Г.Б.Белоцерковский
"ОСНОВЫ РАДИОТЕХНИКИ И АНТЕННЫ"
часть I, "Основы радиотехники"
М.; "Советское радио", 1969г.

ГЛАВА X

НЕЛИНЕЙНЫЕ И ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КОЛЕБАНИЙ. БОРЬБА С ПОМЕХАМИ

62. 

Амплитудная модуляция

Модуляция может осуществляться воздействием управляющего сигнала на автогенератор несущей частоты или на усилитель этих колебаний. На практике чаще используется второй метод, который и описывается в этом параграфе.

На вход модулируемого усилителя поступают напряжения несущей частоты и управляющего сигнала , а на выходе нужно получить высокочастотное напряжение (ток), амплитуда которого изменяется по закону управляющего сигнала.

Если суммарное напряжение u = u1 + uy усиливается лампой с прямолинейной характеристикой вида ia = a0 + a1u, то анодный ток равен

 

Как и следовало ожидать, в линейной системе с постоянными параметрами никакой модуляции не происходит: спектр полученного тока содержит составляющие только тех частот , которые имеются в спектре входного напряжения, а токов боковых частот в спектре нет.

Поставим усилительную лампу в нелинейный режим, дополнив рабочую часть характеристики квадратичным членом a2u2. Тогда

 

Нагрузкой модулируемого усилителя служит параллельный контур, настроенный в резонанс на несущую частоту . Благодаря этому на выходе схемы из множества составляющих анодного тока используются только те, которые выражаются слагаемыми с множителем :

 

где Ia1m = a1U0m - амплитуда первой гармоники анодного тока;

- коэффициент модуляции.

Умножив ток первой гармоники a1 на входное сопротивление контура для этого тока Rвх, получим напряжение на контуре uк с амплитудой Uкm = Ia1m·Rвх:

 

Сопоставляя данное выражение с выражением (5), убеждаемся в том, что оно соответствует АМ колебаниям. Это позволяет сделать следующие выводы:

  1. Амплитудная модуляция возможна, если модулируемый усилитель работает в нелинейном режиме.
  2. Весь спектр АМ колебаний получается за счет умножения двух функций: и . Следовательно, процесс амплитудной модуляции заключается в перемножении входных напряжений, имеющих несущую частоту и частоту управляющего сигнала . Заметим, что такой эффект дает квадратичный член a2u2 характеристики усилителя.
  3. В спектре анодного тока содержится много лишних составляющих, их еще больше при наличии в характеристике членов более высокой степени напряжения u, чем вторая. Значит, нагрузкой усилителя должен быть фильтр (колебательный контур) с полосой пропускания, равной ширине спектра выходного радиосигнала схемы модуляции.

На рис.10.1 показана практическая схема амплитудной модуляции. Напряжение на управлющей сетке ug лампы модулируемого усилителя Л равно сумме трех напряжений: несущего сигнала u1 с частотой , которое снимается с катушки связи Lсв с возбудителем; управляющего сигнала uy с частотой , которое поступает от модулятора (УНЧ), и исходного напряжения смещения Эg0. Конденсатор Cбл небольшой емкости (около 1000 пф) служит для замыкания токов высокой частоты, минуя источники смещения и управляющего сигнала. В анодной цепи включены контур LC, настроенный на несущую частоту, и источник питания с высокочастотным фильтром LфCф.

Рис. 10.1. Принципиальная схема сеточной амплитудной модуляции.

Изменением управляющего сигнала за один период высокой частоты можно пренебречь, ибо . Это позволяет считать, что роль управляющего напряжения сводится к перемещению рабочей точки по характеристике лампы путем изменения напряжения смещения Эg относительно начального значения Эg0.

Когда лампа работает только на линейной части характеристики как показано на рис.10.2,a, то среднее значение анодного тока Ia0 повторяет изменения управляющего сигнала, а амплитуда первой гармоники Ia1m остается постоянной, т.е. модуляции мет. Если же использовать нижний сгиб характеристики (рис.10.2,б), подчиняющийся квадратичному закону , то приращения анодного тока будут различными в положительный и отрицательный полупериоды как несущей , так и низкой частоты и амплитуда тока Ia1m окажется промодулированной управляющим сигналом (см. нижнюю временную диаграмму справа).

Рис. 10.2. Диаграммы работы модулируемого усилителя в случае использования линейного режима (а), квадратичной характеристики (6) и режима с отсечкой анодного тока (в).

Крутизна квадратичной характеристики анодного тока линейна:

 

т.е. пропорциональна напряжению ug. Это позволяет считать, что по отношению к входному напряжению несущей частоты данный усилитель линейный с переменным параметром (крутизной) S.

Ограничивая рабочую область характеристики ее нижним сгибом, нельзя получить большую колебательную мощность и высокий к.п.д. Более выгодные энергетические соотношения получаются, если лампа усилителя работает с отсечкой анодного тока и достигает критического режима (рис.10.2,в).

Тогда максимумы импульсов анодного тока Ia макс следуют за изменениями напряжения смещения Эg. Соответственно изменяется амплитуда первой гармоники анодного тока . Здесь сказывается также непостоянство коэффициента , вызванное некоторым изменением угла отсечки .

Зависимость Ia1m от напряжения смещения на управляющей сетке Эg при постоянной амплитуде возбуждения U0m называется статической модуляционной характеристикой (рис. 10.3). Так как напряжение Эg изменяется по закону изменения напряжения управляющего сигнала, модуляционная характеристика позволяет судить о соответствии между изменениями амплитуд модулированного и управляющего сигналов.

Рис. 10.3. Статическая модуляционная характеристика.

На прямолинейном участке модуляционной характеристики искажений нет. Значительные искажения наблюдаются, как показывает рис. 10.3, при переходе в перенапряженный режим, где из-за больших сеточных токов увеличение амплитуды первой гармоники анодного тока Ia1m замедляется и даже возможно понижение ее, т.е. в данном случае режим генератора должен быть недонапряженным с отсечкой анодного тока.

Мы рассмотрели схему сеточной модуляции. Если же управляющий сигнал подается на экранную сетку, защитную сетку или анод, то схема модуляции называется соответственно экранной, пентодной или анодной.

В этой главе:
62. Амплитудная модуляция
63. Детектирование АМ сигналов
64. Преобразование частоты
65. Общие сведения о параметрических системах
66. Синхронный детектор
67. Параметрический генератор
68. Радиопомехи
69. Методы повышения помехоустойчивости
ДИНАМО-МАШИНА - походное зарядное устройство!

До пяти минут связи хватает подзарядки мобильного телефона если вращать ручку динамо-машины в течение...

Удобная почтовая доставка не только по России...

 
Более 3000 типов оригинальных аккумуляторов...

...для смартфонов и мобильных телефонов LG, Samsung, Motorola, Nokia, Sony Ericsson и др.

Доставка почтой, курьером...

webmaster@radio-1895.ru