UΩ=mEкТ (см. рисунок 7.8)Рисунок 7.8 – Коллекторная модуляция При этом постоянная составляющая начнёт меняться в соответствии со звуковым сигналом. Амплитуда звуковой составляющей коллекторного тока составит IΩ=m·Iк0Т. Таким образом, для осуществления коллекторной модуляции в коллекторную цепь генератора необходимо подать звуковой сигнал, мощность которого составитРΩ=0,5·IΩ·UΩ=0,5m2Iк0Т·EкТ = 0,5m2·Р0Т (7.10)При m=1, РΩ=0,5·Р0Т ; таким образом модуляционное устройство передатчика должно будет обеспечить звуковую мощность сравнимую с мощностью потребляемой генератором.Зависимость колебательной мощности от амплитуды звукового напряжения определена выражением (7.6), где m, при линейной модуляции, согласно (7.3) пропорционален UΩ . Поскольку к.п.д. генератора при коллекторной модуляции не зависит от Eк, для потребляемой мощности и мощности потерь на коллекторе получим выражения аналогичные (7.6) (7.11) (7.12)Если в схему генератора включить прибор, измеряющий ток нагрузки, то он покажет среднее за период модуляции значение, которое определится очевидным выражением (7.13)Графики динамических модуляционных характеристик коллекторной модуляции представлены на рисунке 7.9.Сравнивая (7.11) и (7.10), можно сделать вывод, что непосредственно от источника питания генератор потребляет мощность Р0Т , а остальную часть от модулятора, т.е. Р0ср= Р0Т + РΩ.Рисунок 7.9 – Динамические модуляционные характеристикигенератора с коллекторной модуляцией При анодной модуляции ламповых генераторов, благодаря высокому и постоянному электронному к.п.д., а также способности генераторных ламп кратковременно выдерживать значительные перегрузки по напряжению и току, стало возможным форсирование генератора по мощности в максимальной точке статической модуляционной характеристики. На практике генераторные лампы при анодной модуляции форсируют в 2 раза по напряжению и в 1,5 ÷ 2 раз по току. Таким образом, от генераторной лампы при анодной модуляции можно получить мощность в 3 ÷ 4 раза больше номинальной (паспортной). При этом напряжение источника питания
ЕаТ выбирается равным номинальному ЕаN.Транзисторные генераторы, в отличие от ламповых, не могут быть форсированы, т.к. транзистор не допускает даже кратковременных перегрузок, как по напряжению, так и по току. Более того, для обеспечения надежной работы генератора, номинальная мощность транзистора выбирается, как правило, с некоторым запасом по отношению к пиковой мощности. Напряжение источника питания в этом случае составляет не более 1/4 от максимально допустимого значения коллекторного напряжения (екдоп). Эта особенность транзисторного генератора иллюстрируется волновой диаграммой на рисунке 7.10.Рисунок 7.10 – Волновая диаграмма коллекторной модуляциитранзисторного генератораОриентировочно напряжение источника питания Ек= ЕкТ выбирается следующим образом (7.14)На рисунке 7.11 приведена принципиальна схема анодно-экранной модуляции с двухтактным модулятором класса «В» Рисунок 7.11 – Схема анодно-экранной модуляции Мощный модулятор собран на лампах V2, V3 и представляет собой двухтактный усилитель мощности звуковой частоты, работающий с углом отсечки 900 в недонапряженном режиме. Это позволяет получить относительно высокий электронный к.п.д. и линейную амплитудную характеристику. Для обеспечения требований ГОСТ на электроакустические показатели модулируемого генератора, в схему модулятора включаются цепи отрицательной обратной связи (на схеме не показаны).Звуковой сигнал через трансформатор поступает на модуляционный дроссель Lм , складывается с напряжением источника питания Еа, и модулирует генератор по анодной цепи. Чтобы исключить подмагничивание трансформатора постоянным анодным током генератора, используется параллельная схема питания анодной цепи генератора с помощью модуляционного дросселя Lм и разделительного конденсатора Срм. Опасность подмагничивания стального сердечника трансформатора постоянным током заключается в появлении нелинейных искажений сигнала. Искажения возникают вследствие смещения рабочей точки (Но), в область насыщения на характеристике трансформатора, отражающей зависимость магнитной индукции
В от напряженности магнитного поля Н (график а на рисунке 7.12 ).Рисунок 7.12 – Характеристики намагничивания трансформатора Аналогичное явление должно проявляться и в модуляционном дросселе, поэтому в сердечнике дросселя делается зазор, увеличивающий сопротивление магнитному потоку. В результате характеристика намагничивания сердечника дросселя принимает форму графика б. Протяжённость линейного участка увеличивается, и искажения исчезают.Введение зазора в сердечник трансформатора крайне не желательно, т.к. при этом увеличивается индуктивность рассеяния и сокращается полоса пропускания трансформатора. Кроме того, пришлось бы увеличивать объём сердечника для сохранения прежнего значения индуктивности холостого хода.