книги / Радиопередающие устройства

ций. Первичная модуляция осуществляется в предвыходном кас­ каде. Для снижения мощности модулятора в качестве первичной амплитудной модуляции используется базовая модуляция. Промодулированные по амплитуде радиочастотные колебания посту­ пают на вход оконечного каскада. В выходную цепь оконечного каскада включается элемент автомодуляции, в данной схеме — низкочастотный дроссель LKQ, а в цепь базы — цепочка автосме­ щения Л?бСб.

Физические процессы в схеме протекают следующим образом. Модулирующее напряжение с выхода модулятора, собранного на транзисторе VT3, со вторичной обмотки трансформатора Т1 вво­ дится в цепь базы предоконечного каскада, собранного на тран­ зисторе VT1. В результате напряжение в цепи база — эмиттер из­ меняется по закону изменения модулирующего напряжения. По­ этому в каскаде осуществляется базовая модуляция изменением напряжения смещения.

В контуре, включенном в коллекторную цепь транзистора VT1, выделяется промодулированное напряжение радиочастоты, кото­ рое поступает в цепь базы оконечного каскада, собранного на транзисторе VT2. На низкочастотном дросселе Lea выделяется на­ пряжение модулирующей частоты. Оно оказывается включенным в цепь базы транзистора VT1 последовательно с постоянным на­

пряжения, т. е. оказывается промодулированным.

Изменение напряжения на базе вызывает изменение угла от­ сечки импульса тока коллектора транзистора VT1, а следова­ тельно, и постоянной составляющей коллекторного тока / ко.

Изменяющийся ток коллектора /ко создает на низкочастотном дросселе напряжение модулирующей частоты UQ, которое оказы­

/а.

//ц0

ток слабо зависит от Е с3. При отрицательных значениях Есз про­ исходят значительные изменения анодного тока. Поэтому модуля­ ция на защитную сетку осуществляется при отрицательных на­ пряжениях на защитной сетке. При изменении Ей3 происходит пе­ рераспределение катодного тока между анодом, экранирующей и управляющей сетками (в основном между анодом и экранирующей сеткой). В результате в импульсе анодного тока появляется про­ вал и изменяются значения первой гармоники 7ai и постоянной составляющей анодного тока / ао. Эти зависимости /а1=/(7;сз) и 1ао = 1(Есз) являются статическими модуляционными характеристи­ ками. Они приведены на рис. 5.21,6. По мере уменьшения напря­ жения £сз провал в импульсе анодного тока углубляется, а токи первой и второй сеток растут. Следовательно, при модуляции на защитную сетку генератор работает в перенапряженном режиме в основном по току экранирующей сетки. При определенном зна­ чении Есз лампа запирается и анодный ток становится равным

управляющей и экранирующей сеток, как показано на рис. 5.22. Особенно опасен ток экранирующей сетки, который может привес­ ти к ее перегреву и не позволяет полностью использовать пентод по мощности. А возрастание тока управляющей сетки ведет к увеличению мощности, потребляемой от возбудителя. Эти недос­ татки устраняются в схеме комбинированной модуляции на за­ щитную сетку, приведенной на рис. 5.23. В этой схеме напряжения

где Есю и Е С2 — постоянные напряжения источников питания.

Рис. 5.22. Графики изменения то­ ков управляющей и экранирую­ щей сеток при модуляции на защитную сетку

С увеличением отрицательных значений Е с3 напряжение на эк­ ранирующей сетке понижается, что вызывает уменьшение токов второй и первой сеток / с20 и /сю. В результате мощность, рассеи­ ваемая на экранирующей сетке лампы: Рс2 = £'с2^с2о, в несущем режиме уменьшается и при правильно выбранном сопротивлении Яс2 не превышает допустимую. Ослабляется тепловая перегрузка экранирующей оетки в режиме молчания. Для этой же цели в це­ пи управляющей сетки создается автоматическое смещение за счет сеточного тока, протекающего по цепочке Rc\Cci. Таким об­ разом, в процессе модуляции на защитную сетку изменяются на­ пряжения на экранирующей и на управляющей сетках и постоян­ ные составляющие токов сеток на всем протяжении линейного участка модуляционной характеристики изменяется мало.

