Расчет каскадов с амплитудной модуляцией

Амплитудная модуляция осуществляется в последних каскадах тракта усиления изменением напряжения питания или смещения.

Амплитудная модуляция изменением напряжения питания (коллекторная модуляция). В этом случае используются статическая модуляционная характеристика и временные зависимости и .

Первоначально рассчитываем максимальный режим, учитывая при этом, что = . Расчет ведем при следующих условиях [8, 18]:

· Для ПТ форма управляющего напряжения гармоническая;

· Для мощных БТформа управляющего заряда гармоническая.

Как и при расчете УМ, угол отсечки импульсов коллекторного тока выбираем в пределах 60… .

Так как для рабочего участка статической модуляционной характеристики справедливо равенство = и при модуляции (t)= (1+mcos Ω t), где = . Отсюда m= / . Напряжение питания выбирается из соотношения < .

После расчета максимального режима вычисляем = /(1+m) и определяем амплитуду модулирующего сигнала, подводим к коллектору, .

Проверку условия проводим для транзисторов в максимальном режиме.

В процессе модуляции средний за период ВЧ коллекторный ток изменяется от 0 до пропорционально , что определяет требования к мощности усилителя НЧ, так как , то амплитуда НЧ колебаний коллекторного тока . Тогда мощность, потребляемая от усилителя, . При мощность модулятора в режиме «молчания».

Рис. 1. Схема амплитудного модулятора при модуляции напряжением питания

Возможные принципиальные схемы транзисторного УМ с коллекторной модуляцией показаны на рис. 14.1. Модулирующее напряжение подается в коллекторную цепь высокочастотного каскада с помощью трансформатора, который, с одной стороны, развязывает цепи питания модулятора и генератора, а с другой – согласовывает выход модулятора УМ. В процессе модуляции оконечный высокочастотный каскад работает в критическом и перенапряженном режиме.

Достоинства коллекторной модуляции:

· АЭ в модуляторе работает в энергетически выгодном перенапряженном режиме, в связи, с чем модуляцию можно осуществлять в выходном каскаде радиопередатчика;

· Все предшествующие модулятору каскады радиопередатчика используются в наиболее выгодном граничном режиме.

Недостатки коллекторной модуляции:

· Необходимость применения УНЧ примерно такой же мощности, что и выходной ВЧ каскад;

· Для выполнения равенства m=1 требуется сильно перенапряженный режим для АЭ, что ведет к уменьшению коэффициента усиления по мощности и увеличению нелинейных искажений (открывание коллекторного перехода при малых );

· Для транзисторных модуляторов необходимо применение пониженного (в два раза по сравнению с УМ) постоянного напряжения питания, т.е. недогрузка транзистора по мощности.

Большинство отмеченных недостатков устраняется, если применить комбинированную модуляцию, т.е. наряду с изменением напряжения питания использовать автосмещение или осуществлять коллекторную модуляцию в оконечном и предоконечном каскадах усиления мощности (рис.2). При втором способе необходимо учитывать, что расчет оконечного каскада уселения следует проводить для режима усиления модулированных колебаний.

Пример. Рассчитать режим работы транзистора в модуляторе при комбинированной модуляции. Несущая частота , выходная мощность в режиме молчания , максимальная глубина модуляции m=1.

Колебательная мощность в максимальном режиме . Выбираем транзистор. Способный рассеивать мощность такого же порядка. Например, КТ903, для которого . Параметры транзистора: ; ; ; ;

Рис.2. Схема амплитудной модуляции в предоконечном и оконечном каскадах усиления мощности

Расчет модулятора при комбинированной модуляции осуществляется так же, как и в случае модуляции питающего напряжения. Для расчета используем метод управляющего заряда. Рассчитаем максимальный энергетический режим. Коллекторное напряжение в максимальном режиме устанавливаем, исходя из условия .Пусть . Расчет выполняем в порядке, принятом при расчете режима мощного биполярного транзистора. В результате получаем: Θ = ; ; Ƞ =60, 6%; = 30 нГн;

Условия и выполняются.

Необходимое постоянное напряжение на эмиттерном переходе обеспечивается подачей фиксированного смещения и автосмещения на резисторе в цепи смещения базы транзистора.

Напряжение источника коллекторного питания амплитуда модулирующего напряжения на коллекторе .

Постоянная составляющая коллекторного тока в режиме молчания = =0, 44А. Мощность, потребляемая от УНЧ предоконечным каскадом передатчика, поэтому УНЧ должен обеспечить выходную мощность, равную примерно 4 Вт.

Амплитудная модуляция изменением смещения. Зависимость в недонапряженном режиме принимаем линейными от точки запирания где до точки критического режима, а в ПР – постоянными. Тогда:

· Мощность, потребляемая от в цепи коллектора, меняется подобно току

· Мощность пропорциональна и имеет вид параболы;

· Электронный КПД причем коэффициент формы при линейной зависимости токов значение пропорционально

Для работы модулируемого УМ с минимальным искажением номинальная мощность АЭ должна бать не менее мощности в максимальном режиме:

Расчет каскада начнем с максимальной точки, выбрав критический режим и угол отсечки коллекторного тока в пределах 110… - для уменьшения не линейных искажений. В результате расчета определяют:

· В режиме «молчания» и

· Напряжение сигнала информации

· Мощность, потребляемую от модулятора, где амплитуда 1-й гармоники звуковой составляющей входного тока,

Мощность невелика – она составляет несколько процентов от В этом достоинство модуляции смещением, поэтому ее обычно реализуют в одном из маломощных каскадов радиопередатчика.

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 678 9 10 11 Следующая ⇒