Ам модуляция на экранную сетку: 3.3. Методы осуществления АМ. 3. Амплитудная модуляция (АМ). Устройства генерирования и формирования радиосигналов. Учебное пособие

Содержание

3.3. Методы осуществления АМ. 3. Амплитудная модуляция (АМ). Устройства генерирования и формирования радиосигналов. Учебное пособие

3.3.1. Амплитудная модуляция при постоянном анодном напряжении

3.3.1.1. Модуляция на управляющую сетку

3.3.1.2. Модуляция на экранную сетку

3.3.1.3. Модуляция на антидинатронную сетку

3.3.2. Амплитудная модуляция при меняющемся анодном напряжении

3.3.2.1. Анодная модуляция

3.3.2.2. Двойная анодная модуляция

3.3.2.3. Тройная модуляция

3.3.2.4. Модуляторы при анодной модуляции

3.3.2.5. Анодноэкранная модуляция

3.3.3. Амплитудная модуляция в схеме с заземленной сеткой

3.3.3.1. Модуляция изменением сеточного смещения

3.3.3.2. Модуляция возбуждением усиление модулированных колебаний (УМК)

3.
3.3.3. Анодная модуляция

3.3.4. Динамическое управление уровнем несущей частоты (ДУН) в передатчиках с амплитудной модуляцией

АМ осуществляют изменением напряжения на одном или на нескольких электродах лампы модулируемого каскада. Как правило, задающий генератор не модулируют (за исключением однокаскадных СВЧ и импульсных передатчиков), так как изменение режима автогенератора неизбежно приводит к нестабильности частоты автоколебаний. Методы осуществления АМ могут быть разделены на две группы.

В первую группу входят методы, при которых напряжение Е_а на аноде лампы модулируемого каскада во время модуляции остается постоянным. К этой группе относятся все разновидности сеточной модуляции модуляция на управляющую сетку, модуляция на экранную сетку и модуляция на антидинатронную сетку. При всех видах сеточной модуляции линейная зависимость первой гармоники анодного тока от модулирующего напряжения – модуляционная характеристика – возможна только при работе генераторной лампы модулируемого каскада в недонапряженном режиме.

Генераторная лампa должна быть выбрана на максимальную мощность (3.3), т.е. Р_ном.л.=Р_max/η_к= P_н(1+m)²/ η_к, где η_к КПД анодного контура. Как видно из (3.5), при m=1 и cредней глубине модуляции m_ср=0.3 на передачу сигнала расходуется мощность в 40 раз меньшая мощности лампы в максимальном режиме. Электронный КПД во время модуляции здесь изменяется, при этом его средняя величина невелика. В самом деле, КПД во время модуляции h_t=Р_~_t /Р₀_t. Величина Р_~_t определяется (3.4) при m=m_ср, а подводимая к генераторной лампе мощность изменяется во время модуляции от Р₀_max = Р_0н(1+m) до P₀_min= Р_0н(1m), и при постоянном анодном напряжении Е_ав среднем она остается такой же, как в режиме несущей частоты, т.е. Р₀_t @ Р_0н. Так как Р_н=P_max/(1+m) ², a P_0н= P₀_max/(1+m) , то:

h_t_ср= h_max (1+0,5m²_c_р)/(1+m), (3. 5)

т.е. он приблизительно вдвое меньше, чем в максимальном режиме.

Ко второй группе относятся методы, при которых анодное напряжение Е_а в процессе модуляции изменяется по закону модулирующего сигнала. Это анодная и анодноэкранная модуляции. Здесь линейная зависимость I_a₁=f(E_a) имеет место только при работе генераторной лампы в перенапряженном режиме (см. п.1.7.3). Лампу выбирают на мощность P

ном_л= P_~_н (1+m)/ η_к, то есть в (1+m) раз меньше, чем в предыдущем случае, так как здесь в максимальном режиме напряжение на аноде в (1+m) раз больше, чем в режиме несущей частоты, оно равно Е_amax=E_н(1+m). Электронный КПД η во время модуляции не изменяется и остается равным h_max, поскольку h = 0,5x, где x= U_к/Е_а=I_a₁R_э/Е_а – коэффициент использования лампы по анодному напряжению, который при линейной зависимости I_a₁=f(E_a) во время модуляции остается постоянным.

3.3.1. Амплитудная модуляция при постоянном анодном напряжении

Расчет генераторной лампы при амплитудной модуляции производится всегда в максимальном режиме, т.е. на мощность Р

maxрасч =Р_{max зад}/h_к, где h_к КПД анодного контура. Как было показано выше, на эту же мощность должна быть выбрана и генераторная лампа. Потери на электродах лампы рассчитывают только в долговременных режимах модуляции, т.е. либо в режиме несущей частоты, либо в телефонном режиме. Мощность рассеяния на аноде в режиме несущей частоты равна:

Р_ан= Р_0н Р_~_н, (3.6)

а в телефонном режиме:

Р_а_t= Р₀_t Р_~_t= Р_0н Р_~_н(1 + 0,5m_ср²) , (3.7)

так как здесь Р₀_t = Р_0н.

Таким образом, в режиме несущей частоты потери на аноде больше, поэтому при тех видах амплитудной модуляции, где анодное напряжение постоянно, потери на аноде рассчитывают в режиме несущей частоты.

3.3.1.1. Модуляция на управляющую сетку

Существуют два вида модуляции на управляющую сетку: модуляция смещением и модуляция возбуждением. Первая осуществляется при постоянной амплитуде напряжения возбуждения U_gm изменением напряжения смещения E_g на управляющей сетке по закону модулирующего сигнала низкой частоты. При модуляции возбуждением напряжение смещения на управляющей сетке лампы остается постоянным, а по закону модулирующего сигнала изменяется амплитуда высокочастотных колебаний на ее управляющей сетке, поэтому этот вид сеточной модуляции носит название усиления модулированных колебаний (УМК).

Модуляция смещением

Здесь модулирующее напряжение низкой частоты действует в цепи управляющей сетки лампы вместе с исходным напряжением источника сеточного смещения E_g_н (рис.3.3), т.е. напряжение на управляющей сетке во время модуляции равно Е

g=E_g_н+U_g_WcosWt.

При этом изменяются и максимальное значение импульса анодного тока i_amax, и его угол отсечки q. В 1.7.2 было показано, что линейная зависимость первой гармоники анодного тока от напряжения смещения при постоянных напряжении на аноде и амплитуде возбуждения имеет место при работе генераторной лампы в недонапряженном или критическом режимах при условии, что угол отсечки анодного ток изменяется в пределах углов 60⁰£ q £120⁰. Таким образом, в максимальном режиме угол отсечки анодного тока q должен быть равен 120⁰, а в минимальном 60⁰. Так как глубина модуляции m=(I_max I_min)/(I_max+I_min), то легко видеть, что линейная модуляционная характеристика при модуляции смещением возможна при глубине модуляции m £ 0,61, что является большим ее недостатком. Загиб в верхней части модуляционной характеристики возможен либо в случае, когда величина импульса анодного тока ограничена током эмиссии катода, либо при переходе лампы в режим колебаний класса А.

Рис.3.3

Расчет генератора в максимальном режиме начинают с вычисления коэффициента использования лампы по анодному напряжению в критическом режиме x_кр при угле отсечки анодного тока q=110120⁰, после чего принимают x=(0,981)x_кри рассчитывают амплитуду напряжения на анодном контуре в максимальном режиме U_к_max, первую гармонику и постоянную составляющую анодного тока, I_a₁_max и I_a₀_max, эквивалентное сопротивление нагрузки лампы R_э, напряжение смещения на на управляющей сетке Е

gmax и амплитуду напряжения возбуждения U_gm. Для расчета сеточной цепи находят угол отсечки сеточного тока в максимальном режиме:

q_gmax = arccos( E_gmax/U_gm)

и максимальное значение импульса сеточного тока i_gmax, которое определяют по статическим характеристикам сеточного тока i_g =f(e_g) при e_amin = E_a U_к_max и e_gmax = Е_gmax+U_gm. Если статических характеристик нет, то в максимальном режиме, когда электронный режим лампы критический, принимают i_gmax @(0,15÷0,2)i_amax. Затем рассчитывают первую гармонику сеточного тока I_g₁_max=0,7a₁_gi_gmax и мощность возбуждения P_g_~

= 0,5I_g₁_maxU_gm. Постоянная составляющая сеточного тока в максимальном режиме равна I_g₀_max = 0,65a_g₀i_gmax . Для определения потерь на электродах лампы и для расчета модулятора необходим расчет режима несущей частоты. В анодной цепи подводимая мощность равна Р_0н=Р₀_max/(1+m), колебательная мощность P_~_н=Р_~_max /(1+m)², а мощность рассеяния на аноде определяется формулой (3.6). Для расчета сеточной цепи в режиме несущей частоты следует воспользоваться формулой (1.

