5.4.4. Усиление амплитудно-модулированных колебаний

Усиление амплитудно-модулированных колебаний используется в радиопередающих устройствах, построенных по структурной схеме с модуляцией на низком уровне мощности. В этом режиме работают все усилители, находящиеся за модулируемым каскадом.

При этом глубина АМ может изменяться при прохождении через усилительные каскады, что зависит от их режимов работы (положения напряжения смещения по отношению к напряжению отсечки).

При напряжении смещения меньшем напряжения отсечки выходной ток появляется, если амплитуда высокочастотного напряжения возбуждения превышает минимальное значение, равное разнице этих напряжений, при этом транзистор начинает открываться. В случае дальнейшего увеличения напряжения возбуждения возрастает по закону, близкому к линейному, до точки критического режима. При этом угол отсечки меняется от нуля до значения, близкого к 90°.

При напряжении смещения равном напряжению отсечки характеристика выходит из нулевой точки, угол отсечки при изменении амплитуды напряжения возбуждения остается неизменным и равным 90°.

При напряжении смещения большем напряжения отсечки работа каскада начинается в линейном режиме и поэтому модуляционная характеристика выходит из начала координат. По мере увеличения входного напряжения наступает момент, когда появляется отсечка коллекторного тока и крутизна модуляционной характеристики начинает падать от 180° до значения, близкого к 90°.

Модуляционные характеристики наиболее линейны при угле отсечки 90°, когда при изменении входного напряжения угол отсечки не меняется, и токи линейно возрастают с увеличением напряжения возбуждения. Это позволяет усиливать модулированные колебания с наименьшими искажениями без изменения глубины модуляции.

В случае если напряжение смещения меньше напряжения отсечки характеристики обладают меньшей линейностью, однако работа усилителя в такой режиме позволяет увеличить глубину модуляции амплитудно-модулированного колебания на выходе каскада по отношению к его значению на входе. Такой вид модуляционной характеристики позволяет изменять коллекторный ток от нулевого до максимального значения, т.е. дает значение коэффициента модуляции на выходе равное единице при коэффициенте модуляции на входе равном

В случае если напряжение смещения больше напряжения отсечки, то глубина модуляции амплитудно-модулированного колебания на выходе каскада по отношению к его значению на входе уменьшается. Недостатком режима усиления АМ колебаний являются плохая энергетика и низкий кпд, связанный с необходимостью работать в недонапряженном режиме.

5.4.5 Комбинированная модуляция

Работа в перенапряженном режиме при коллекторной модуляции, хотя и позволяет существенно повысить КПД каскада, однако обладает и рядом недостатков. К ним относятся - недостаточная линейность модуляционной характеристики и значительная паразитная модуляция входной проводимости модулируемого каскада, приводящая к периодической растройке цепи согласования между выходным (модулируемым каскадом) и предвыходным каскадами. Последнее вызывает модуляцию активной и реактивной составляющих сопротивления коллекторной нагрузки предвыходного каскада, причем изменение реактивной составляющей коллекторной нагрузки сопровождается паразитной фазовой модуляцией, которая в ряде случаев является недопустимой. Для ее устранения приходится уменьшать связь между каскадами, что снижает коэффициент передачи по мощности всего передатчика.

Поскольку оптимальные параметры каскад усиления по мощности имеет в критическом режиме, то если в модулируемом каскаде при изменении коллекторного напряжения поддерживать постоянной напряженность режима, оставляя его критическим, то характеристики модулируемого каскада существенно улучшатся. Обеспечить постоянную, равную критической, напряженность режима, можно, если синхронно с модуляцией коллекторного напряжения, изменять амплитуду напряжения возбуждения. Это достигается одновременной модуляцией коллекторных напряжений выходного и предварительного каскадов, при которой постоянно выполняется условие критического режима. Для получения оптимального режима на всем периоде модулирующего колебания необходимо обеспечить постоянное значение угла отсечки, что возможно при угле отсечки, равном 90°.

При комбинированной модуляции напряженность режима остается постоянной, что обеспечивает высокие и постоянные КПД и коэффициент передачи по мощности, а также постоянное входное сопротивление модулируемого каскада, т.е. малый уровень паразитной фазовой модуляции.

Отличием статических модуляционных характеристик при комбинированной модуляции от соответствующих зависимостей для коллекторной модуляции является высокая линейность, что связано с выбором параметров схемы, при которых при любых модулирующих напряжениях напряженность режима транзистора остается постоянной и равной критической.