Кроме того, применение комбинированных напряжений смеще­ ния обеспечивает линейность модуляционной характеристики.

Рабочую точку на статической модуляционной характеристике выбирают на середине ее линейного участка, так чтобы макси­ мальное напряжение при модуляции £ сзмакС не превышало но­ минального значения Есз номСледовательно, напряжение на за­ щитной сетке в процессе модуляции все время отрицательное и ток в ее цепи не протекает. Поэтому потребляемая от модулятора мощность невелика. При отрицательных напряжениях на защит­ ной сетке модулятор работает как усилитель напряжения, нагруз­ кой которого является емкость блокировочного конденсатора С€3.

Электроные процессы в лампе при модуляции на защитную сетку имеют сходство с процессами при анодной модуляции, а энергетические показатели в анодной цепи подобны показателям при модуляции на управляющую сетку смещением. Среднее зна­ чение КПД выходной цепи получается низким.

Модуляция на защитную сетку применяется в передатчиках ра­ диотелефонной связи. На рис. 5.24 приведена принципиальная схе­ ма амплитудной модуляции на защитные сетки генераторных

В результате напряжения на аноде и на экранирующей сетке изменяются пропорционально напряжениям на аноде Е а и на эк­ ранирующей сетке Е с2 - При синфазном изменении этих напряже­ ний перераспределения токов между анодом и экранирующей сет­ кой не происходит и экранирующая сетка не перегружается. На­ пряженность режима в тетродных и пентодных генераторах оце­ нивается по отношению к экранирующей сетке. При синфазном изменении напряжений на аноде и экранирующей сетке напря­ женность режима по экранирующей сетке практически не меня­ ется.

Напомним, что в триодных генераторах напряженность режима оценивается по отношению к управляющей сетке: недонапряженный режим назван так потому, что сеточный ток мал — сетка не­ догружена, перенапряженный — сетка перегружена.

При анодно-экранной модуляции, как правило, применяется автоматическое сеточное смещение. Поэтому одновременно с из­ менением напряжения на аноде и на экранирующей сетке изменя­ ется напряжение смещения и на управляющей сетке. Таким обра­ зом анодно-экранная модуляция является комбинированной. Под­ бором сопротивления автоматического смещения и гасящего соп­ ротивления можно получить линейную статическую модуляцион­ ную характеристику, как показано на рис. 5.25,6, и обеспечить постоянство режима по напряженности во всех ее точках, т. е. при любом модулирующем напряжении. Чаще всего выбирается граничный режим. Однако анодно-экранная модуляция может осуществляться в любом режиме генератора: как в недонапряженном, так и в перенапряженном. В недонапряженном режиме модуляция происходит в основном по экранирующей сетке, так как анодное напряжение в этом режиме мало влияет на анодный ток. В перенапряженном режиме модуляция в основном анодная, так как напряжение на экранирующей сетке в этом случае мало влияет на анодный ток.

Способность работать в обоих режимах — большое преимуще­ ство анодно-экранной модуляции для маломощных передатчиков, работающих в широком диапазоне частот, режим работы которых может изменяться при перестройке, а также при изменении анод­ ной нагрузки. Это оказывается особенно выгодным для связных передатчиков гражданской авиации. Так, при работе передатчика на подвижном объекте с нормальной антенной режим работы был установлен перенапряженным. При случайном обрыве антенны вносимое ею сопротивление в выходной контур изменилось — уменьшилось. Режим работы генератора оказался недонапряженным. Но модуляция при этом не прекратилась. Уменьшилась толь­ ко мощность излучения. В результате связь не потерялась, а толь­ ко уменьшилась громкость приема. Во многих случаях при этом переходят на телеграфный режим работы и связь поддерживает­ ся. А надежность связи при любых условиях — самое важное для гражданской авиации.