12) для анодного тока в недонапряженном и критическом режимах:

I_a₁= mU_gm/(a_iR_i+R_э)

В режиме несущей частоты I_a

_1н=I_a₁_max/(1+m), и коэффициент приведения в режиме несущей частоты a_i=(mU_gR_эI_a_1н)/I_a_1нR_i (m=1/D, а R_i=1/SD). По найденному из таблиц (см. Приложение 1) значению угла отсечки анодного тока в режиме несущей частоты q_низ формулы для косинуса угла отсечки анодного тока в режиме несущей частоты:

cosq_н= (E_g_н E_g’) / (U_gm DI_a_1нR_э)

находят значение напряжения смещения на управляющей сетке в режиме несущей частоты Е_g_н. Описанная выше методика используется и для построения статической модуляционной характеристики I_a₁=f(E_g), для этого задаются рядом значений первой гармоники анодного тока I_a₁в интервале от 0 до I_a₁_max, т. е. I_a₁=0,8I_a₁_max, 0,6I_a₁_max и т.д., и для каждого из них находят значение напряжения смещения Е_g . Мощность рассеяния на управляющей сетке равна:

P_g= P_g_~_н P_g_{0н ,}

где Р_g_~_н= 0,5I_g_1нU_gm мощность возбуждения в режиме несущей частоты, а Р_g_0н мощность, рассеиваемая в источнике сеточного смещения в режиме несущей частоты Р_g₀= |E_g_н|I_g_0н. ЗдесьI_g_1ни I_g_0н соответственно первая гармоника и постоянная составляющая тока управляющей сетки в режиме несущей частоты: I_g_1н=a₁_g_нi_gmax_н, I_g_0н=a_g_0нi_gmax_н, где i_gmax_н амплитуда импульса сеточного тока в режиме несущей частоты при остаточных напряжениях на аноде и на управляющей сетке соответсвенно равных e_amin_н= E_aU_кн и e_gmax_н = E_g_н+U_gm . Угол отсечки сеточного тока в режиме несущей частоты в общем случае определяется равенством q_g_н= arccos(E_g_н/U_gm ). Амплитуда модулирующeго напряжения равна U_g_W =½E_gmax – E_g_н½, или U_g_W =½E_gmin– E_g_н½, где E_gmin – напряжение смещения на управляющей сетке при I_а1= I_а1_min = I_а1н(1– m). Мощность модулятотора определяется формулой:

Р_~_W = 0,5U_g_W I_g_W ,

где I_g_W=a_g_WI_g₀_max составляющая звуковой частоты в сеточном токе, которая при изменении напряжения смещения во время модуляции изменяется со звуковой частотой, I_g₀_max постоянная составляющая сеточного тока в максимальном режиме. Нетрудно показать, что косинус угла отсечки q_g_W постоянной составляющей сеточного тока i_g_W равен:

cosq_g_W = (U_gm |E_g_н| ) / U_g_W

Мощность модулятора при модуляции смещением невелика, что является её достоинством.

Нагрузкой модулятора является нелинейное входное сопротивление генераторной лампы, которое меняется во время модуляции при изменении напряжения смещения на сетке. Сеточный ток генераторной лампы представляет собой периодическую последовательность импульсов, которые появляются во время положительного полупериода модулирующего напряжения, когда напряжение на сетке становится положительным, поэтому период повторения импульсов равен периоду модулирующей звуковой частоты. Составляющие сеточного тока звуковой частоты и ее высших гармоник проходят через выходное сопротивление модулятора, при этом на нем создаются падения напряжения высших гармоник звуковой частоты, которые накладываются на модулирующее напряжение, искажая его форму. Во избежание нелинейных искажений необходимо, чтобы величина выходного сопротивления модулятора была как можно меньше. По этой причине в выходном каскаде модулятора используют катодные повторители, трансформаторные усилители с понижающим нагрузочным трансформатором и т.п. Цепь управляющей сетки генераторной лампы не должна содержать активных сопротивлений, если генераторная лампа работает с сеточным током.

При модуляции на управляющую сетку в экранированных лампах, тетродах и пентодах, необходимо иметь в виду, что питание экранной сетки должно быть от отдельного источника Е_g₂с малым внутренним сопротивлением. При питании экранной сетки от источника питания анода Е_а через гасящий резистор R_g₂ остаточное напряжение на экранной сетке равно e_g₂= E_a R_g₂I_g₂₀, где I_g₂ постоянная составляющая экранного тока, которая при модуляции изменяется со звуковой частотой. Это изменение будет противодействовать модуляции и может явиться причиной искажений: при модуляции «вверх» одновременно с ростом анодного тока возрастает и ток экранной сетки, при этом остаточное напряжение на экранной сетке уменьшается, что препятствует возрастанию анодного тока. При одинаковой колебательной мощности токи управляющей сетки у экранированных ламп меньше, чем у триодов, поэтому требуется менее мощный модулятор. В этом преимущество экранированных ламп перед триодами.

Модуляция возбуждением

Сеточная модуляция возбуждением (усиление модулированных колебаний УМК), как и модуляция смещением, производится в недонапряженном режиме. Форма модуляционной характеристики при УМК зависит от угла отсечки анодного тока q. Из 1.7.1 следует, что линейная модуляционная характеристика имеет место при угле отсечки q=90⁰. Нетрудно показать, что при q<90⁰ происходит углубление модуляции, что может привести к увеличению уровня фона и т.п. , поэтому значений угла отсечки q <90⁰ следует избегать. Расчет максимального режима при УМК производится так же, как при модуляции смещением. Угол отсечки анодного тока принимают равным 90⁰, при этом напряжение смещения на управляющей сетке равно напряжению запирания E_gmax= . Мощность рассеяния на управляющей сетке, как и при модуляции смещением, рассчитывают в режиме несущей частоты. Амплитуда возбуждения U_gm_н и угол отсечки сеточного тока q_g_нв режиме несущей частоты определяются формулами:

U_gm_н= U_gmmax/(1+m),

q_g_н = arccos( E_gmax/U_gm_н ).

Амплитуду импульса сеточного тока находят по статическим характеристикам сеточного тока генераторной лампы при остаточных напряжениях на ее электродах в режиме несущей частоты: e_amin_н= E_aU_кн и e_gmax_н= E_gmax + U_gm_н.

Если угол отсечки анодного тока в максимальном режиме q ≠ 90⁰, то при изменении амплитуды напряжения возбуждения U_gm в процессе модуляции угол отсечки q изменяется. Для расчета мощности рассеяния на сетке необходимо найти амплитуду напряжения возбуждения в режиме несущей частоты U_gm_н, это позволит определить амплитуду импульса и угол отсечки сеточного тока в режиме несущей частоты и рассчитать мощность рассеяния на сетке. Первая гармоника анодного тока в режиме несущей частоты определяется выражением:

I_a_1н= S_срн(U_gm_нDU_кн) = (U_gm_нDU_кн) = (U_gm_нDU_кн),

где U_кн= I_a_1нR_э, а a_i_н коэффициент приведения импульса анодного тока при угле отсечки q_н. Косинус угла отсечки q_н в режиме несущей частоты равен:

соsq_н= .

Помножив числитель формулы для I_a_1нна это выражение для соsq_н , а знаменатель – на соsq_н, получим, что

I_a_1н = S(E_g E^’_g)α_iβ_1н

где β_1н зависящий от угла отсечки q_н табулированный коэффициент, который равен: b_1н= . Тогда

b_1н= .

С помощью ЭВМ по вычисленной величине b_1н находят значение угла отсечки анодного тока q_н в режиме несущей частоты и вычисляют амплитуду напряжения возбуждения в режиме несущей частоты U_gm_н:

U_gm_н= = .

Первую гармонику анодного тока можно представить формулой

I_a_1н= ,

тогда

U_gm_н=

Затем определяют остаточные напряжения на электродах лампы и угол отсечки сеточного тока q_g_н в режиме несущей частоты и вычисляют мощность рассеяния на управляющей сетке – так, как это было описано выше.

3.3.1.2. Модуляция на экранную сетку

Модуляционная характеристика при экранной модуляции более линейна, чем при сеточной модуляции смещением. Однако, мощность модулятора при экранной модуляции значительно больше, чем при сеточной, поскольку ток экранной сетки намного больше тока управляющей сетки и раствор статической модуляционной характеристики намного шире, чем при сеточной модуляции. Как и сеточная модуляция смещением, экранная модуляция производится в недонапряженном режиме по экранной сетке. Косинус угла отсечки экранного тока в режиме несущей частоты определяется формулой:

сos q_g_2н= (E’_g_2н– E_g₁)/U_gm,

где E’_g_2н напряжение запирания по экранной сетке при Е_g₂= E_g_2н, которое определяется по статической характеристике экранного тока лампы.

Энергетические показатели генератора при этом виде модуляции такие же, как при модуляции на управляющую сетку.

