2.7. Усиление обп сигнала в двухканальном усилителе (схема Кана)

Получение малого уровня нелинейных искажений в ВЧ усилителях мощности является сложной технической задачей, связанной к тому же со снижением КПД радиопередатчика. В схеме двухканального усилителя удается разрешить данную проблему путем раздельного усиления двух сигналов, один из которых содержит информацию о фазовой модуляции, другой - о амплитудной.

Канал 1

ОБП сигнал

\

и амплитудной

В канале 1 усиливается ВЧ сигнал с постоянной амплитудой, содержащий информацию о фазовой модуляции. Постоянство амплитуды сигнала обеспечивается в канале с помощью включенного на его входе амплитудного ограничителя. В канале 2 амплитудным детектором выделяется амплитуда, огибающая высокочастотное колебание. Поэтому усиливается только амплитуда огибающей т.е. низкочастотный сигнал, содержащий информацию об амплитудной модуляции. После усиления до требуемой величины мощности сигналы с выходов обоих каналов перемножаются, вновь образуя сигнал ОБП.

2.8. Методы формирования однополосного сигнала.

Для формирования однополосного сигнала в настоящее время имеется много различных методов. Мы рассмотрим два из них:

1. Фильтровой;

2. Фазокомпенсационный.

2.8.1. Фильтровой метод.

При высокой несущей частоте в ряде случаев возникают определенные трудности выделения только одной боковой полосы.

Действительно, если, например, нижняя граница спектра передаваемого звукового сигнала равна 200Гц, то нижняя и верхняя боковые полосы будут удалены друг от друга на 400 Гц.

При несущей частоте, например, 10мГц, это составит 0,004%.

Разделение столь близко расположенных полос с помощью, даже, весьма совершенных, кварцевых фильтров в этом диапазоне частот чрезвычайно сложно. Чтобы обойти эту трудность, обычно используют промежуточное преобразование частоты за счёт применения дополнительного генератора, частота которого отличается от модулирующей не более, чем на долю процента. В этом случае блок – схема формирования однополосного сигнала фильтровым методом имеет вид:

Для того, чтобы пояснить принцип работы схемы при фильтровом методе формирования ОБП сигнала рассмотрим схему простейшего балансного модулятора. Схема балансного модулятора имеет вид, приведённый ниже:

Сб – шунтирует обмотки по несущей частоте ωН. Предположим, что нелинейные элементы Д1 и Д2 имеют одинаковые характеристики ia = a0 + a1U + a2U2 + … , (2.1) где U – действующее на элементах напряжение.

Как видно из рисунка напряжение несущей частоты на оба диода подается в фазе U_H = U_H sinω_Ht, а модулирующее напряжение U_Ω sinΩt – в противофазе.

В случае, когда модулирующий сигнал имеет синусоидальный характер, для напряжений на первом и втором диодах имеют следующие значения:

(2.2)

Подставим U₁ и U₂ из (2.2) в выражение для тока i_a (2.1). Ограничиваясь тремя первыми членами и учитывая, что диоды включены навстречу друг другу, получим для тока, протекающего через контур, следующее выражение: i_k = i_a1 – i_a2 = 2a₁U_Ω sinΩt + 2U_HU_Ω sinΩt•sinω_Ht = 2a₁U_Ω sinΩt +U_HU_Ω[cos(ω_H – Ω)t – cos(ω_H + Ω)t]

Так как выходной контур настроен на высокую частоту, то из последнего выражения видно, что на выходной обмотке Lсв., симметрично связанной с катушкой контура L будет выделяться только верхняя и нижняя боковые частоты. ω_H + Ω и ω_Н – Ω. Т.е, балансный модулятор, в идеальном случае, позволяет на его выходе получить только боковые частоты, без несущей частоты.

Зная работу балансного модулятора, объясним метод формирования однополосного сигнала фильтровым методом.

Основной идеей метода повторной балансной модуляции является искусственное смещение боковых частот с помощью первого генератора на промежуточной частоте.

Согласно блок – схеме на один вход первого балансного модулятора подаётся напряжение звуковой частоты Ω на второй вход - колебания повышенной промежуточной частоты ω_пр.

ω_пр выбирается так, что отношение Ω/ ω_пр измеряется процентами. При таком отношении Ω/ ω_пр фильтрация нерабочей боковой полосы может быть достигнута с помощью полосового фильтра. Таким образом, первый фильтр вырезает одну боковую полосу, в которой

колебания промежуточной частоты подавляются в балансном модуляторе. Пусть первый фильтр выделяет верхнюю боковую полосу U = Uпр + UΩcos(ω + Ω)t .

Затем колебания на частоте (ω_пр + Ω) поступают на один вход второго балансного модулятора, а на второй вход сигнал несущей частоты. В качестве несущей частоты выбираем ω_пр/ω₀ ≥ 0,1 – 0,2 , т.е. ≥ 10 – 20%

На второй фильтр будут подаваться уже боковые полосы с частотами [ω₀ – (ω_пр + Ω)] и [ω₀ + (ω_пр + Ω)]. Отсюда видно, что боковые полосы по частоте после второго балансного модулятора разнесены сильно, поэтому выделение нужной боковой полосы не представляет труда.