книги из ГПНТБ / Левичев В.Г. Радиопередающие и радиоприемные устройства [учеб. пособие]

м о л и н е й н о г о у ч а с т к а с т а т и ч е с к о й м о д у л я ц и о н н о й х а р а к т е р и с т и к и

гармоник,

140

Передатчики радиовещательных станций должны работать с

называется зависимость коэффициента модуляции т от модули­

Частотная модуляционная характеристика служит для опре­ деления степени частотных искажений AM сигнала, возникающих из-за неравномерного усиления модулирующих колебаний различ­

модуляции. Поскольку при амплитудной модуляции в спектре

ным процессом, осуществление которого возможно лишь при на­ личии в схеме модулируемого генератора нелинейного элемента. Таким нелинейным элементом чаще всего служит электронная лампа. Она может считаться нелинейной, если работает на нели-

141

нейном участке характеристики или в режиме колебаний второго рода.

Кроме специальных случаев, амплитудная модуляция, основан­ ная на использовании кривизны характеристик ламп, на практике не применяется. Это обусловлено тем, что форма характеристики, а следовательно, и ее нелинейность сильно изменяются в процессе работы лампы, а также при смене ламп. Параметры таких схем модуляции непостоянны, поэтому для осуществления амплитудной модуляции в качестве нелинейного элемента используются лампы, работающие в режиме колебаний второго рода.

а

t б

Рис. 1.113. Принцип амплитудной модуляции смещением на сетке:

В зависимости от цепи лампы, в которую вводится модулирую­ щий сигнал, различают два основных метода (вида) амплитуд­ ной модуляции: сеточную амплитудную модуляцию и анодную ам­ плитудную модуляцию. В основе обоих видов лежит общий прин­ цип, однако модуляционные характеристики, а следовательно, и свойства схем модуляции различного вида неидентичны.

При сеточной модуляции модулирующий сигнал uQ чаще всего вводится в цепь управляющей сетки последовательно с напряже­ нием колебаний несущей частоты ын (рис. 1.113,а). Это вызывает изменение напряжения смещения и, следовательно, изменение угла отсечки и амплитуды импульсов анодного тока (рис. 1.113,6"). Если в анодную цепь лампы включить колебательный контур, на­ строенный на частоту какой-либо гармоники импульсов анодного тока, то на контуре будет выделяться амплитудно-модулирован- ное напряжение с огибающей, изменяющейся по закону модули­ рующего сигнала.

Чаще всего анодный контур настраивается на частоту первой

142

гармоники анодного тока, т. е. на несущую частоту шо, поскольку ток первой гармоники имеет максимальную амплитуду.

При анодной модуляции модулирующий сигнал вводится в схе­ му последовательно с напряжением источника анодного питания (рис. 1.114,а). При этом полное напряжение анодного питания изменяется в соответствии с изменением модулирующего сигнала, а динамическая характеристика лампы смещается то влево! то вправо относительно своего исходного положения, соответствую­ щего е а = £а (рис. 1.114,6). Напряжение запирания лампы и угол отсечки, а следовательно, и амплитуда импульсов анодного тока изменяются при этом по закону модулирующего сигнала.

По такому же закону при этом изменяются и все гармониче­ ские составляющие импульсов анодного тока.

Образование амплитудио-модулированного напряжения на ко­

иногда используют также катодную модуляцию. При катодной модуляции происходит совмещение анодной и сеточной модуля­ ции. Модулирующий сигнал, вводимый последовательно в цепь катода лампы, изменяет одновременно как напряжение смещения, так и напряжение запирания лампы.

Следует отметить, что кроме сеточной модуляции (подачей на­

.143

рующую и на защитную сетки. Принцип модуляции на. защитную сетку подобен принципу модуляции смещением, а модуляция на экранирующую сетку подобна анодной модуляции.

С х е м а с е т о ч н о й м о д у л я ц и и с м е щ е н и е м

Амплитудная модуляция осуществляется в одном из каскадов, включенных после задающего генератора. На рис. 1.115 показана простейшая схема сеточной амплитудной модуляции смещением. Она выполнена с параллельным анодным питанием и индуктив­

ен

Рис. 1.115. простейшая схема се­ точной модуляции смещением

ной связью с антенной. Каскадом, подвергающимся модуляции, является оконечный каскад. При наличии сигнала на вторичной обмотке микрофонного трансформатора возникает модулирующее напряжение и 0 . Оно действует последовательно с напряжением Ее

и изменяет смещение на сетке лампы по закону модулирующего сигнала: eg = Eg + Umo cos Ш.