3.3.1.3. Модуляция на антидинатронную сетку

Схема генератора с модуляцией на антидинатронную сетку приведена на рис.3.4. Ее особенности обусловлены тем, что линейная модуляционная характеристика возможна лишь в области отрицательных значений напряжения на антидинатронной сетке E_g₃, где ток антидинатронной сетки I_g₃ отсутствует. Режим лампы по управляющей и особенно по экранной сетке – перенапряженный (рис.3.5), модуляция осуществляется за счет перераспределения катодного тока между анодом и сетками (в основном, экранной). Во избежание их перегрева используют комбинированную модуляцию на антидинатронную сетку.

Рис.3.4.

Для этого в цепи управляющей и экранной сеток включают активные сопротивления, обеспечивающие автоматическую модуляцию по этим сеткам. Величину сопротивления резистора R₁ в цепи управляющей сетки принимают равнойR₁=(0,3¸0,5)|E_gmax|/I_g₀_max, где Е_gmax напряжение смещения на управляющей сетке в максимальном режиме, а I_g₀_max постоянная составляющая сеточного тока в максимальном режиме. Сопротивление резистора в цепи экранной сетки R₂ =(0,1¸0,5)E_g₂_max/I_g₂₀_max, где E_g₂_max напряжение на экранной сетке в максимальном режиме, I_g₂₀_max @ 0,2I_a₀_max постоянная составляющая экранного тока в максимальном режиме; здесь I_a₀_max постоянная составляющая анодного тока в максимальном режиме. Напряжения на управляющей и на экранной сетках равны:

E_g1= E_g_вн – R₁I_g0 ,

E_g2= E_g2_вн – R₂I_g20 ,

где E_g_вни E_g_2вн напряжения источников напряжения смещения на управляющей сетке и питания экранной сетки.

Энергетические соотношения при модуляции на антидинатронную сетку такие же, как при модуляции на управляющую сетку. Расчет режима максимальной мощности производится в критическом режиме. Оптимальный угол отсечки анодного тока в максимальном режиме q = 70¸80⁰. Потери на экранной сетке проверяют в режиме несущей частоты, при этом постоянную составляющую экранного тока принимают равной I_g_20н» 0,25I_a₀_max.Тогда напряжение на экранной сетке в режиме несущей частоты E_g_2н= E_g₂_max 0,25I_a₀_maxR₂. Потери на управляющей сетке проверяют также в режиме несущей частоты: P_g_н= P_g_~_н P_g_0н, где P_g_~_н= 0,5U_gmI_g_1н мощность возбуждения в режиме несущей частоты, a P_g_0н=|E_g_вн|I_g_0н+ R₂I²_g_0н. Составляющие сеточного тока в режиме несущей частоты определяются формулами:

I_g1_н= 0,5(I_g1max+I_g1min)

I_g0_н=0,5(I_g0max+I_g0min) ,

т. е. для их нахождения требуется расчет минимального режима модуляции. Однако, можно принять, что I_g₁_min»2I_g₁_max и I_g₀_min»2I_g₀_max. Мощность, необходимая для возбуждения генератора, должна быть рассчитана в минимальном режиме, так как в этом режиме ток управляющей сетки имеет максимальное значение.

Р_g~_возб=0,5U_gmI_g1min

Модулятор при пентодной модуляции практически не потребляет мощности, от него требуется лишь обеспечение необходимой амплитуды модулирующего напряжения в цепи антидинатронной сетки, что является большим преимуществом этого вида модуляции. При глубине модуляции m=1 эта амплитуда должна быть равна:

U_g₃_W = 0,5(E_g₃_max+E_g₃_min),

где E_g₃_max=0, a E_g₃_min= E_a/m_g₃(m_g₃ коэффициент усиления по антидинатронной сетке, величина которого приводится в справочниках по лампам).

Рис. 3.5

3.3.2. Амплитудная модуляция при меняющемся анодном напряжении

3.3.2.1. Анодная модуляция

При анодной модуляции на аноде лампы действуют напряжения источника анодного питания Е_а и низкочастотное модулирующее напряжение U_W, поступающее с выхода модулятора, включенного последовательно с источником питания (рис.3.6),

Рис.3.6

поэтому во время модуляцииподводимая к аноду мощность равна:

Р_о_t= Е_а_o_нI_ao_н+ 0,5mU_онmI_он =Р_0нг+0,5m²Р_0нг,

где m= I_a_W/I_a_н глубина модуляции. Из этой формулы видно, что мощность модулятора Р_~_м= 0,5m²P_онг = 0,5m²P_~_нг/h_г, здесь h_г КПД генератора. При m=1 и

h_г=0,7 мощность модулятора Р_~_м=0,7Р_~_г, т.е. величина мощности модулятора при анодной модуляции того же порядка что и мощность генератора в режиме несущей частоты. Мощность, подводимая к анодной цепи модулятора, равна:

Р_0м = 0,5m²Р_~_нг/h_г/h_м,

где h_м КПД модулятора. Так как проницаемость D генераторных ламп мала у триодов она порядка 10², то в недонапряженном режиме суммарный ток практически не зависит от анодного напряжения, поэтому глубокая у триодов она порядка 10², то в недонапряженном режиме суммарный ток практически не зависит от анодного напряжения, поэтому глубокая анодная модуляция возможна только в перенапряженном режиме (см.1.7), при этом модуляционная характеристика, которой здесь является зависимость I_a₁=f(Е_а), практически линейна за исключением небольшого участка в самом её начале (рис.3.7, сплошные линии).

Рис.3.7

Расчет генератора начинают с максимального режима, где Р_~_max= Р_н(1+m)² /η_к. Как было показано в 3.3, требуемая мощность генераторной лампы Р_~_л=Р_~_max/(1+m). Коэффициент использования лампы по анодному напряжению в максимальном режиме принимают равным x=(11,02)x_кр. Оптимальный угол отсечки анодного тока при анодной модуляции q = 90⁰. В 3.3 было показано, что при анодной модуляции КПД в процессе модуляции не изменяется, он равен

КПД в максимальном режиме h_max=0,5x_кр_maxa₁/a₀.

Сопротивление генератора постоянному току R_г, которое является нагрузкой модулятора, при линейной модуляционной характеристике также постоянно, оно равно:

R_г=Е_ан/I_а0н (3.8)

Потери на аноде при анодной модуляции рассчитывают по формуле (3.7), т.е. в режиме модуляции, когда в анодную цепь поступает дополнительная мощность от модулятора.

Из рассмотрения статических модуляционных характеристик рис.3.7 видно, что наибольший ток управляющей сетки имеет место в минимальном режиме, т.е. при Е_а=0, когда он равен суммарному току. В связи с этим мощность возбуждения (т.е. мощность предыдущего каскада), которая равна Р_g_~=0,5U_gmI_g₁, должна быть рассчитана в минимальном режиме модуляции.

Рис.3.8

3.3.2.2. Двойная анодная модуляция

Для обеспечения линейности модуляционной характеристики на всем ее протяжении используют двойную анодную модуляцию, при которой одновременно с анодной модуляцией происходит еще и автоматическая модуляция смещением по управляющей сетке благодаря использованию автоматического (или комбинированного) сеточного смещения (рис.3.11а). Величину сопротивления автоматического смещения R_g рассчитывают в максимальном режиме модуляции, т.е.:

R_g=çE_gmaxç/I_g₀_max (3.9)

С уменьшением анодного напряжения (при модуляции «вниз») сеточный ток возрастает и увеличивается напряжение смещения на управляющей сетке Е_g= – R_gI_g₀, при этом происходит переход с одной модуляционной характеристики на другую, соответствующую большему отрицательному смещению на сетке (рис.3.8), и результирующая модуляционная характеристика I_a₁= f(E_a) становится линейной на всем ее протяжении от Е_а = E_amin = 0 до Е_а = Е_а_max. На рис.3.7 пунктиром показаны анодный и сеточный токи при автоматическом смещении в сеточной цепи. Как видно из рисунка, благодаря увеличению отрицательного смещения на сетке по мере уменьшения анодного напряжения сеточный ток в минимальном режиме становится намного меньше, чем при фиксированном смещении, поэтому автоматическое смещение способствует уменьшению мощности возбуждения. Величина емкости блокировочного конденсатора C_g в цепи автоматического смещения (рис.3.11а) должна быть выбрана так, чтобы на верхней модулирующей частоте F_вудовлетворялось неравенство

1/ 2pF_вC_g >2R_g,

где F_в верхняя модулирующая частота.

Итак, мощность возбуждения должна быть равна:

Р_g_возб =0,5U_gmI_g₁_min . (3.10)

Расчет минимального режима при двойной модуляции.

