Структурные и принципиальные схемы осуществления амплитудной модуляции

 

Структурные и принципиальные схемы осуществления амплитудной модуляции.

Различают модулятор и модуляционное устройство.

Модуляционное устройство – устройство, которое вырабатывает модулирующее напряжение, управляющее изменением информационного

параметра ВЧ колебания. В РПдУ СС с АМ таким устройством обычно является УЗЧ, который усиливает сигнал, например с микрофона.

Модулятор – устройство, в котором непосредственно осуществляется модуляция.

Рассмотрим процесс АМ с точки зрения теории ГВВ. При осуществлении АМ необходимо обеспечить линейную зависимость изменения амплитуды первой гармоники тока на выходе каскада от амплитуды модулирующего напряжения. Изменение амплитуды тока осуществляется изменением одного из параметров выходного каскада (ВК).

Для ламповых ВК на триоде различают способы осуществления АМ:

Сеточная модуляция смещением.

Модуляция внешним возбуждением.

Анодная модуляция.

Модуляция изменением величины сопротивления нагрузки.

Кроме названных способов осуществляют комбинированные способы (двойная модуляция), например, анодно-сеточная модуляция.

Для транзисторных ВК различают способы осуществления АМ:

Базовая модуляция смещением.

Модуляция возбуждением.

Коллекторная модуляция.

Наибольшее применение находят коллекторная и коллекторно-базовая модуляции.

Качество амплитудной модуляции оценивается модуляционными характеристиками (статистическими и динамическими), коэффициентом нелинейных искажений и артикуляцией.

Статическая модуляционная характеристика представляет собой зависимость первой гармоники тока (анодного/коллекторного) от изменения постоянного напряжения на электроде, по которому производится модуляция. Например, при сеточной модуляции смещением изменяется напряжение смещения на управляющей сетке Ес(t) и статическая модуляционная характеристика имеет вид, показанный на рис.

По статическим модуляционным характеристикам выбирают исходный режим работы модулируемого каскада для обеспечения наименьших нелинейных искажений.

Динамические модуляционные характеристики (амплитудная и частотная) позволяют оценить качество модуляции в реальных условиях - при воздействии на модулируемый каскад переменного модулирующего напряжения UW.

Амплитудной динамической модуляционной характеристикой называют зависимость коэффициента модуляции от амплитуды модулирующего напряжения m = ¦(UW) при заданной частоте модуляции (обычно при F = 400 Гц). Типичный вид такой характеристики изображен на рис.

Амплитудная динамическая модуляционная характеристика снимается для положительного и отрицательного полупериодов модулирующего напряжения UW, т.е. снимаются m+ = ¦(UW) и m- = ¦(UW). Совпадение m+ и m- говорит о симметричности модуляции, а следовательно, о малых нелинейных искажениях.

Частотной динамической модуляционной характеристикой называют зависимость коэффициента модуляции от частоты модулирующего напряжения m = ¦(W) при заданной амплитуде этого напряжения. Один из примеров подобных характеристик приведен на рис.

 

 

где А - амплитуда соответствующих гармоник тока или напряжения в спектре огибающей сигнала после модуляции.

У радиовещательных станций КНИ равен (1...2%), у служебных - до 15%.

Артикуляция (разборчивость) определяется отношением числа правильно принятых слов к общему числу переданных слов. Артикуляция дает итоговую оценку качества работы передатчика.

Анализ модуляции смещением проведем применительно к ламповому модулятору.

 

 

импульсы анодного тока будут линейно нарастать по амплитуде, т.е. при модуляции напряжением смещения изменяется угол отсечки и амплитуда импульсов анодного тока.

На рис. показана статическая модуляционная характеристика Ia1 = f (Ec), и характеристика Iao = f (Ec). По этим характеристикам выбирается начальное напряжение смещения, т.е. значение Ес в режиме молчания (без модуляции).

Если напряжение смещения изменять по гармоническому закону, то результирующее напряжение на сетке лампы будет

ес = Ec+UWcosWt + Uсcoswt.

В результате огибающая импульсов анодного тока также будет изменяться по гармоническому закону, а напряжение на выходном контуре будет иметь вид АМ колебаний.

Можно показать, что косинус угла отсечки в пределах изменения угла q = 40...110° пропорционален напряжению смещения (первая гармоника анодного тока также линейно связана с cos(θ): Ia1 = SUc(1- cos(θ))α1). Следовательно, в

указанных пределах между Ia1 и напряжением смещения существует линейная зависимость, позволяющая проиводить неискаженную модуляцию.

Для нормальной работы модулятора номинальная полезная мощность активного элемента (лампы, транзистора) должна быть не менее мощности Рmax

Рном ³ Рmax = Р(1+m)2.

Максимальное значение мощности потребляемой от источника питания

Ро max = Iао max Еа = Ро(1+ m). (15)

Тогда коэффициент полезного действия в максимальном режиме