Файл: Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет.pdf

6.АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ

6.1. ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время амплитудная модуляция (AM) как вид управления колебаниями высокой частоты распростра­ нена довольно широко. Транзисторные передатчики с AM используются как в диапазонах гектометровых и декаметровых волн (например, для связи на море, / = 1,5-^-25 МГц [1]), так и в диапазоне метровых волн (самолетные тран­

чения связи в походных условиях (/ = 50 МГц [3,4]) и в по­ движных радиостанциях самого различного назначения у = 804-106 МГц [5]).

Транзисторные передатчики с AM, как правило, исполь­ зуются в тех системах связи, где главными являются тре­ бования простоты и надежности конструкции и не столь важным оказывается высокое качество передачи. При AM более простыми, чем при частотной модуляции (ЧМ), полу­ чаются приемные устройства. При наличии многих абонен­ тов приема это кроме увеличения надежности работы ведет также к существенному выигрышу в стоимости всей систе­ мы [6].

Из всех способов осуществления амплитудной модуляции [7] в транзисторных передатчиках применяется в основном модуляция на коллектор и усиление модулированных ко­ лебаний. Положительным качеством первого способа являет­ ся высокий коэффициент полезного действия (к. п. д.) высо­ кочастотных каскадов. К достоинству второго способа от­ носится его универсальность по отношению к усилению как AM колебаний, так и колебаний ЧМ и однополосного сиг­ нала, что позволяет один и тот же передатчик использовать при различных режимах работы.

и тем самым линеаризует модуляционную характеристику и облегчает тепловой режим предоконечного каскада [12]. Это особенно важно при работе на высоких частотах, когда коэффициент усиления по мощности (Кр) выходного каскада невелик.

Надо отметить, что на высоких частотах, как правило, не только оконечный, но и предоконечный каскад работает в режиме максимального значения Кр. В этом случае его

ПреВоконечньнІ Оконечный

I . J

Модулятор

Рис. 6.1. Схема выходных каскадов передатчика при коллекторной

модуляции.

выходная мощность слабо зависит от сопротивления на­ грузки, и поэтому мощность, поступающую в оконечный каскад, можно считать примерно постоянной. Кроме того, при сильной связи предоконечного каскада с оконечным промежуточный контур должен иметь высокий к. п. д., чтобы Кр оставался максимальным.

Предположим теперь, что модулирующее напряжение подается на базу оконечного каскада. В процессе модуля­ ции изменяется его входное сопротивление, что свидетель­ ствует (при постоянстве входной мощности) об изменении амплитуды напряжения или тока входного сигнала. Это снижает эффективность базовой модуляции на высоких ча­ стотах. К тому же, существование у ВЧ транзисторов ве­ личины допустимого пробивного напряжения по эмиттер-

ному переходу накладывает дополнительные ограничения на применение базовой модуляции.

По названным причинам базовую модуляцию можно рекомендовать лишь для низкочастотных транзисторных передатчиков (/ < 10 МГц), у которых коэффициент уси­ ления по мощности Кг велик и промежуточные контуры могут работать с низким к. п. д.

При дальнейшем изложении материала будем рассмат­ ривать только коллекторную модуляцию и модуляцию из­ менением связи.

6.3.РЕЖИМ ОКОНЕЧНОГО КАСКАДА ПЕРЕДАТЧИКА

6.3.1. Коллекторная модуляция

Режим высокочастотного генератора при амплитудной модуляции рассчитывается в основном так же, как и при отсутствии модуляции, и при расчете можно пользоваться материалами гл. 1. Здесь же остановимся только на неко­ торых особенностях расчета.

При модуляции важным показателем качества передачи является линейность модуляционной характеристики. Под

зования ключевого или близкого к нему режима [15J. Имен­ но этот режим будем считать целесообразным для обеспе­ чения возможно большей линейности модуляционной харак­ теристики. Емкость коллекторного контура в этом случае определяется из соотношения (1.85). Если режим не клю­ чевой, линейность модуляционной характеристики обеспе­ чивается при минимальной емкости С к (см. рис. 6.1). При отсутствии дополнительной емкости, включенной парал­ лельно выходу транзистора, во временной зависимости кол­ лекторного напряжения в области малых напряжений наблюдается некоторое уплощение [16, 17], что благо­ приятствует эффекту линеаризации модуляционных ха­ рактеристик.

Как уже упоминалось, при коллекторной AM целесооб­ разно применять подмодуляцию. Относительная глубина подмодуляции предоконечного каскада /И п р е д //И с точки зрения линейности модуляционной характеристики не долж­ на быть ни слишком малой (в этом случае наблюдается вы­ пуклость модуляционной характеристики), ни слишком большой (в этом случае модуляционная характеристика имеет вогнутость). На практике хорошие результаты полу­

Заметим, что при применении однотипных транзисторов в оконечном и предоконечном каскадах и при питании этих каскадов от одного источника выбор сравнительно малой относительной глубины подмодуляции /Идред/М = 0,5 приводит к заметному недоиспользованию транзистора по

значения КР И к. п. д. Поэтому в тех случаях, когда к линей­ ности модуляционной характеристики жестких требований

Мцред/М = 1 [1]. Последнее позволяет реализовать наивы­ годнейшие режимы в двух последних каскадах при питании их от одного источника и устраняет необходимость делать отвод от вторичной обмотки модуляционного трансфор­ матора.

Следует отметить, что коллекторную модуляцию весьма удобно применять в маломощных приемопередатчиках (при мощности в антенне Ра до 100—200 мВт), когда в ка­

для передатчика требуется отдельный модулятор, что свя­ зано с определенными неудобствами. Кроме того, при боль­ ших мощностях встает вопрос о к. п. д. модулятора и о его влиянии на общий к. п. д. передатчика. Для повышения к. п. д. модулятора необходимо увеличивать к. п. д. модуля­ ционного трансформатора г|т по сравнению с т ] т « 0,7 при малых мощностях 118], что приводит к нежелательному уве­ личению габаритов трансформатора*'. Устранить эти ус­ ложнения можно при использовании реактивного модуля­ тора на варикапе.