В минимальном режиме Е_а=0 и U_к=0, поэтому суммарный ток равен току управляющей сетки, и максимум этого тока определяется равенством:

i_{gmax (min)}=S(U_gmE_g0+E_gmin) (3.11)

Косинус угла отсечки сеточного тока в минимальном режиме равен:

cosq_gmin= – (E_gmin–E_g0)/U_gm (3.12)

В этих формулах E_gmin обозначено напряжение смещения в минимальном режиме:

E_gmin= E_g0– U_gmcosq_gmin

Можно показать, что

(tgq_gminq_gmin)/p =b₀»1/(SR_g)

Зависимость b₀=f(q_gmin) приведена на рис.3.9. Рассчитав значение b₀, из графика рис.3.9 определяют угол отсечки в минимальном режиме q_gmin, после чего из формулы (3.12) находят величину Е_gmin. Постоянная составляющая сеточного ток а при а при этом равна I_g₀_min= çE_gminç/R_g , a его первая гармоника I_g1min=I_g0mina_g1(min) / a_g0(min).

Рис.3.9

Далее рассчитывают мощность возбуждения Р_возби мощность рассеяния на управляющей сетке. Эта мощность определяется в режиме несущей частоты, она равна:

P_g_н=P_g_~_нP_g_0н ,

где P_g_~_н= 0,5U_gmI_g_{1н ,}а P_g_0н=R_gI²_g_0н. Здесь I_g₁ и I_g₀ соответственно первая гармоника и постоянная составляющая сеточного тока в режиме несущей частоты, их принимают равными:I_g_1н=0,5(I_g₁_max+I_g₁_min) и I_g_0н=0,5(I_g₀_max +I_g₀_min).

При использовании генераторных ламп с левыми анодносеточными характеристиками применяется комбинированное сеточное смещение – автоматическое и от источника сеточного смещения Е_g_ф. При этом напряжение смещения на сетке равно Е_g=E_g_ф–I_g₀R_g. Комбинированное смещение необходимо потому, что без источника смещения Е_g_ф в отсутствие напряжения возбуждения (например, при выходе из строя лампы предыдущего каскада) напряжение смещения на сетке равно нулю, и лампа может выйти из строя. Обычно принимают Е_g_ф=0,5Е_gmax. Расчет минимального режима при комбинированном смещении на управляющей сетке более сложен. Значение угла отсечки сеточного тока q_gmin может быть найдено из уравнения:

(E_g_ф –E_g0)/U_gm=g₀(q_gmin)SR_g–cosq_gmin,

где g₀=(sinq_gmin–q_gmincosq_gmin). Это уравнение решают либо графически, либо на ЭВМ. Потери на управляющей сетке при использовании комбинированного сеточного смещения определяют по формуле:

Р_g=0,5U_gmI_g_1н–I_g_0н(çЕ_g_фç+I_g_0нR_g )

3.3.2.3. Тройная модуляция

В радиовещательных передатчиках большой мощности используют тройную модуляцию, при которой помимо внешней модуляции анодного напряжения Е_аи внутренней (автоматической) модуляции напряжения смещения Е_g, добавляется еще и внешняя модуляция возбуждения U_g, то есть модулируют по амплитуде предыдущий каскад. При этом напряжение возбуждения описывается выражением:

u_g=U_g_н+ U_g_WcosWt = U_g_н (1+m_g cosWt) ,

где U_g_W амплитуда огибающей напряжения возбуждения, а m_g= U_g_W / U_g_н глубина амплитудной модуляции предыдущего каскада.

Добавление модуляции напряжения возбуждения меняет качественно и количественно процессы, происходящие в ламповом генераторе при модуляции. При двойной анодной модуляции (как и при одинарной) с изменением анодного напряжения напряженность режима меняется, что характеризуется отношением x/x_кр в каждой точке модуляционной характеристики. В максимальном режиме при Е_а=Е_а_max это отношение всегда близко к единице, превышая ее 13%, поэтому провал в импульсе анодного тока незначителен. По мере уменьшения анодного напряжения, в совокупности с изменением других напряжений, происходит изменение режима лампы, причем, при двойной и при тройной модуляциях характер этого процесса различен. При тройной модуляции с уменьшением анодного напряжения Е_анапряженность режима практически не меняется, и можно считать, что во всех точках модуляционной характеристики генератор работает в режиме, близком к критическому (рис.3.10а), имея мало искаженный (или совсем неискаженный) импульс анодного тока. Здесь процесс модуляции обусловлен уже не перераспределением катодного тока, а его уменьшением вследствие уменьшения напряжения возбуждения, которое сопровождает уменьшение Е_а.

Рис.3.10

Этим объясняется и обратный характер изменения сеточного тока: при уменьшении Е_аон не растет, как при одинарной и двойной модуляциях, а уменьшается (рис.3.10б), т.е. при тройной модуляции эти процессы такие же, как при модуляции возбуждением.

Существует предельное значение глубины модуляции возбудителя, m_g_пред, превышение которого при стопроцентной модуляции анодного напряжения Е_а (т.е. при m»1) приводит к перемодуляции анодного тока, поскольку он прекращается не при Е_а=0, а раньше при некотором значении Е_а>0. Предельная глубина модуляции m_g_предопределяется формулой:

m_g_пред=

Вариация величины глубины модуляции возбудителя m_g в широких пределах на анодном токе практически не сказывается. Однако, влияние значения m_g на величину и форму сеточного тока и, следовательно, на режим сеточной цепи, весьма значительно, поскольку с увеличением m_g резко снижается уровень сеточного тока, соответственно падают тепловые потери на сетке и уменьшается нагрузка возбудителя, а значит и требуемая от него мощность. Чтобы понизить мощность рассеяния на сетке усилителя до допустимого уровня достаточно принять m_g » (0,40,6)m_g_пред. Для снижения мощности возбудителя величина m_g должна быть максимально возможной. Обычно принимают m_g » (0,81)m_g_пред.

Расчет режима генератора в пиковой точке при тройной модуляции не отличается от расчета при двойной модуляции. По его окончании рассчитывают величину m_g_пред и задают значение m_g. Мощность, требуемую от возбудителя при тройной модуляции рассчитывают в максимальном режиме.

Амплитуда напряжения возбуждения в минимальном режиме определяется формулой:

U_gmmin= U_gmmax

Угол отсечки сеточного тока q_gmin и напряжение смещения на управляющей сетке Е_gmin, а также составляющие сеточного тока в минимальном режиме рассчитывают так же, как при двойной модуляции: из графика b₀=f(q) (рис.3.9), где b₀=1/SR_g, a R_g сопротивление автоматичского смещения в сеточной цепи, находят угол отсечки в минимальном режиме q_min, после чего из формулы (3.12)

сosq_min= – (E_gmin – E_g0)/U_gmmin,

откуда находят напряжение смещения в минимальном режиме Е_gmin:

E_gmin= E_g0– U_gmmincosq_gmin

и вычисляют значения составляющих сеточного тока в минимальном режиме:

I_g₀_min= ÷E_gmin÷ / R_g ,

I_g₁_min = I_g₀_min

Здесь a₁_g и a₀_g коэффициенты разложения косинусоидального импульса сеточного тока в минимальном режиме.

Мощность рассеяния на сетке при тройной модуляции рассчитывают в режиме модуляции, поскольку во время модуляции в сеточную цепь поступает мощность от возбудителя.

P_g_t= (P_g_~_н R_g)(1+) ,

где P_g_t= 0,5I_g_1нU_g_н мощность возбуждения, а I_g_0ни I_g_1н составляющие сеточного тока в режиме несущей частоты. При линейной аппроксимации модуляционных характеристик и m≠1 составляющие сеточного тока в режиме несущей частоты с достаточной степенью точности могут быть рассчитаны по формулам:

I_g_0н » 0,9

I_g_1н » 0,9 ,

где I_g₀_min₀и I_g₁_min₀ – значения I_g₀и I_g₁в «нулевой точке» при m=1. Расчет минимального режима производится так же, как при двойной анодной модуляции

Мощность модулятора при тройной модуляции должна быть равна:

Р_~мод= (_0нпок)/h_тр

Тройную модуляцию применяют также при построении генератора по схеме с ОС.

3.3.2.4. Модуляторы при анодной модуляции

Как было показано выше, мощность модулятора при анодной модуляции велика, она почти равна мощности генератора, поэтому в генераторе и в модуляторе часто используют одни и те же генераторные лампы. Можно показать что при построении модулятора по однотактной схеме потери на аноде лампы модулятора в режиме молчания почти в шесть раз превышают потери на аноде генераторной лампы, поскольку в этом случае лампы модулятора должны работать в режиме колебаний класса А. По этой причине в передатчиках с анодной модуляцией используют двухтактные модуляторы класса В, в которых модуляторные лампы работают с отсечкой анодного тока, в идеальном случае с углом отсечки q = 90⁰.

