Выбор схем радиопередатчиков и определение их основных параметров. Расчет усилителей мощности. Расчет умножителей частоты. Расчет модуляторов, страница 56

•                  для мощных БТ форма управляющего заряда гармоническая. Как и при расчете УМ, угол отсечки импульсов коллекторного тока выбираем в пределах .

Так как для рабочего участка статической модуляционной характеристики справедливо равенство и при модуляции , то , где . Отсюда . Напряжение питания выбирается из соотношения .

После расчета максимального режима вычисляем  и определяем амплитуду модулирующего сигнала, подводимого к коллектору, .

Проверку условия  проводим для транзисторов в максимальном режиме.

В процессе модуляции средний за период ВЧ коллекторный ток изменяется от 0 до пропорционально . что определяет требования к мощности усилителя НЧ, так как , то амплитуда НЧ колебаний коллекторного тока . Тогда мощность, потребляемая от усилителя, .При  мощность НЧ усилителя того же порядка, что и колебательная мощность модулятора в режиме «молчания».

Возможные принципиальные схемы транзисторного УМ с коллекторной модуляцией показаны на рис. 5.10 и 14.1. Модулирующее напряжение подается в коллекторную цепь высокочастотного каскада с помощью трансформатора, который, с одной стороны, развязывает цепи питания модулятора и генератора, а с другой — согласовывает выход модулятора с нагрузкой, которую представляет для модулятора УМ. В процессе модуляции оконечный высокочастотный каскад работает в критическом и перенапряженном режимах.

Достоинства   коллекторной   модуляции:

•  АЭ в модуляторе работает в энергетически выгодном перенапряженном режиме, в связи с чем модуляцию можно осуществлять в выходном каскаде радиопередатчика;

•  все предшествующие модулятору каскады радиопередатчика используются в наиболее выгодном граничном режиме. Недостатки коллекторной модуляции:

•  необходимость применения УНЧ примерно такой же мощности, что и выходной ВЧ каскад;

•  для выполнения равенства m = 1 требуется сильно перенапряженный режим для АЭ, что ведет к уменьшению коэффициента усиления по мощности и увеличению нелинейных искажений (открывание коллекторного перехода при малых );

•  для транзисторных модуляторов необходимо применение пониженного (в два раза по сравнению с УМ) постоянного напряжения питания, т.е. недогрузка транзистора по мощности. Большинство отмеченных недостатков устраняется, если применить комбинированную модуляцию, т.е. наряду с изменением напряжения питания использовать автосмещение или осуществлять коллекторную модуляцию в оконечном и предоконечном каскадах усиления мощности (рис. 14.2). При втором способе необходимо учитывать, что расчет оконечного каскада усиления следует проводить для режима усиления модулированных колебаний.

Пример [18]. Рассчитать режим работы транзистора в модуляторе при комбинированной модуляции. Несущая частота =20 МГц, выходная мощность в режиме молчания  Вт, максимальная глубина модуляции т = 1.

Колебательная мощность в максимальном режиме Вт. Выбираем транзистор, способный рассеивать мощность такого же порядка, например, КТ903, для которого  Вт. Параметры транзистора:  В; нГн;  В;  A;  МГц; В = 20;  А/В;  В;  пФ;  пФ.

Расчет модулятора при комбинированной модуляции осуществляется так же, как и в случае модуляции питающего напряжения. Для расчета используем метод управляющего заряда. Рассчитаем максимальный энергетический режим. Коллекторное напряжение в максимальном режиме устанавливаем, исходя из условия < /2. Пусть = 30 В. Расчет выполняем в порядке, принятом при расчете режима мощного биполярного транзистора. В результате получаем:  = 90°; = 2,8 А; = 0,77; = 23,1 В; = 1,4 А; = 0,9 А;  = 16 Вт;  = 10,4 Вт; Р₀ = 26,4 Вт;  = 60,6 %;   Кл; = 16,84 Ом; = -1,6 В; = 0,54 В; = 2,1; = 1 А; = 22 Ом; = 0,1Вт; = 1,7 Вт; = 1,8 Вт; К_Р = 10; = 3,6 Ом; L_BX = 30 нГн;   = 4800 пФ;  = 11 Ом.

Условия и выполняются.

Необходимое постоянное напряжение на эмиттерном переходе обеспечивается подачей фиксированного смещения = 1,5 В и автосмещения на резисторев цепи смещения базы транзистора.

Напряжение источника коллекторного питания = U_nmax/(1+ m) = 15 В, амплитуда модулирующего напряжения на коллекторе =m= 15 В.