41. Базовый модулятор.

В целом схема является нелинейным усилителем высокой частоты с резонансным контуром L₁, C₄ в коллекторной цепи. На базу транзистора через элементы связи и развязки (фильтры) подаются: постоянное напряжение смещения с потенциометра R₃, напряжение несущей частоты U₁=S_Н(t) от генератора высокочастотных сигналов, на частоту которого настроен резонансный контур L₁, C₄, и через трансформатор Тр управляющее (модулирующее) напряжение U₂=S_С(t) низкой частоты, причем всегда справедливо неравенство ₀>>. Обсудим назначение элементов схемы и порядок их номинальных значений. С₁ – разделительный конденсатор, предназначенный для передачи на базу транзистора VT без заметного ослабления высокочастотного напряжения U₁. В то же время, эта емкость препятствует попаданию на низкоомный выход генератора высокой частоты низкочастотного управляющего напряжения U₂, а также постоянного напряжения смещения U_бэ, подаваемого на базу транзистора с помощью потенциометра R₃. Конденсатор С₂ является элементом фильтра низких частот. В идеальном случае он должен обеспечивать короткое замыкание для напряжения несущей частоты ₀ в точке соединения элементов R₁ и С₂ и иметь большое сопротивление для низкочастотного управляющего сигнала. Это возможно, если выполняются следующие соотношения (4.32) и (4.33).

К онденсатор С₃ является шунтирующим элементом по высокой частоте ₀ и должен обеспечивать короткое замыкание для несущей частоты между клеммами источника питания Е_п. Для низкочастотного управляющего сигнала аналогичную функцию выполняют электролитические конденсаторы блока питания. Резистор R₂ служит для ограничения тока коллектора, а также для создания отрицательной обратной связи по постоянной и переменной составляющим коллекторного тока, что повышает температурную стабильность работы каскада и устраняет склонность последнего к самовозбуждению. В рассматриваемой схеме для получения АМ сигнала используется нелинейная зависимость i_к=f(U_бэ). На вход резонансного усилителя, собранного на транзисторе VT, одновременно подаются два переменных напряжения: через разделительную емкость С₁ напряжение несущей частоты ₀ и через трансформатор Тр напряжение модулирующего сигнала частотой . Необходимое для нормальной работы в заданном режиме постоянное смещение на базу транзистора задается делителем напряжения R₃, R₄. Переменное напряжение на входе усилителя представляет собой сумму двух гармонических напряжений (4.34). Для осуществления модуляции необходимо выбирать рабочую точку на нелинейном участке характеристики i_к=f(U_бэ). Пусть рабочий участок характеристики аппроксимируется полиномом второй степени (4.35), где a и b – некоторые постоянные коэффициенты. Подставив соотношение (4.34) в выражение (4.35), найдем спектральный состав коллекторного тока i_к=i_к0+a(U₀cos₀t+Ucost)+b(U₀cos₀t+Ucost)²= +аU₀cos₀t+i_+ ₊i_2+bU₀Ucos(₀+)t+bU₀Ucos(₀–)t. Так как резонансный контур, образованный емкостью C₄ и катушками , настроен на частоту ₀, а его полоса пропускания равна =2, то резонанс токов в нем в основном обусловлен составляющими с частотами ₀, (₀+), (₀–). Тогда, обозначив комплексное сопротивление контура через Z, для получим

Это амплитудно-модулированное напряжение с коэффициентом модуляции m=2bU/a. Величина U должна быть такой, чтобы выполнялось соотношение m=2bU/a<1. При выводе последней формулы предполагалась независимость комплексного сопротивления Z от частоты  в полосе пропускания контура. На практике такая зависимость может иметь место, что приводит к некоторым частотным искажениям и, как следствие, к уменьшению коэффициента модуляции на высоких частотах. Для оптимального режима работы схемы, представленной на рис. 4.12, необходимо обеспечить выбор рабочей точки на середине линейного участка модуляционной характеристики (точка А на рис. 4.13 а), представляющей собой зависимость амплитуды первой гармоники i_m1 коллекторного тока от величины смещения U_бэ при U₂=0. Амплитуду сигнала сообщения при этом выбирают такой, чтобы величина смещения U_бэ во время работы схемы не выходила за пределы линейного участка модуляционной характеристики. Для получения высокого кпд этой схемы напряжения U₁ и U₂ берут достаточно большими и обеспечивают также незначительную величину тока покоя i_кп. Резонансный усилитель при этом работает в режиме с отсечкой тока, что позволяет характеристику i_к=f(U_бэ) представить в виде кусочно-линейной функции (рис. 4.13 б). Амплитуды соответствующих импульсов коллекторного тока являются функцией модулирующего напряжения частотой . Это ведет к изменению амплитуды первой гармоники, а, следовательно, и к изменению амплитуды напряжения на колебательном контуре.