При работе модуляторных ламп с отсечкой анодного тока электронный КПД модулятора, который равен h_м»0,5x, намного выше, чем при использовании однотактных схем, где лампы работают в режиме колебаний класса А. Обычно коэффициент использования по анодному напряжению ламп модулятора x £ 0,7 и при q = 90⁰h_м» 0,6. Кроме того, работа ламп с отсечкой анодного тока с одной стороны обеспечивает практически полное использование ламп по мощности, а с другой весьма малое потребление мощности в отсутствие сигнала и при малых его уровнях. Последнее особенно важно для оконечных каскадов модуляторов радиовещательных передатчиков, учитывая особенности вещательных программ, при которых максимальные и близкие к ним уровни имеют место только в течение незначительной части времени передачи. Большую же часть времени имеют место уровни, величина которых намного ниже максимального. Кроме того, вещательная передача, особенно речевая, сопровождается более или менее длительными паузами. Таким образом, работа модуляторных ламп с отсечкой анодного тока обеспечивает автоматическое регулирование потребления энергии и, тем самым, обеспечивает высокую экономичность вещательного передатчика в целом.

Использование двухтактной схемы также имеет много преимуществ. Как известно, при полной симметрии двухтактного трансформаторного каскада на его выходе отсутствуют как четные гармоники, так и комбинационные частоты четных порядков, поэтому приходится считаться только с гармониками и комбинационными частотам нечетных порядков, которые при угле отсечки q = 90⁰ отсутствуют, а при q близких к 90⁰ очень малы: при q = 100 130⁰ амплитуды третьей и пятой гармоник анодного тока не превышают 68% амплитуды основной частоты. Появление на выходе схемы четных гармоник может быть обусловлено только вследствие асимметрии схемы.

Малая чувствительность двухтактных схем к синфазным изменениям в схеме позволяет уменьшить требования к пульсациям выпрямленного напряжения источников питания анодных и сеточных цепей, а также осуществлять питание цепей накала ламп переменным током.

Рис.3.11

Принципиальная схема двухтактного модулятора класса В изображена на рис.3.11а. Модулятор представляет собой мощный двухтактный широкополосный трансформаторный усилитель низкой частоты, у которого выходной – модуляционный трансформатор нагружен активным сопротивлением R_г (см.(3.8)). В этой схеме через вторичную обмотку модуляционного трансформатора протекают постоянная составляющая анодного тока генератора I_а0н и ток звуковой частоты с амплитудой I_a_W=mI_а0н. Постоянный ток I_а0н намагничивает сердечник трансформатора, изза этого приходится увеличивать его размеры. На рис.3.11б изображена схема модулятора, в которой благодаря разделительному конденсатору С_р постоянный ток I_а0нпротекает через модуляционный дроссель L_м, а во вторичную обмотку трансформатора он не попадает. С другой стороны, дроссель L_м представляет большое индуктивное сопротивление WL_м для тока звуковой частоты, поэтому ток I_a_W генератора попадает во вторичную обмотку модуляционного трансформатора минуя дроссель L_м. Для правильной работы схемы необходимо выполнение неравенства , где W_н самая низкая модулирующая частота (30, или 50Гц). Эту схему используют в передатчиках мощностью более 10кВт.

Мощность модулятора.

Мощность модулятора определяют на основании следующих соображений. Во избежание деформации формы импульса анодного тока модуляторных ламп их следует недоиспользовать и по току, и по напряжению. У ламп с вольфрамовым катодом принимают i_a_м_max @ 0,6I_e, а коэффициент использования по анодному напряжению должен быть меньше критического: x_м @ 0,8x_крм. При этом требуемая номинальная мощность модуляторных ламп увеличивается приблизительно на 60%. С учетом потерь в модуляционном трансформаторе номинальная мощность модуляторных ламп при глубине модуляции m=1 должна быть равна:

Р_{ном.л.м.}= ,

где h_ТР КПД модуляционного трансформатора, а h_г КПД генератора. Если принять h_ТР =0,95, а h_г=0,75, то номинальная мощность модуляторных ламп должна быть равна Р_{ном.л.м.}@ 1,25Р_~_НГ.

Искажения.

Модуляторные лампы работают с углом отсечки анодного тока q»90⁰ в недонапряженном режиме при x » 0,8x_кр. Напряжения смещения на сетках ламп всегда подбирают таким образом, чтобы линейные участки динамических характеристик анодного тока ламп обоих плеч в анодносеточной системе координат были расположены на одной прямой линии (рис.3.12).

Рис.3.12

Нелинейные искажения, обусловленные криволинейностью нижних участков характеристик, легко компенсируются отрицательной обратной связью.

Рис.3.13

Неискаженная работа модулятора в значительной степени зависит от модуяионного трансформатора. Кроме частотных искажений, присущих обычному широкополосному трансформаторному усилителю низкой частоты (недостаточная индуктивность холостого хода является причиной спада частотной характеристики на нижних звуковых частотах, а индуктивность рассеяния L_s на верхних), при работе модуляторных ламп в режиме колебаний класса В возникают нелинейные искажения, обусловленные переходными процессами в модуляционном трансформаторе. Эквивалентная схема модулятора изображена на рис.3.13а. Если пренебречь шунтирующим действием индуктивности холостого хода и распределенной емкостью трансформатора, то при работе каждой лампы в течение половины периода (q=90⁰) можно получить эквивалентную схему для одного плеча, изображенную на рис.3.13б (диод символизирует работу в течение одного полупериода). Как известно, ток в такой цепи при включении синусоидальной ЭДС ЕsinWt определяется из уравнения:

L +Ri = EsinWt ,

Здесь R=, где приведенное внутреннее сопротивление лампы модулятора, пересчитанное к работающему плечу схемы сопротивление нагрузки, L индуктивность рассеяния, приведенная к этой половине обмотки, Е=mU_g_W. Решением этого уравнения является выражение:

где первое слагаемое представляет собой составляющую вынужденного тока i_вын, а второе свободного тока i_св. Угол j определяет начальную величину составляющей свободного тока и запаздывание составляющей вынужденного тока, он равен:

j = arctg

Форма тока в цепи определяется суммой мгновенных значений i_выни i_св, и, как видно из рис.3.14, она искажена.

Рис.3. 14

Из приведенных выше соотношений следует, что искажения тем больше, чем больше индуктивность рассеяния, чем меньше внутреннее сопротивление модуляторных ламп и чем выше модулирующая частота. По этой причине в таких модуляторах следует использовать лампы с большим внутренним сопротивлением. Теоретически коэффициент нелинейных искажений при ≤ 0,1 (здесь W_в=2pF_в верхняя модулирующая частота) и глубокой модуляции составляет около 4%. Конструкция модуляционного трансформатора должна обеспечивать малые величины индуктивностей рассеяния между каждой половиной первичной обмотки и всей вторичной, а также между обеими половинами первичной обмотки. В качестве примера на рис.3.15 изображена схема соединений обмоток трехобмоточного трансформатора, где каждая половина вторичной обмотки расположена между двумя секциями первичной обмотки, что обеспечивает достаточно малую величину индуктивности рассеяния. Подобные трансформаторы применяют в мощных передатчиках с анодной модуляцией.

Рис.3.15

В настоящее время используют также модуляторы класса D, в которых сигнал звуковой частоты преобразуется в последовательность импульсов с широтноимпульсной модуляцией ШИМ. Длительность этих импульсов пропорциональна дискретным значениям напряжения сигнала. Частота следования импульсов (тактовая частота) должна быть значительно выше наивысшей частоты сигнала информации (в 57 раз). Последовательность импульсов с ШИМ усиливают до требуемого уровня мощности усилителем, работающим в ключевом режиме, что обеспечивает высокий КПД. Выделение модулирующего сигнала осуществляется фильтром нижних частот.

3.3.2.5. Анодноэкранная модуляция

Схема генератора с анодноэкранной модуляцией изображена на рис.3.16, здесь в процессе модуляции одновременно с анодным напряжением синхронно и синфазно изменяют напряжение на экранной сетке. Благодаря этому модуляция возможна как в перенапряженном, так и в недонапряженном режимах: в первом случае происходит анодная модуляция при меняющемся экранном напряжении, во втором экранная модуляция при меняющемся анодном напряжении.

Рис. 3.16

Рис.3.17

На рис.3.17 изображены пунктиром модуляционные характеристики при анодной модуляции при нескольких значениях напряжения на экранной сетке, сплошной линией показана модуляционная характеристика при одновременном изменении напряжений и на аноде, и на экранной сетке. Напряжение на экранной сетке во время модуляции равно:

E_g₂= E_g_2н+ U_g₂_WcosW

Мощность, потребляемая экранной сеткой от модулятора во время модуляции, равна:

P_g₂₀_t= 0,5m_g₂P_g_20н , (3.13)

где m_g₂=U_g₂_W/E_g_2н глубина модуляции по экранной сетке. Оптимальная величина m_g₂_opt=0,91 Оптимальный угол отсечки анодного тока в максимальном режиме q=80⁰90⁰. Во избежание чересчур больших напряжений на экранной сетке в пиковом режиме экранное напряжение в режиме несущей частоты принимают равным E_g_2н»0,8E_g_2ном. Уменьшение экранного напряжения при модуляции «вниз» вызывает ослабление напряженности режима по экранной сетке и, как следствие, спрямление модуляционной характеристики. В результате одновременной модуляции анодного и экранного напряжений напряженность режима выравнивается на всем протяжении модуляционной характеристики. Однако, по мере приближения к минимальному режиму возрастает напряженность режима по управляющей сетке.

