Исследование амплитудной модуляции в транзисторных генераторах (Лабораторная работа № 2), страница 2

Таким образом, вся полезная информация о передаваемом сигнале содержится в боковых составляющих. Из выражений (8),(10) видно, что при m=1 мощность двух боковых составляющих в 2 раза меньше  и в 3 раз меньше .При уменьшении m до 0,5 амплитуды боковых составляющих равны , т.е. уменьшатся в 2 раза, а мощность боковых частот уменьшится в 2² = 4 раза. Поэтому AM энергетически невыгодна.

Выбор транзистора (лампы) модулируемого каскада следует осуществлять исходя из мощности в максимальном режиме: , т.е. номинальная мощность активного элемента используется слабо.

О пригодности ВЧ генератора для AM можно судить по его статическим модуляционным характеристикам (СМХ). СМХ - это зависимости тока в выходном контуре, его первой гармоники, постоянной составляющей, колебательной мощности или КПД от одного из напряжений: напряжения питания коллектора (анода), напряжения смещения базовой (сеточной) цепи, амплитуды напряжения возбуждения – при простой AM или от одновременного изменения двух или трех параметров при комбинированной AM. Статическими эти характеристики называются потому, что они снимаются при отсутствии модулирующего напряжения: .

СМХ ВЧ генератора с AM не учитывают зависимости его качественных и энергетических показателей от нелинейности входного сопротивления модулируемого генератора, от частоты модулирующего сигнала Ω. Эти важнейшие зависимости позволяет исследовать динамическая модуляционная характеристика (ДМХ), т.е. зависимость коэффициента глубины модуляции mот амплитуды модулирующего напряжения U при постоянном значении Ω(амплитудная ДМХ) или частоты Ωпри постоянной амплитуде  (частотная ДМХ).

Чем более линейны модуляционные характеристики, тем выше качество модуляции, т.е. тем ближе форма огибающей модулированного ВЧ колебания к форме модулирующего напряжения и меньше уровень нелинейных искажений. Качество модуляции или передачи АМ сигнала через тракт характеризуется коэффициентом гармоник:

                                                (11)

где    ,  – значения составляющих с частотами 2Ω, ЗΩ в спектре выходного AM сигнала.

Значение К_г регламентируется требованиями стандартов.  Так для радиовещательного передатчика с АМ по ГОСТ в полосе частот Гц при , а при  — .

В зависимости от того, на какой электрод подается модулирующее напряжение, различают следующие виды AM: базовую (сеточную), коллекторную (анодную) и комбинированную.

Модуляция на входной электрод, т.е. на базу (сетку), может осуществляться изменением напряжения смещения или возбуждения, т.е. усиления AM колебаний. Схема базовой модуляции смещением изображена на рис.4.

Рисунок 4

Сигнал низкой частоты поступает в цепь смещения. В режиме несущей (телефонный режим) напряжение смещения равно Е_ст. При модуляции Е_с меняется по закону

                                                (12)

Суммарное напряжение на базе (управляющей сетке) равно

                                      (13)

Анализ СМХ при модуляции смещением показывает, что для получения малых нелинейных искажений необходимо:

– исходную рабочую точку выбирать на середине линейного участка СМХ;

– амплитуда модулирующего сигнала не должна выходить за пределы линейного участка СМХ;

– режим работы модулируемого генератора в процессе модуляции все время остается недонапряженным, максимальный режим выбирается критическим для полного использования АЭ по мощности;

– угол отсечки в максимальном режиме выбирают в пределах .

Поскольку реальные СМХ нелинейны, при низком уровне нелинейных искажений коэффициент модуляции m не превышает .

Основными недостатками модуляции смещением являются:

– низкая эффективность использования АЭ.  Номинальная мощность P_ном транзистора (лампы) превышает мощность режима несущей в (1+m)² раз, а используется она только в течение очень коротких промежутков времени - во время максимумов модулирующего напряжения;