Индуктивности рассеяния модуляционного трансформатора ( Ls) могут привести к существенной неравномерности амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) модулятора в области верхних звуковых частот. Для нечётных гармоник, которые проходят через трансформатор, индуктивности рассеяния совместно с конденсаторами Сбл и Ср (их ёмкость достаточно велика) образуют контур, резонансная частота ωн которого обычно лежит в пределах 20 – 50 кГц. В результате на частотах близких к частоте ωн в трансформаторе возникают перенапряжения, способные привести к пробою его обмоток. Для исключения такой ситуации, параллельно первичным полуобмоткам трансформатора включаются конденсаторы С, которые совместно с индуктивностями рассеяния и ёмкостью Сбл+Ср образуют звено фильтра нижних частот (ФНЧ), нагруженного на генератор, Сопротивление нагрузки, которое генератор оказывает для модулятора Rм= ЕкТ/ Iк0Т. Соответствующим подбором емкостей С выравнивается АЧХ фильтра до частоты среза, которая должна обеспечить прохождение основных частот звукового сигнала и эффективное подавление гармоник за её пределами.Аналогичная картина возникает и для четных гармоник, которые в двухтактном усилителе синфазны и не проходят через трансформатор. Для четных гармоник индуктивности рассеяния трансформатора включены параллельно и также параллельно включены конденсаторы С. В результате образуется контур с резонансной частотой
При высокой добротности этого контура за счёт четных гармоник в трансформаторе также могут возникнуть перенапряжения. Для исключения таких последствий в схему включается дополнительный резистор Rд, который снижает добротность паразитного контура. Поскольку этот резистор включён в общий провод двухтактной схемы, он не влияет на работу усилителя на частотах звукового сигнала, и поглощает только мощность четных гармоник.Модуляция по цепи экранирующей сетки осуществляется от отдельной вторичной обмотки. В этом случае применяется последовательная схема питания экранирующей сетки, т.к. потребляемый ею от источника ток значительно меньше анодного и не может вызвать значительного подмагничивания модуляционного трансформатора.Следует отметить особенность включения разделительного конденсатора Срм, имеющего значительную ёмкость и габариты.Он обязательно должен быть заземлён, т.к. при включении его в не заземленный конец обмотки трансформатора его паразитная ёмкость на землю будет шунтировать вторичную обмотку и вызовет «завал» АЧХ в области верхних звуковых частот. Более подробно с особенностями мощных ламповых модуляторов можно ознакомиться в [11].На рисунке 7.13 приведен в качестве примера один из вариантов комбинированной коллекторной модуляции транзисторного генератора.Рисунок 7.13 – Схема коллекторной модуляцииВ качестве модулятора в этой схеме использован эмиттерный повторитель на транзисторе VT1. Коллекторная модуляция осуществляется сразу на два высокочастотных каскада. В выходной ступени применена комбинированная коллекторная модуляция, а в предварительном – простая, с меньшим коэффициентом модуляции (см. рисунок 7.13). Нагрузка эмиттерного повторителя образована коллекторной цепью VT3 и резистором R1, с которого часть напряжения (Ек/)подается для модуляции предварительного каскада.Подводя итог проведенному исследованию, отметим, что коллекторная (анодная, стоковая) модуляция обеспечивает высокие энергетические и электроакустические показатели. В месте с тем, основным недостатком коллекторной модуляции является необходимость мощного модулятора (сравнимого по мощности с модулируемым генератором), что в конечном счёте приводит к снижению надежности устройства в целом.
⇐ Предыдущая35363738394041424344Следующая ⇒
В усилительном тракте передатчика, где первичная амплитудная модуляция осуществляется в возбудителе, или в одном из предварительных каскадов, все последующие ступени работают в режиме усиления модулированных колебаний (
УМК). Такой режим можно определить и как модуляция напряжением возбуждения
Uу. Статические модуляционные характеристики при модуляции возбуждением представляют собой зависимость показателей режима модулируемого генератора от амплитуды возбуждения. Для первой гармоники коллекторного тока искомые зависимости уже получены нами в разделе 5.2 (см. рисунок 5.6). Из них следует, что линейная модуляция возможна лишь для двух углов отсечки коллекторного тока
θ=900 и
θ=1800. Однако при
θ=1800к.п.д. генератора не превышает 50% и такой режим может быть использован только в маломощных каскадах, потребляемая мощность которых составляет лишь незначительную часть от общей мощности, потребляемой генераторным устройством в целом. При этом номинальная мощность
АЭ должна быть выбрана с большим запасом, т.к. тепловые потери на коллекторе будут превышать колебательную мощность. ; и при
η < 0,5, Рк > Р1В мощных генераторах при модуляции возбуждением целесообразно использовать только угол отсечки
θ=900.Семейство статических модуляционных харктеристик (СМХ) при усилении модулированных колебаний представлено на рисунке 7.14. Поскольку ток коллектора зависит от управляющего напряжения только в недонапряженном режиме, импульс коллекторного тока во всех точках
СМХ сохраняет косинусоидальную форму. При использовании
θ=900постоянная составляющая тока коллектора (
Iко)изменяется пропорционально току первой гармоники (
Iк1). Поскольку
Uк = Iк1·
Rк , зависимость коллекторного напряжения от амплитуды напряжения возбуждения также будет подобна зависимости
Iк1=f(Uу).Рисунок 7.14 – Статические модуляционные характеристики