Рис.3.18

При использовании в сеточной цепи автоматического (или комбинированого) смещения сеточный ток в минимальном режиме здесь намного меньше, чем при анодной модуляции I_g₀_min = (1.52)I_g₀_max, поэтому и мощность возбуждения (мощость предыдущего каскада) при анодноэкранной модуляции намного меньше, чем при анодной. Расчет минимального режима и мощности рассеяния на управляющей сетке производится так же, как при двойной анодной модуляции. Модуляционные характеристики при анодноэкранной модуляции с автоматическим смещением на управляющей сетке изображены на рис.3.18.

Анодноэкранная модуляция, как и анодная, обычно производится в оконечном каскаде высокочастотного тракта. Для нее действительны все энергетические соотношения, полученные выше для анодной модуляции. Поскольку во время модуляции на экранную сетку, как и на анод, поступает дополнительная мощность от модулятора, потери на ней рассчитывают в режиме модуляции по формуле:

P_g₂_t= P_g_2н+

В передатчиках с анодноэкранной модуляцией используют такие же модуляторы, как в передатчиках с анодной модуляцией. Модулирующее напряжение подается на экранную сетку от дополнительной вторичной обмотки модуляционного трансформатора. При этом от модулятора требуется большая мощность, чем при анодной модуляции. Принимая во внимание (3.13), получим, что здесь требуемая мощность модулятора равна:

P_~_м ³ ( Р_~_нг + P_g_20н )/h_тр ,

где m_a глубина модуляции анодного напряжения (как правило, m_a=1),h_тр КПД модуляционного трансформатора.

Достоинствами анодной и анодноэкранной модуляций (по сравнению со всеми разновидностями амплитудной модуляции, входящими в первую группу) являются лучшее использование генераторных ламп по мощности, более высокий и не меняющийся во время модуляции КПД модулируемого каскада и большая линейность модуляционной характеристики. Основным их недостатком является большая мощность модулятора, его сложность и громоздкость.

3.3.3. Амплитудная модуляция в схеме с заземленной сеткой

Амплитудная модуляция в триодном генераторе, построенном по схеме с общей сеткой имеет некоторые особенности. В 1.11 было показано, что построенный по этой схеме усилитель представляет для возбудителя нагрузку, сопротивление которой определяется формулой (1.22):

R_вх= ,

где U_g_к=U_gm амплитуда напряжения возбуждения, I_a₁ и I_g₁ первые гармоники соответственно анодного и сеточного токов. При сеточной модуляции, смещением и возбуждением, генераторная лампа работает в недонапряженном режиме, поэтому сеточный ток намного меньше анодного и можно принять, что

R_вх» .

3.3.3.1. Модуляция изменением сеточного смещения

Здесь амплитуда напряжения возбуждения во время модуляции должна оставаться постоянной. В действительности, при модуляции вверх, когда с ростом напряжения смещения Е_g первая гармоника анодного тока растет, входное сопротивление R_вх, которое является нагрузкой возбудителя, уменьшается, что влечет за собой уменьшение амплитуды возбуждения U_gm искажение модуляционной характеристики. Для того, чтобы амплитуда возбуждения во время модуляции оставалась постоянной, необходимо, чтобы возбудитель работал в пернапряженном режиме.

3.3.3.2. Модуляция возбуждением усиление модулированных колебаний (УМК)

При усилении модулированных колебаний угол отсечки анодного тока обычно равен 90⁰, при этом анодный ток I_a₁ пропорционален напряжению возбуждения, поэтому сопротивление нагрузки возбудителя не меняется, т.е. для УМК схема с общей сеткой благоприятна.

3.3.3.3. Анодная модуляция

Напряжение высокой частоты на анодном контуре усилителя, построенного по схеме с общей сеткой, равно U_а_g= U_ак + U_g_к. Здесь U_ак напряжение на лампе, а U_а_g = I_a₁R_э, где R_э эквивалентное сопротивление анодного контура. Тогда напряжение на лампе U_ак= U_а_g U_g_к. Здесь величина U_а_g = I_a₁R_Э в процессе модуляции изменяется, а амплитуда напряжения возбуждения U_g_к остается постоянной, поэтому напряжение на лампе уменьшается быстрее, чем напряжение на контуре. При больших значениях Е_а, пока напряжение U_а_g >> U_g_к, это не сказывается (рис.3.19а). С уменьшением Е_апри значении Е_а=Е_а(0)U_а_g=U_g_к. При дальнейшем уменьшении анодного напряжения полярность переменного напряжения на лампе U_ак меняет знак на обратный, остаточное напряжение между ее анодом и катодом е_min=Е_а_min+ U_а_g. При U_а_g<U_g_к напряжение на лампе U_ак синфазно с напряжением возбуждения U_g_к, которое распределяется между эквивалентным сопротивлением контура и внутренним сопротивлением лампы R_i, т.е. лампа превращается в потребителя энергии, предоконечный каскад работает на нагрузку, представляющую собой последовательное соединение эквивалентного сопротивления колебательного контура и внутреннего сопротивления лампы.

Анодный ток I_a₁=0 при е_min= 0, т.е. при Е_а= U_g_к(рис.3.19б). Таким образом, для осуществления неискаженной модуляции потребовалось бы подавать на анод отрицательное напряжение, равное по величине амплитуде возбуждения, что крайне неудобно. Во избежание этого требуется использовать тройную анодную модуляцию, при которой одновременно с модуляцией анодного напряжения модулируют и напряжение возбуждения. Если глубина модуляции анодного напряжения m и напряжения возбуждения m_g одинаковы, то анодный ток прекращается не при Е_а= 0, а при Е_а> 0 (на рис.3.19б эта модуляционная характеристика показана пунктиром). Чтобы I_a₁=0 при Е_а=0 глубину модуляции m_g рассчитывают так же, как при тройной анодной модуляции генератора, построенного по схеме с общим катодом. Величина m_g некритична, обычно принимают m_g=0,70,8.

Рис. 3.19

Мощность, требуемая от возбудителя (предоконечного каскада (ПОК)) в режиме несущей частоты согласно (1.20) равна:

P_~_нвозб = 0,5U_gm_н(I_a_1н + I_g_1н),

где U_gm_н амплитуда напряжения возбуждения в режиме несущей частоты, которая равна:

U_gm_н =

Методика расчета анодного и сеточного токов в режиме несущей частоты, I_a_1н и I_g_1н, производится так же, как при тройной модуляции. Мощность модулятора вычисляется по формуле:

Р_мод= 0,5(m²P_0нг+ P_0нвозб)/h_тр,

Номинальная мощность лампы ПОК с анодной или анодноэкранной модуляцией, построенного по схеме с заземленным катодом, определяется формулой:

P_~_{л пок} = ,

где h_кпок– КПД анодного контура ПОК, а P_~_возб_max – мощность, требуемая от ПОК (возбудителя) в максимальном режиме равна:

P_~_возб_max=0,5U_gmmax(I_a1max + I_g1max).

——————

Недостатками амплитудной модуляции являются чрезвычайно низкие экономические показатели и низкая помехоустойчивость, а ее достоинства – возможность обеспечения сколь угодно высокой стабильности частоты и сравнительно узкая полоса частот, занимаемая радиосигналом.

