- •Глава 1. НАЗНАЧЕНИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ, ПАРАМЕТРЫ РАДИОПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ
- •Классификация радиопередатчиков
- •Требования к передатчикам
- •Контрольные вопросы
- •Контрольные вопросы.
- •Аппроксимация статических характеристик электронных ламп
- •Аппроксимация статических характеристик биполярных транзисторов
- •Аппроксимация статических характеристик полевых транзисторов
- •Контрольные вопросы.
- •Упражнения
- •Глава 4. ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫХОДНОГО ТОКА ГЕНЕРАТОРА С ВНЕШНИМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ
- •Контрольные вопросы.
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 6. ГАРМОНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КОСИНУСОИДАЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ
- •Коэффициенты разложения косинусоидальных импульсов
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 7. РАСЧЕТЫ РЕЖИМОВ ГЕНЕРАТОРОВ С ВНЕШНИМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ
- •Выбор угла отсечки и напряженности режима ГВВ
- •Нагрузочные характеристики ГВВ
- •Расчеты выходных цепей генератора
- •Расчёт режима анодной цепи лампового ГВВ по заданной мощности Р1 в граничном режиме
- •Расчёт коллекторной цепи транзисторного ГВВ
- •Расчеты входных цепей генераторов
- •Расчет входной цепи лампового ГВВ
- •Расчет входной цепи биполярного транзистора при возбуждении от источника гармонического тока
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 8. СХЕМОТЕХНИКА ГЕНЕРАТОРОВ С ВНЕШНИМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ
- •Схемы питания выходной цепи ГВВ.
- •Последовательная схема питания коллекторной цепи
- •Параллельная схема питания выходной цепи генератора
- •Схемы питания входных цепей
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 9. СЛОЖЕНИЕ МОЩНОСТЕЙ АКТИВНЫХ ПРИБОРОВ
- •Параллельная схема включения активных приборов
- •Двухтактная схема включения АЭ
- •Схемы сложения и деления мощности
- •Классическая мостовая схема
- •Контрольные вопросы.
- •Глава 10. УСТРОЙСТВА СВЯЗИ ВЫХОДНЫХ КАСКАДОВ ПЕРЕДАТЧИКОВ С НАГРУЗКОЙ
- •Узкополосные согласующие устройства
- •Пример расчета элементов Г- образного четырехполюсника.
- •П- образный четырехполюсник как трансформатор сопротивлений
- •Широкополосные согласующие устройства.
- •Фильтры гармоник широкополосных согласующих устройств.
- •Широкополосные трансформаторы
- •Широкополосные трансформаторы с магнитной связью
- •Трансформаторы на отрезках линий
- •Понятия «продольных» напряжений и токов
- •Использование ферритов для уменьшения продольных токов
- •Трансформаторы с коэффициентами трансформации 1:2 и 1:3
- •ШТЛ с дробным коэффициентом трансформации
- •Контрольные вопросы
- •Глава 11. МЕЖКАСКАДНЫЕ СОГЛАСУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
- •Контрольные вопросы.
- •Глава 12. АВТОГЕНЕРАТОРЫ
- •Общие уравнения автогенераторов
- •Одноконтурные автогенераторы
- •Емкостная трехточка
- •Индуктивная трехточка
- •Условие самовозбуждения автогенератора
- •Автоматическое смещение в автогенераторах
- •Выбор транзистора для автогенераторов
- •Расчет электрического режима автогенератора
- •Расчет колебательной системы
- •Контрольные вопросы
- •Глава 13. СТАБИЛЬНОСТЬ ЧАСТОТЫ АВТОГЕНЕРАТОРА
- •Эталонность контура
- •Основные дестабилизирующие факторы
- •Влияние нестабильных фазовых углов на частоту автоколебаний
- •Влияние режима автогенератора на частоту автоколебаний
- •Контрольные вопросы
- •Глава 14. КВАРЦЕВЫЕ АВТОГЕНЕРАТОРЫ
- •Схема замещения кварцевого резонатора.
- •Осцилляторные схемы автогенераторов с кварцем
- •Осцилляторные схемы автогенераторов, работающие на механических гармониках кварца
- •Автогенераторы, использующие последовательный резонанс кварца
- •Контрольные вопросы
- •Глава 15. ВОЗБУДИТЕЛИ РАДИОПЕРЕДАТЧИКОВ
- •Требования к синтезаторам
- •Пассивные некогерентные синтезаторы
- •Синтезатор с идентичными декадами
- •Синтезаторы с использованием косвенного метода синтеза сетки дискретных частот
- •Фазовые шумы синтезатора с ФАПЧ
- •Контрольные вопросы
- •Глава 16. ПЕРЕДАТЧИКИ С АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
- •Модуляция смещением
- •Порядок расчета ГВВ при модуляции смещением
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 17. АНОДНАЯ (КОЛЛЕКТОРНАЯ) МОДУЛЯЦИЯ
- •Порядок расчета генератора при анодной модуляции.
- •Контрольные вопросы
- •Глава 18. ОДНОПОЛОСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ
- •Элементы формирователей однополосного сигнала
- •Балансные модуляторы
- •Полосовые фильтры основной селекции
- •Структурные схемы однополосных передатчиков
- •Особенности усиления сигналов ОБП
- •Способы повышения КПД усилителей ОБП
- •Контрольные вопросы
- •Глава 19. УГЛОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ
- •Общие характеристики угловой модуляции
- •Частотная модуляция
- •Управители частоты
- •Варикап как частотный модулятор
- •Нелинейные искажения при ЧМ
- •Фазовая модуляция
- •Контрольные вопросы
- •Глава 20. ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ
- •Основные параметры импульсного сигнала
- •Импульсные модуляторы с частичным разрядом емкости
- •Процесс формирования фронта и спада напряжения на генераторной лампе
- •Формирование плоской части импульса
- •Заряд накопительной емкости через индуктивность
- •Импульсные модуляторы с тиратронным коммутатором
- •Формирование импульса напряжения отрезком длинной линии
- •Расчет элементов цепочечного эквивалента линии
- •Колебательный способ заряда емкостей ЭЛ
- •Контрольные вопросы
- •БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
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