6.1.2. Базова ( затворна,сіткова) амплітудна модуляція.

Для здійснення амплітудної модуляції модульована напруга вводиться в коло живлення одного чи кількох електродів електронного приладу, В залежності від того, на який електрод подається модулююча напруга, відрізняють такі види амплітудної модуляції : базову (затворну, сіткову), колекторну (стокову, анодну), амплітудну моду­ляцію на другий затвор (екранну сітку), на антидинатронну сітку. Якщо керуюча напруга вводиться на кілька електродів, то така амплітудна модуляція називається комбінованою.

Як правило, амплітудна модуляція здійснюється в проміжних чи кінцевих каскадах радіопередавача шляхом подачі модулюючої напруги на відповідний електрод активного елемента ГЗЗ.

При базовій (затворній,сітковій) амплітудній модуляції керую­ча напруга подається на базу чи перший затвор транзистора або ке­руючу (першу) сітку лампи.

При амплітудній модуляції основною характеристикою є так зва­на статична модуляційна характеристика (СМХ) - залежність вихідно­го струму активного елемента від напруги електрода, на який подаєть­ся модулююча напруга. Для базової (затворної, сіткової) амплітудної модуляції - це залежність , , тобто, це фактично перехідна характеристика (мал. 6.2).

Мал. 6.2. Статична модуляційна характеристика при базовій (затворній, сітковій) модуляції.

Для одержання амплітудної модуляції в транзисторі (лампі) використовується та ділянка статичної модуляційної характеристики, де вона лінійна . З СМХ (мал. 6.2) видно, що це відповідає недонапружному режиму роботи транзистора (лампи) в схемі ГЗЗ.

Крім СМХ, іноді приводяться і інші характеристики при амплітудній модуляції. До них відносяться амплітудна характеристика (мал. 6.3а) - залежність глибини модуляції від величини керуючої напруги І частотна характеристика (мал. 6.3б) - залежність глибини модуляції від частоти модулюючого сигналу .

Мал. 6.3. Амплітудна і частотна характеристики при амплітудній модуляції.

Амплітудна характеристика має лінійну ділянку, при якій повинна бути використана відповідна амплітуда модулюючої напруги для уникнен­ня спотворень форми АМ-коливання. По частотній характеристиці визна­чаються частотні спотворення, частіше всього обумовлені частотними властивостями модулятора радіопередавача, тому ця характеристика іден­тична тій, яку має аперіодичний підсилювач.

Практична схема, наприклад, базової амплітудної модуляції приведена на мал. 6.4а. В цій схемі напруга модулюючого сигналу U_Ω подається на базу біполярного транзистора VT1, на якому зібрана схема ГЗЗ, від схеми модулятора на VT2 , яка представляє трансфор­маторний каскад. Одночасно на базу транзистора ГЗЗ подається сигнал несучої частоти U_ω

В схемі ГЗЗ використане збудження через індуктивно зв'язані катушки і послідовне колекторне живлення. В коло колектора VТ1 частково ввімкнений паралельний контур L_к C_к ( нагадаємо, що при недонапруженому режимі роботи транзистора його опір R_ер повинен бути невеликим), який настроєний на несучу частоту ω і має смугу пропускання для неспотвореної передачі АМ-сигналу (мал. 6.4б).

Мал. 6.4. Практична схема базової амплітудної модуляції і графіки, які поясняють

роботу схеми.

Дуже важливим при амплітудній модуляції є вибір режиму роботи . транзистора. При режимі коливань і роду (лінійний режим транзистора без відсічки струму) амплітудну модуляцію, як буде показано нижче, одержати неможливо. Приведені на мал. 6.4в графіки напруг і струмів доводять це. Якщо визначити напругу U_бе як графічну суму Е_зм, U_ω і U_Ω одержимо графік напруги U_бе , де фактично напру­гою зміщення для U_ω є сума напруг Е_зм і U_Ω. Якщо використаний режим коливань і роду, то струм і_к буде без спотворень, повторювати напругу U_бе . Цей струм, протікаючи по контуру L_kC_K , який настроєний на ω_рез = ω₁,буде виділяти лише струм з частотою ω) оскільки частота модулюючого сигналу Ω розташована далеко, за межами резонансної характеристики, тому падіння напруги U_ком = і_к R_ер по суті напругою несучої частоти.