3.3.4. Динамическое управление уровнем несущей частоты (ДУН) в передатчиках с амплитудной модуляцией

Проблема развития в стране цифрового радиовещания (ЦРВ) предусматривает перевод на ЦРВ в стандарте DRM Digital Radio Mondiale – концепция ЦРВ на частотах ниже 30МГц с использованием радиопередатчиков с амплитудной модуляцией (АМ). В диапазоне ВЧ (327МГц) ЦРВ в формате DRM способно существенно улучшить качество радиовещания. В формате DRM предусматривается возможность одновременного вещания цифрового и аналогового сигналов в одной полосе частот, что обеспечивает безболезненный переход от аналогового к цифровому вещанию. Полоса звуковых частот, в значительной мере характеризующая качество вещательной передачи, составляет в аналоговом формате около 5кГц, а в цифровом – в принципе может достигать 15кГц. Формат DRM представляется особенно привлекательным, поскольку диапазон ВЧ обладает уникальными особенностями распространения радиоволн, благодаря которым он обеспечивает экономичное покрытие территории удаленных регионов не только России, но и стран СНГ, Восточной Европы, а также возможность оперативной организации канала вещания в заданную зону земного шара [1]. Однако в настоящее время состояние передающей сети АМ вещания не соответствует современным требованиям изза несоответствия современным требованиям передающих устройств. Парк радиопередающих устройств различной мощности в диапазонах АМ вещания насчитывает в России 450 единиц, на их долю приходится 57% электроэнергии, потребляемой всем оборудованием электросвязи. По разным оценкам от 65 до 80% АМ вещательных передатчиков должны быть списаны по причине физического и морального износа [2]. Это делает весьма актуальной модернизацию действуювующих КВ передатчиков, таких, как ПКВ100, ПКВ250 и др., с целью их адаптации к ЦРВ. В подавляющем большинстве радиовещательных передатчиков используется отличающаяся высокими энергетическими показателями анодная модуляция в оконечном каскаде, для осуществления анодной модуляции используется мощный дорогостоящий модулятор. При использовании АМ вещательного передатчика в системе ЦРВ усилительные каскады ВЧ тракта передатчика должны быть переведены в режим линейного усиления. Это связано с тем, что при COFDM модуляции (Coded Orthogonal Frequecy Division Multiplex – частотное уплотнение с кодированием ортогональными несущими), применяющейся в системах ЦРВ, пикфактор сигнала достаточно велик (около 10 дВ), и сигнал ЦРВ, по сути, является АФМсигналом, когда во времени изменяются и амплитуда, и фаза колебаний высокой частоты. Для усиления подобных сигналов к линейности усилительного тракта передатчика предъявляются весьма жесткие требования [3]. Простой перевод передатчика с анодной модуляцией в режим усиления модулированных колебаний (УМК) невозможен по ряду причин, главными из которых являются,, вопервых, недостаточная линейность модуляционной характеристики УМК, поскольку используемые в оконечных каскадах передатчиков генераторные лампы (ГУ66, ГУ68, ГУ65 и др.) не предназначены для линейного усиления, и вовторых в режиме УМК эффективность передатчика, а также отдаваемая генераторными лампами мощность и их КПД, существенно меньше, чем при анодной модуляции.

Рис.3.20

Для радиовещания на длинных, средних и коротких волнах используют амплитудную модуляцию (АМ), обладающую, как было показано выше, самой низкой эффективностью, которую можно характеризовать отношением средне мощности, затрачиваемой на передачу информации, к средней потребляемой мощности. При одинаковых значениях электронного КПД генераторов в отсутствие модуляции эффективность АМ составляет ~ 4%, а частотной ~72%, т.е. в 20 раз больше. Столь низкая эффективность АМ объясняется постоянством уровня несущей частоты во время модуляции независимо от уровня сигнала передаваемой информации: при средней глубине модуляции m_0ср@ 0,3 на долю несущей частоты приходится ~ 95% мощности передатчика, а на долю несущих информацию боковых полос около 5%. Для повышения эффективности АМ используют динамическое управление уровнем несущей частоты ДУН, суть которого поясняет рис.3.20.

Рис.3.20

При ДУН амплитуда колебаний несущей частоты зависит от уровня сигнала информации, ее изменяют по некоторому заданному закону k=f(m₀), например, по закону, изображенному на рис.3.21а, где при глубине модуляции m₀< 0,5 уровень несущей уменьшается вдвое, а при m₀ > 0,5 он линейно растет и при m₀=1 достигает максимального уровня. Тогда при анодной модуляции напряжение на аноде при ДУН будет равнo

Е_ад=kЕ_а, (3.14)

а амплитуда переменного напряжения на анодном контуре: U_кД=kU_к.

Мощность несущей частоты без ДУН равна:

(3.15)

Мощность несущей частоты при ДУН равна:

k²P_н (3.16)

Колебательная мощность во время модуляции без ДУН:

P_~_t=P_~_н(1+0,5m²₀) (3.17)

Так как m₀= , где U₁ – амплитуда сигнала (рис.3.20), то глубина модуляции при ДУН m₁= , или:

m₁ = . (3.18)

Колебательная мощность во время модуляции при ДУН с учетом (3.16):

Р_~_t_Д= k²P_~_н[1+ ]=k²P_~_н = k²P_~_н = k²P_~_н+ P_~_н (3.19),

или:

Р_~_t_Д = Р_~_н .(3.19′)

Из (3.19) видно, что при ДУН изменяется только мощность несущей частоты, а мощность боковых полос остается такой же, как и без ДУН:

P_б=Р_нР_бд=k²P_н

а)

δ_0τср=2,75 δ_0нср=1,7 δ_0τΞ=2,57

б)

Рис.3.21

Эффективность ДУН особенно велика при анодной модуляции. Без ДУН при анодной модуляции подводимая мощность во время модуляции равна:

Р₀_t = Р_0н(1+),

где Р_0н=Е_анI_а0н – подводимая мощность в режиме несущей частоты. При ДУН подводимая мощность при модуляции равна:

Р₀_t_{Д =}(1+) (3.20)

Уменьшение средней за период звуковой частоты мощности, подводимой к анодной цепи генератора при ДУН, характеризуется отношением:

d₀_t= (3.21)

Отношение колебательных мощностей во время модуляции без ДУН и при ДУН также характеризуется отношением:

d_~_t= (3.21′)

При использовании ДУН в модуляторе энергосбережение в нем характеризуется величиной

d_0м = (3.22)

Можно показать, что общее энергосбережение в генераторе и модуляторе характеризуется величиной:

d₀_t_S = (3.23)

На рис.3.21б приведены зависимости коэффициентов δ₀_t ,d₀_t_S и δ_0м от m₀. Из графиков видно, что потребляемая мощность во время модуляции при работе без ДУН в среднем в 2,57 раза больше, чем при ДУН, при этом мощность боковых полос Р_~_бне изменяется. Мощность, потребляемая модулятором во время модуляции при ДУН, в среднем в 1,7 раз ниже, чем без ДУН.

На рис. 3.21а показана также кривая D(m₀), характеризующая статистическое распределение амплитуд стандартной радиовещательной программы, наблюдаемой в течение длительного времени, в функции от глубины модуляции m₀. Из рис.3.21а следует, что доминирующей является глубина модуляции m_0ср=0,30,4, поэтому тепловые потери на электродах лампы всегда контролируют при m_0ср. При всех используемых на практике законах ДУН в генераторах с анодной модуляцией с ДУН напряжение на аноде генераторной лампы при средних значениях глубины модуляции m_0ср в два а отдаваемая мощность в четыре раза меньше чем без ДУН. Естественно, что при этом мощности рассеяния на электродах лампы невелики. Расчеты показывают, что благодаря использованию ДУН мощность боковых полос может быть существенно увеличена за счет увеличения мощности несущей частоты без замены генераторных ламп более мощными. Это объясняется тем, что, как известно, длительность “выбросов”, которым соответствуют большие значения m₀, мала единицы мсек, а их “скважность” велика, поэтому они не вызывают разрушения электродов лампы даже при значительных перегрузках.

Динамическое управление несущей позволяет существенно повысить эффективость передатчика и при УМК. Напряжение на аноде Е_а при УМК не меняется. Без ДУН мощность несущей частоты и колебательная мощность во время модуляции определяются формулами (3.15) и (3.17), а при ДУН – формулами (3.16) и (3.19′). Как известно, при УМК подводимая мощность во время модуляции такая же, как в режиме несущей частоты, без ДУН она равна:

Р₀_t_у= Е_а· I_аоH (3.24)

При ДУН подводимая мощность при модуляции:

Р₀_t_{уД =}k · P_oy (3.25)

d₀_t_у= , (3.26)

(т.е. аналогично (3.22)).

Величина d_~_t, характеризующая соотношение колебательных мощностей при модуляции без ДУН и с ДУН определяется формулой (3.21′).

КПД УМК без ДУН в режиме модуляции равен:

h_t_у= h_ну ( 1 + 0,5 m₀²) , (3.27)

где h_t_у КПД УМК без ДУН в режиме несущей частоты.

КПД УМК с ДУН во время модуляции:

Соотношение КПД УМК во время модуляции с ДУН и без ДУН характеризует величина δ_η_t_у :

δ_η_t_у = η_t_{уд /}η_tУ,

которая, согласно (3.27) и (3.28), равна:

δ_η_t = k (1 + 0,5 m₁²) / (1 + 0,5 m₀²), ( 3.29)

На рис.3.21б приведены значения коэффициентов δ₀, и d_t. Из графиков видно, что колебательная мощность во время модуляции УМК без ДУН в среднем в 2,57 раза больше, чем с ДУН, при этом мощность боковых полос Р_~б не изменяется. Потребляемая мощность во время модуляции с ДУН в среднем в 1,7 раз ниже, чем без ДУН, несмотря на то, что КПД УМК с ДУН меньше, чем без ДУН: при средней глубине модуляции m_0cp = 0,3 δ_η_t_ср= 0,56), Р₀_t_ср_Д = 0,5Р₀_t_сру.

