальная глубина амплитудной модуляции;

- диапазон модулирующих частот;

- колебательная мощность в несущем режиме;

- рабочая (несущая) частота.

1) Вычисляем колебательную мощность на выходе модулируемого каскада (с учетом того, что коллекторная модуляция осуществляется, как правило, в выходном каскаде):

Р_~мах=К_пзР_~н(1+m)²/(h_кh_ф),

где К_пз – коэффициент производственного запаса (рекомендуется брать 1,2);

h_к - коэффициент полезного действия выходного контура;

h_ф - коэффициент полезного действия выходного фидера, соединяющего каскад с антенной.

Для предварительных расчетов коэффициенты полезного действия можно выбирать в пределах:

h_к = 0,8 … 0,9,

h_ф= 0,85 … 0,95

Угол отсечки коллекторного тока q при коллекторной модуляции рекомендуется выбирать в пределах от 80⁰ до 90⁰. Меньшие значения угла отсечки приводят к снижению коэффициента усиления по мощности.

2) Выбираем транзистор, исходя из полученного значения колебательной мощности Р_~мах и рабочей частоты w. Для выбранного транзистора выписываем из справочника основные электрические и предельно допустимые параметры транзистора, в том числе:

• ₀ статический коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером;

w_b граничная частота (частота единичного усиления) в схеме с общим эмиттером;

t_К постоянная времени цепи обратной связи транзистора;

С_К емкость коллекторного перехода;

U _КЭдоп допустимое напряжение на коллекторе в схеме с общим эмиттером;

r_НАС сопротивление насыщения транзистора (может быть найдено по статическим характеристикам);

r¹_б сопротивление базы (может быть пересчитано через постоянную времени и емкость коллекторного перехода r¹_б=r_НАС/С_К).

3) Производим энергетический расчет каскада на максимальную мощность Р_~мах по методике, приведенной в главе по расчету генераторов с внешним возбуждением. В результате энергетического расчета вычисляем значения входных и выходных токов, напряжений и мощностей и коэффициента полезного действия:

U_mб, I _к1мах, I _к0мах, I_б1, Р_0мах, Р_возб, К_Р, R_ое, h_мах

4) Производим энергетический расчет каскада для режимов несущей

ток коллектора первой гармоники:

I_к1н=I _к1мах/(1+m)

постоянная составляющая тока коллектора:

I_к0н=I _к0мах/(1+m)

амплитуда напряжения на коллекторе:

U_mкн=U_mкмах/(1+m)

потребляемая мощность:

Р_он=Р_0мах/(1+m)²,

мощность первой гармоники:

Р_~н=Р_~мах/(1+m)²,

мощность, рассеивания на коллекторе:

Р_кн= Р_он - Р_~н

средняя мощность за период модуляции:

Р_~ср =Р_~н(1+m²/2)

средняя мощность, рассеивания на коллекторе транзистора при модуляции:

Р_кср= Р_оср - Р_~ср

мощность модулятора:

Р_мод= 0,5 Р_он m²