продетектированного сигнала с низкочастотной огибающей высо­ кочастотного сигнала. Схема сравнения собрана на операцион­ ном усилителе 140УД1Б. Работает она следующим образом. В отсутствие модуляции на выходе передатчика действует напря­ жение несущей частоты, которое после детектирования детекто­ рами VD1 и VD2 в ФПЧ 2 через резистор R5 подается положи­ тельной полярностью на вход 9 микросхемы А1 через делитель напряжения R12, R9.

При модуляции на вход 10 микросхемы А1 подается напряже­ ние низкой частоты с нагрузки R10 детектора, выполненного на диоде VD6. Потенциометром R5 на выходах 9 и 10 микросхемы устанавливаются уровни напряжения 1,0 и 0,8. Поэтому АРГМ на­ чинает работать при глубине модуляции 80% и входном напря­ жении 0,25 В.

При появлении пиков амплитуды в низкочастотном сигнале уровень напряжения на входе 10 микросхемы превышает уровень на входе 9. В результате на выходе 5 появляется положительный импульс напряжения, который усиливается каскадом на транзи­ сторе VT4 и подается на фотоэлемент оптрона Е1. Светопоток в оптроне увеличивается, сопротивление фоторезистора уменьшает­ ся, уровень сигнала на входе транзистора VT2 понижается, что ограничивает глубину модуляции. Таким образом достигается сжа­ тие динамического диапазона речи, а значит, повышение средне­ го коэффициента модуляции.

5.10. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОДУЛИРОВАННЫХ КОЛЕБАНИИ МЕТОДОМ КЛИППИРОВАНИЯ

При анализе амплитудно-модулированных колебаний было пока­ зано, что максимальную мощность электронный прибор (лампа, транзистор) отдает в те моменты времени, когда модулирующее напряжение звуковой частоты достигает наибольшего значения. Это наглядно видно из рис. 5.29. Во время разговора напряжение звуковой частоты достигает максимальных значений относительно редко. Большую часть времени разговора напряжение звуковой частоты меньше максимального. Средняя глубина модуляции при этом получается примерно 0,3. Кроме того, часть времени зани­ мают паузы между словами, между предложениями, когда гене­ ратор работает в несущем режиме с низким КПД. Таким образом, модулируемый генератор большую часть времени работает в ре­ жиме, близком к несущему. В результате мощность передатчика используется незначительно, интенсивность боковых частот, несу­ щих информацию, мала, установочная мощность электронных при­ боров используется далеко не полностью. А для обеспечения свя­ зи на заданное расстояние приходится выбирать лампы большой мощности, а значит, большей массы и габаритов, чем в том слу­ чае, когда глубина модуляции больше, а КПД генераторов около

0,9. Увеличение габаритных размеров и массы радиоаппаратуры для ВС часто бывает недопустимо.

Для обеспечения надежности связи важным показателем является разборчивость речи, а не художественное ее воспроизведем ние. Поэтому в служебных линиях связи используют метод клип­ пирования— срезания пиков звуковых сигналов в модуляторе с помощью двусторонних ограничителей, как показано на рис. 5.30. Здесь видно, что после двустороннего ограничителя неравномерность звукового напряжения значительно меньше. При модуля­ ции таким напряжением среднее значение коэффициента модуля­ ции получается значительно выше и может достигать 0,9. Это да­ ет выигрыш по мощности в 2 ... 2,5 раза.

Но при этом появляются и некоторые недостатки. На рис. 5.30 видно, что при клиппировании передаваемый сигнал искажается. Исследования показывают, что пики напряжения образуются в основном на низких частотах (до 600 Гц), т. е. в той части спект­ ра звуковых частот, где сосредоточена наибольшая энергия спект­ ра. Кроме того, в этой части спектра звукового диапазона при ограничении образуются наиболее интенсивные гармоники, кото­ рые подавляют высокочастотные составляющие звукового сигна­ ла, искажая его. Для уменьшения этих искажений применяют схемные решения, подбирая усилитель с амплитудно-частотной характеристикой, уменьшающей искажения. А это, в свою очередь, ведет к усложнению схемы передатчика в целом.

Контрольные вопросы

1. Поясните необходимость управления колебаниями радиочастоты пе­ редатчика.