5.4.3. Базовая модуляция

При базовой модуляции в соответствии с модулирующим сигналом изменяется напряжение смещения на базе транзистора или амплитуда входного высокочастотного сигнала:

Е_б=Е_бн+ U_вх(t)

Как следует из процессов, происходящих в ГВВ, при этом изменяется размах импульсов коллекторного тока и угол отсечки коллекторного тока, что приводит к изменению амплитуды первой гармоники коллекторного тока и амплитуды напряжения первой гармоники на выходе ГВВ. Базовая модуляция осуществляется при работе с отсечкой коллекторного тока в недонапряженном режиме, когда первая гармоника выходного тока зависит от управляющего напряжения (напряжения смещения или амплитуды входного высокочастотного сигнала). Переход в перенапряженный режим недопустим, поскольку при этом первая гармоника выходного тока почти не зависит от напряжения смещения и амплитуды входного высокочастотного сигнала. Следствием работы в недонапряженном режиме является низкий коэффициент использования коллекторного напряжения и низкий коэффициент полезного действия. Максимальный режим при базовой модуляции необходимо совмещать с критическим. Линейный участок статической модуляционной характеристики получается при углах отсечки от 60⁰ до 120⁰. Вне этого диапазона проявляется значительная нелинейность статической модуляционной характеристики.

Как правило, модуляция на входной электрод производится путем изменения напряжения смещения на базе.

Статическая модуляционная характеристика

I_K1=F(E_б)

при (U_mб, Е_К, R_ое)=const.

Ориентировочно статическую модуляционную характеристику можно считать линейной, проходящей через две точки:

точку отсечки коллекторного тока I_K1=0 при E_б=E_бзапир;

точку максимального режима I_K1=I_K1мах при E_б=E_бмах.

Реальная статическая модуляционная характеристика при модуляции на входной электрод определяется формулой

I_K1=S_эффU_mбg₁(q)

где q - высокочастотный угол отсечки

cosq_мах=(E¹_б - E_бмах)/U_mб

S_эфф - крутизна транзистора на рабочей частоте (определяется, исходя из значений параметров I_K1, U_mб, для максимального угла отсечки q_мах).

S_эфф=I_K1/(U_mбg₁(q_Вмах)

Порядок расчета модулируемого каскада с базовой 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:

Р_~мах=К_пзР_~н(1+m)²/h_к,

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

h_к - коэффициент полезного действия выходного контура (если модулируемый каскад является выходным, то знаменатель выражения необходимо еще домножить на коэффициент полезного действия выходного фидера, соединяющего каскад с антенной).

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 (для угла отсечки 120⁰). В результате энергетического расчета вычисляем значения входных и выходных токов, напряжений и мощностей и коэффициента полезного действия.

4) Производим энергетический расчет каскада для режимов несущей (для угла отсечки 90⁰) и режима минимума (для угла отсечки 60⁰). В результате энергетического расчета вычисляем значения входных и выходных токов, напряжений, потребляемых, выходных и рассеиваемых мощностей и коэффициента полезного действия.