7.3 Усиление модулированных колебаний

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=180⁰ к.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 > Р1

В 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=90⁰ постоянная 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

Мощность потребляемая генератором Ро= Iко·Ек изменяется пропорционально Iко, поскольку Ек не зависит от управляющего напряжения.

Колебательная мощность Р1= 0,5IК1² ·Rк и её зависимость от Uу описывается параболой. Мощность тепловых потерь на коллекторе Рк= Ро- Р1 и проходит через максимум вблизи «телефонной точки».

Электронный к.п.д. генератора и поскольку θ=90⁰, γ(θ)- величина постоянная. Таким образом, к.п.д. генератора меняется пропорционально Uк.

Анализируя полученные зависимости можно сделать вывод, что при усилении модулированных колебаний у генератора максимальная мощность тепловых потерь имеет место в режиме «молчания» (при отсутствии модуляции). В отличие от коллекторной модуляции, при УМК генератор работает с низким к.п.д..

Проведём исследование динамических модуляционных характеристик при модуляции возбуждением.

Средняя за период модуляции колебательная мощность меняется не зависимо от способа модуляции

Средняя потребляемая мощность Роср = Iкоср·Ек . Поскольку Iко , меняясь в процессе модуляции по гармоническому закону, в среднем за период остаётся величиной постоянной и равной IкоТ, не зависимо от m, то

Роср = IкоТ·Ек =РоТ и от т также не зависит ( см. рисунок 7.15).

Рисунок 7.15 – Динамические модуляционные характеристики

Средняя мощность тепловых потерь Ркср = РоТ – Р1Т(1+0,5т²) и уменьшается с ростом т за счёт преобразования части мощности тепловых потерь в мощность боковых частот Рб = Р1Т·0,5т².

Всё семейство динамических модуляционных характеристик при УМК представлено на рисунке 7.15.