Передатчик с амплитудной модуляцией. Схемы ламповых передатчиков с амплитудной модуляцией. Генераторы с фильтрами на ПАВ. Передатчик с импульсной модуляцией

9. ПЕРЕДЙТЧИК С АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

9.1. Общие сведения

Сигналом называется меняющаяся во времени физическая величина U(t), отображающая сообщение. Сигналу U(t) соответствует спектральная плотностьg(w):

Если длительность сигнала во времени Т конечна, то ее спектр S(jw) занимает есконечный  интервал  частот.  Реальные  сигналы всегда ограничены во  времени.  Обычно y  используемых  радиотехнических  сигналов  основная  часть   энергии спектра сосредоточена в полосе частот малой по сравнению с fo.

Занимаемая полоса частот - полоса, в которой  сосредоточено 95% - 97% энергии сигнала. При полосе частот П<<fо сигнал близок к гармоническому и его в этом случае можно записать:

                                                     (1)

Если ,то  такие  сигналы  называются  узкополосными,

этими сигналами будем заниматься.

Если β>>1 - широкополосные сигналы. Применение их позволяет резко увеличить помехоустойчивость системы.

В зависимости от того, какой параметр в выражении (1) меняется различают AM и УМ. Выбор вида модуляции зависит от требований, предъявляемых к передатчику.

Будем рассматривать только гармонический модулирующий сигнал:

Также будем считать, что связь U(t) и S(t) линейная , в этом случае AM сигнал запишем:

 , где :        - индекс амплитудной модуляции .

Uн – напряжение несущей .

При AM:  , соотношение . Спектр колебания AM сигнала имеет вид:

Рис.  9.1.1.

На рис.9.1.1 изображена модуляция при гармоническом сигнале. Если модуляция происходила каким-то спектром частот,  то   спектр АМ (рис.9. 1.2)

Рис.9.1.2.

 - полоса занимаемых частоты.

Рассмотрим характеристики AM сигнала:

1. динамические характеристики

2. статические характеристики.

Динамические характеристики - зависимость глубины модуляции от частоты модулирующего сигнала (рис.9.1.3).

Рис.9.1.3.

Статическая модуляционная характеристика -  зависимость выходного напряжения от модулирующего напряжения.

При AM различают режим молчания (несущей), максимальный режим и минимальный режим.

Амплитуда сигнала в:

максимальном режиме U(t)max = Uh (1 + m)

минимальном режиме U(t)min = Um (1 - m).

Т.е. в максимальном режиме амплитуда AM сигнала при m=l достигает 2U_H, а в минимальном режиме - стремится к нулю.

Выражение для мощностей:

При AM средняя мощность увеличивается на  за счёт боковых составляющих. Проанализируем максимальный режим: m=1, Рmах=4Р_Н .

AM можно осуществить в любом каскаде, работающим в режиме усиления. Рассмотрим полупроводниковые модуляторы и способы осуществления АМ. В полупроводниковом модуляторе различают два вида простой модуляции:

1. модуляция смешением .

2. модуляция изменением напряжения на коллекторе.

Кроме того, существует комбинированная модуляция.

9.2 Модуляция смещением

В модулирующем каскаде напряжение смещения  изменяется в соответствии с передаваемым сообщением:

где Есм.н - напряжение смещения номинальное.

На рис.9.2.1  представлена схема модулирующего каскада на транзисторе.

Рис.9.2.1.

Lбл - для того, чтобы напряжение несущей частоты (ВЧ)не попадало на источник модулирующего сигнала. Сопротивление Lбл должно быть велико для напряжения несущей частоты и мало для напряжения модулирующей частоты.

Сбл - шунтирует напряжение источника. Сопротивление Сбл для частоты несущего колебания должно быть мало.

Здесь невозможно применение автоматического смещения.

Процессы, которые происходят при модуляции смещением удобно рассматривать при помощи статических модуляционных характеристик, которые представляют собой зависимость основных параметров усилителя мощности от Есм.

(Iк1, Iкo, P1, Po,η) = f(Ecm), при этом Ек, Ubx, Рн постоянны; Iкo, Iк1, при изменении Есм, пропорциональны величинам

Получить 100% неискажённую модуляцию коллекторного тока Iк не удаётся. Нарисуем аппроксимированные характеристики Iкo,Iк1 от Есм (рис 9.2.2):

Рис.9.2.2.

Зная как меняются токи можно построить зависимости мощности по первой гармонике, постоянной мощности, мощности рассеяния и КПД (рис. 9. 2. 3).

Рис.9.2.3.

Для полного использования AЭ по мощности рекомендуется максимальный режим (выбираем критический). Режим молчания выбираем по середине линейного участка статической характеристики.

КПД меняется в течении периода модулирующего сигнала:

При модуляции смещением наибольшая мощность рассеивается в режиме молчания. В передатчиках с модуляцией смещения низкий КПД и в основном используются в телевидении и маломощных связных передатчиках. В передатчиках с модуляцией смещением за счёт нелинейных искажений m не выбирается. В процессе модуляции меняется угол отсечки, следовательно, режим сугубо нелинейный.

9.3. Коллекторная модуляция

На коллекторе должно присутствовать три напряжения: напряжение несущей частоты, модулирующее напряжение и напряжение питания. В процессе модуляции за счёт присутствия модулирующего напряжения изменяется напряжение питания:

Схема коллекторной модуляции показана на рис.9.3.1.

Рис.9.3.1.

где Lбл2 - для развязки по ВЧ источника модулирующих колебаний; Ск1, Ск2, Ск3 - ёмкости нагрузки.

Выясним особенности работы AЭ с помощью статических характеристик (рис. 9.3.2):

Рис.9.3.2.