Напряжение несущей частоты, поступающее от задающего ге­ нератора, и напряжение смещения, изменяющееся по закону мо­ дулирующего сигнала, одновременно прикладываются к участку

Изменение смещения вызывает изменение угла отсечки и измене­ ние амплитуды высокочастотных колебаний анодной цепи в со­ ответствии с модулирующим низкочастотным сигналом.

144

ших отрицательных смещениях угол отсечки анодного тока мал,

анодного тока первой гармоники уменьшается при уменьшении смещения и возникает перегиб статической модуляционной харак­ теристики. Причем если увеличить амплитуду несущих колебаний,

145

колебаний первого рода амплитуда анодного тока не зависит от величины напряжения смещения.

Для получения неискаженной модуляции работа осуществляет­ ся на прямолинейном возрастающем участке модуляционной ха­ рактеристики, т. е. генератор должен работать в недонапряженном режиме, причем на протяжении всего участка должны быть коле­ бания второго рода. Однако работа в недонапряженном режиме приводит к тому, что среднее значение КПД при модуляции со­

Рис. 1.117. Влияние угла отсечки на изменение коэффициента модуляции AM колебаний при усилении

тающего в критическом режиме. Это является недостатком схем сеточной модуляции смещением.

В передатчиках средней и большой мощности (при Р 8 ч - -f-10 вт) модулирующее напряжение, выделяющееся на вторичной обмотке микрофонного трансформатора, оказывается недостаточ­ ным для получения глубокой модуляции. Поэтому в таких пере­ датчиках модулирующий сигнал до подачи на управляющую сетку генераторной лампы предварительно усиливается специальным усилителем низкой частоты—так называемым м о д у л я т о р о м .

Модуляторы, как правило, работают в режиме колебаний вто­ рого рода, что позволяет повысить их КПД. При этом значение коэффициента модуляции остается неизменным после усиления лишь при угле отсечки, равном 90°. Однако при таком угле от­ сечки мал КПД. Поэтому модуляторы чаще работают при мень­ ших углах отсечки — около 50—70°. Кроме увеличения КПД мо­ дулятора при работе с малыми углами отсечки происходит уве­ личение коэффициента модуляции (рис. 1.117), что особенно вы­ годно в случае недостаточно глубокой модуляции в предыдущих каскадах.

146

С х е м ы а н о д н о й м о д у л я ц и й

Принцип анодной модуляции состоит в том, что при изменении анодного напряжения происходит изменение напряжения запира­ ния, угла отсечки и амплитуды импульсов анодного тока. Однако поскольку генераторные лампы имеют малую проницаемость, то влияние анодного напряжения иа угол отсечки в недонапряженном режиме незначительно и статическая модуляционная характе­ ристика (рис. 1.118, а) имеет незначительный наклон. В области

Критический

режим

Рис.. I.I IS. Модуляционные статические характеристики и их исполь­ зование для определения значения анодных токов при модуляции

же перенапряженного режима за счет увеличения сеточного тока анодный ток резко уменьшается и наклон модуляционной харак­ теристики увеличивается. Поэтому при анодной модуляции обыч­ но используют перенапряженный режим, при котором работа осу­ ществляется на нижнем прямолинейном участке OA статической модуляционной характеристики.

Конкретные схемы анодной амплитудной модуляции обычно классифицируют по схеме модулятора, т. е. усилителя низкой ча­ стоты, с которого снимается модулирующий сигнал, вводимый в

анодную цепь модулируемого каскада.

Наиболее широкое применение в передатчиках малой мощно­ сти находят дроссельные модуляторы, в передатчиках средней и большой мощности — различные схемы трансформаторных моду­ ляторов.

147

Следовательно, напряжение е а изменяется во времени по закону

где Imam — амплитуда анодного тока первой гармоники в режиме несущих колебаний (в режиме молчания).

Отсюда амплитуда анодного напряжения

Так как статическая модуляционная характеристика почти пря­ молинейна и проходит через начало координат, можно считать, что глубина модуляции анодного тока равна глубине модуляции напряжения анодного питания, т. е.

^а

Следует отметить, что линейность модуляционной характери­ стики в перенапряженном режиме возрастает при использовании в схеме для получения напряжения смещения ячейки RgCg.

Остановимся на энергетических соотношениях в схемах анод­ ной модуляции. Исходя из формул (1.90) и (1.93) напряжение анодного питания модулируемой лампы изменяется по следую­ щему закону:

Кроме того, из рис. 1.118 следует, что постоянная составляю­ щая анодного тока при модуляции также изменяется с часто­ той Q:

где / а о н — значение постоянной составляющей анодного тока при отсутствии модуляции (в режиме молчания).

Из формул (1.91), (1.92), (1.94) и (1.95) видно, что в процессе анодной модуляции остается неизменным как отношение ампли­ туды первой гармоники к постоянной составляющей анодного тока

148