Базовая модуляция

При базовой модуляции смещением (рис.12, а) напряжение смещения Е_б изменяется по закону модулирующего сигнала U_Ω cosΩ t

E_б = Е_бн+U_Ω cosΩ t.

Суммарное напряжение на базе

U_б = Е_бн + U_Ω cosΩ t + U_бcosω ₀t.

В процессе модуляции изменяются как амплитуда импульса коллекторного тока, так и угол отсечки θ (рис.2.5).

Рис.2.5. Формирование статической модуляционной характеристики при базовой модуляции смещением

 

При большом напряжении смещения Е_б (положение 3 на рис.2.5) угол отсечки равен 180⁰ и не зависит от напряжения смещения Е_б. Относительно линейная зависимость I_к1(E_б) получается в недонапряженном режиме при углах отсечки θ = 60⁰…120⁰, т.е между точками 1 и 3 на рис. 2.5. В пиковой точке СМХ (максимальный режим, соответствующий точке 3 на рис.2.5) генератор рассчитывается в граничном или слегка недонапряженном режиме. Используя кусочно-линейную аппроксимацию ВАХ АЭ, можно получить аналитическое выражение для СМХ:

I_к1 = i_кmax α ₁(θ).

Таблица и графики коэффициентов разложения для косинусоидального импульса даны в прил. 1 и 2.

Как видно из рис.2.5, статическая модуляционная характеристика нелинейна и имеет S-образную форму. Для того чтобы нелинейные искажения модулирующего сигнала были низкими, а энергетический показатель генератора по возможности высоким, угол отсечки θ в максимальном режиме выбирается 110...120°. В этом случае СМХ имеет симметричный вид и четные гармоники в огибающей АМ - сигнала будут минимальными.

Для анализа энергетических показателей АМ-генераторов обычно упрощают рабочую часть СМХ, пренебрегая их нижним загибом, мало влияющим на энергетические соотношения. Соответственно реальные СМХ заменяют отрезками прямых, показанными на рис. 2.6. В этом случае соотношения для расчета мощностей и КПД получаются простыми и наглядными

 

P_0max = E_кI_к0max = P_0н(1+m);

P_1max = 0, 5I_к1²R_эк = P_1н(1+m)²;

P_кн = P_0н–P_1н;

η _н = P_1н/P_0н = η _max(1+m).

 

Рис.2.6. Упрощенные модуляционные характеристики

 

Расчет мощности, рассеиваемой коллектором, необходимо проверять в режиме несущей частоты. В силу низкого КПД базовая модуляция оказывается энергетически неэффективной.

Так как работа генератора при рассматриваемом способе модуляции происходит в недонапряженном режиме, то уровень базовых токов мал, что обуславливает малую мощность модулятора. Следует учитывать, что нагрузкой модулятора служит цепь базы модулируемого каскада, по которой протекает постоянная составляющая базового тока, изменяющаяся с изменением коэффициента модуляции m по нелинейному закону и носящая вентильный характер. Это обуславливает возникновение нелинейных искажений модулирующего сигнала непосредственно на базе транзистора. Для уменьшения нелинейных искажений необходимо уменьшать выходное сопротивление модулятора и снижать величину базового тока. Выходная мощность модулятора определяется исходя из значения базового тока в максимальном режиме

Р_мод = 0, 5U_мод I_{б0мод.max}.

Для устранения эффекта базовой демодуляции, возникающего при автоматическом смещении, и уменьшения нелинейных искажений, напряжение смещения должно быть фиксированным.