Амплітудна модуляція можлива при використанні режимів коливань II роду з відсічкою струму. Для цього в схемі потрібно лише зменшити Е_зм (мал. 6.5а).

Мал. 6.5. Одержання амплітудної модуляції в режимі коливань II роду.

Подача напруги U_бе на вхід біполярного транзистора в цьому, режимі при відсічці базового (а, відповідно, і колекторного) струму приводить до появи струму, який представляє собою імпульси синусоїдального струму, амплітуди яких змінюються по закону модулюючої напруги (мал. 6.5б). Цей струм представляє собою періодичну функцію, де є перша гармоніка, яка дорівнює І₁=α₁ I_m , тобто, залежить від кута відсічки струму і коефіцієнта розкладання Берга по першій гармоніці α₁ , а також від амплітуди імпульсу I_m . Оскільки контур L_kC_к настроєний на частоту першої гармоніки ω і на цій частоті має активний опір R_ер , то падіння напруги на ньому U_конт=І₁ R_ер по формі є амплітудномодульованим коливанням (мал. 6.5в). Пояснюється це тим, що перша гармоніка - це синусоїдальний сигнал, амплітуда якого (амплітуда як позитивна, так і негативна) змінюється пропорціонально амплітуді мпульса I_m.

З малюнка 6.5а видно, що одночасно з амплітудою імпульса I_m в широких межах змінюється і кут відсічки струму θ . Лінійна залежність I₁ від α₁ вимагає, щоб α₁ змінювався пропор­ціонально. Для цього потрібно, щоб кут відсічки θ при амплітуд­ній модуляції не перевищував 120° (див. мал. 2.8), де практично лінійна залежність α₁ від θ дотримується.

Цей метод одержання амплітудної модуляції називають іноді методом зміни напруги зміщення транзистора, що відповідає дійсності, оскільки зміною напруги зміщення досягається відсічка вихід­ного струму по закону модулюючої напруги U_Ω . Тому в схемі (мал. 6.4а) використовується блокуючий конденсатор С_блΩ для закорочення джерела зміщення по модулюючій частоті Ω. і конденсатор С_блω

для закорочення вторинної обмотки модулюючого трансформа­тора по високій частоті ω . При подачі U_ω через розділювальний конденсатор С_д подача модулюючої напруги U_Ω здійснюється так, як показано на мал. 6.6а.

Мал. 6.6. Схема затворної амплітудної модуляції.

Напруга зміщення Е_зм через вторинну обмотку модулюючого транс­форматора Т1 загороджуючий дросель L_др подається на затвор польового транзистора VT1 такої величини, щоб реалізувати коливання ІІ роду (мал. 6.6б). Подача звукової частоти U_Ω приводить до зміни напруги зміщення ПТ, відсічки стокового струму, появи імпульсів, ампліту­да яких змінюється по закону зміни амплітуди модулюючої напруги U_Ω. . Паралельний контур L_kC_к, настроєний на несучу частоту ω, виді­ляє першу гармоніку струму, що й спричиняє появі на його виході АМ-коливання. З схемі ГЗЗ може бути використана паралельна схема жив­лення стокового кола. Перевагою базової (затворної, сіткової) амплітудної модуляції є те, що керуюча напруга U_Ω подається на базу (затвор, сітку) і не потребує великої потужності Р_Ω , оскільки електрод активного елементу чутливий і не споживає потужності. До недоліків цього методу одержання АМ-коливання відноситься низька ефективність використання активного елементу при недонапруженому режимі і низький коефіцієнт корисної дії.