Представляет интерес сравнить средние значения потребляемой во время модуляции мощности УМК с ДУН и при анодной модуляции без ДУН. Мощности несущей частоты при этом предполагаются одинаковыми, а средняя глубина модуляции m₀_cp = 0,3 (при этом значение k_cp = 0,5 рис.3.21б). При анодной модуляции потребляемая во время модуляции мощность равна:

Р₀_t_ср_ан = Р_~н (1 + 0,5 m_0ср²) / η_ан_,(3.30)

При УМК с ДУН :

Р₀_t_ср_Д = Р_~_t_ср_Д / η_t_ср_Д(3.31)

Принимая во внимание ( 3.19 ), ( 3.28 ) и ( 3.31 ), получим

Обычно значение КПД УМК в режиме несущей η_нУ = 0,3. При анодной модуляции КПД η_ан, как известно, не меняется, с учетом модулятора он равен η_ан@0,52. Нетрудно убедиться, что при средней глубине модуляции m_оср значения средней потребляемой мощности при анодной модуляции и при усилении модулированных колебаний с ДУН практически одинаковы, однако последний не нуждается в мощном модуляторе.

Рис.3.22

На рис.3.22 изображена упрощенная структурная схема передатчика с анодой модуляцией с ДУН. В этой схеме блок “Управляющее устройство” осущестляет управление по заданному закону напряжениями высоковольтного выпрямиеля (например, тиристорного) и выпрямителей сеточного смещения оконечных каскадов усилителя мощности высокочастотного тракта и модулятора. После усилителя низкой частоты на вход этого блока поступает усиленное напряжение сигнала низкой частоты. Блок “Линия задержки” в низкочастотном тракте предназначен для компенсации инерционности высоковольтного выпрямителя и устройств обработки и управления.

Изготовление передатчика на 2,8 3,3МГц с амплитудной модуляцией на защитную сетку.

Усилитель мощности на лампах ГУ-46

RU9AJ “КВ и УКВ” 5 2001г. Усилитель мощности на лампах ГУ-46 У коротковолновиков приобретает все большую популярность стеклянный пентод ГУ-46, на которых RU9AJ построил мощный усилитель на все любительские

Подробнее Мощный бестрансформаторный блок питания
1 od 5 Мощный бестрансформаторный блок питания Заманчивая идея избавиться от крупногабаритного и очень тяжелого силового трансформатора в блоке питания усилителя мощности передатчика, давно озадачивает
Подробнее 1.1 Усилители мощности (выходные каскады)
Лекция 7 Тема: Специальные усилители 1.1 Усилители мощности (выходные каскады) Каскады усиления мощности обычно являются выходными (оконечными) каскадами, к которым подключается внешняя нагрузка, и предназначены
Подробнее Управление амплитудой
с х е м о т е х н и к а Управление амплитудой мощных гармонических и импульсных сигналов Устройства ограничения, регулирования и модуляции амплитуды электрических сигналов используются во многих радиотехнических
Подробнее двойной триод с отдельными катодами
6Н9С двойной триод с отдельными катодами Основные размеры лампы 6Н9С. Общие данные Двойной триод 6Н9С предназначен для усиления напряжения низкой частоты. Применяется в предварительных каскадах усилителей
Подробнее QRP Вестник. 10 July 2018 Club 72. (Reporter)
QRP Вестник (Reporter) 10 July 2018 Club 72 Я строю QRP-X передатчик В традиционных октябрьских Днях активности «Sputnik QRPp Days» я обычно участвую в категории «Авангард». Это подразумевает использование
Подробнее ЛИСТ ОТВЕТОВ. out. arctg RC 50,0 23,0 6,7 0,291 73,6 400,00 11,78 20,00 3,4 64,6 23,0 8,4 0,365 66,9 240,37 7,50 15,49 2,35
ЛИСТ ОТВЕТОВ Упражнение 1.1.1. U U out in R 2 R 1 C 2 2 1 arctg RC Упражнение 1.1.2. f, Гц U in, В U out, В, о с2 ( ) с tg( ) 50,0 23,0 6,7 0,291 73,6 400,00 11,78 20,00 3,4 64,6 23,0 8,4 0,365 66,9 240,37
Подробнее МОЩНЫЙ ДРАЙВЕР Евгений Карпов
МОЩНЫЙ ДРАЙВЕР Евгений Карпов Приведена схема лампового драйвера с большим выходным напряжением. Толчком к проектированию этой схемы стала необходимость возбуждения выходного мощного триода в однотактном
Подробнее Описание лабораторной установки
1 Лабораторная работа 1 ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЧАСТОТНОЙ АВТОПОДСТРОЙКИ Целью работы является изучение и экспериментальное исследование системы частотной автоподстройки (ЧАП). Описание лабораторной установки
Подробнее Варианты блоков питания ламповых УНЧ
Варианты блоков питания ламповых УНЧ 1. На полупроводниковых диодах или диодных мостах: а) Если усилитель однотактный и не слишком мощный (выходные лампы не запараллеливаются), и даже СТЕРЕО, то, как показывает
Подробнее Инвертор реактивной мощности
Инвертор реактивной мощности Устройство предназначено для питания бытовых потребителей переменным током. Номинальное напряжение 220 В, мощность потребления 1-5 квт. Устройство может использоваться с любыми
Подробнее Режим Standby в усилителе мощности
Режим Standby в усилителе мощности Ламповые усилители мощности любительской радиостанции переводят в режим передачи специальными цепями. Через эти цепи либо подают высокое анодное напряжение, либо, при
Подробнее Рисунок 1 Частотная характеристика УПТ
Лекция 8 Тема 8 Специальные усилители Усилители постоянного тока Усилителями постоянного тока (УПТ) или усилителями медленно изменяющихся сигналов называются усилители, которые способны усиливать электрические
Подробнее Основные технические характеристики
Назначение: двойной балансный смеситель с отдельным гетеродином Применение: радиостанции КВ и УКВ диапазона. Основные технические характеристики Напряжение питания…6,3 В±10% Потребляемая мощность, не
Подробнее 1211ЕУ1/1А ДВУХТАKТНЫЙ KОНТРОЛЛЕР ЭПРА
ЕУ/А ОСОБЕННОСТИ w Двухтактный выход с паузой между импульсами w Вход переключения частоты w Kомпактный корпус w Минимальное количество навесных элементов w Малая потребляемая мощность w Возможность применения
Подробнее 1211ЕУ1/1А ДВУХТАKТНЫЙ KОНТРОЛЛЕР ЭПРА
_DS_ru.qxd.0.0 :9 Page ЕУ/А ОСОБЕННОСТИ Двухтактный выход с паузой между импульсами Вход переключения частоты Kомпактный корпус Минимальное количество навесных элементов Малая потребляемая мощность Возможность
Подробнее Лекция 2 ЦЕПИ С ДИОДАМИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ
109 Лекция ЦЕПИ С ДИОДАМИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ План 1. Анализ цепей с диодами.. Источники вторичного электропитания. 3. Выпрямители. 4. Сглаживающие фильтры. 5. Стабилизаторы напряжения. 6. Выводы. 1. Анализ
Подробнее ШИМ-КОНТРОЛЛЕРЫ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПО ТОКУ
НТЦ СИТ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЦЕНТР СХЕМОТЕХНИКИ И ИНТЕГРАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ. РОССИЯ, БРЯНСК ШИМ-КОНТРОЛЛЕРЫ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПО ТОКУ К1033ЕУ15хх К1033ЕУ16хх РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ОПИСАНИЕ РАБОТЫ Микросхема
Подробнее 15.4. СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ
15.4. СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ Сглаживающие фильтры предназначены для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения. Их основным параметром является коэффициент сглаживания равный отношению коэффициента пульсаций
Подробнее П КОНТУР. Особенности П контура
392032, г. Тамбов Аглодин Г. А. П КОНТУР Особенности П контура В век победного шествия современных полупроводниковых технологий и интегральных микросхем ламповые высокочастотные усилители мощности не утратили
Подробнее Активный разветвитель (Active Power Splitter).
1 Активный разветвитель (Active Power Splitter). Владимир Журбенко, US4EQ г. Никополь, [email protected] Для подключения более одного приёмника к одной антенне применяются специальные устройства разветвители
Подробнее Генераторы LС ГЕНЕРАТОРЫ
Генераторы Среди генераторных устройств следует различать генераторы синусоидальных (гармонических) колебаний и генераторы прямоугольных колебаний, или сигналов прямоугольной формы (генераторы импульсов).
Подробнее Транзисторные элементы серии «Логика-Т»
Транзисторные элементы серии «Логика-Т» В соответствии с ГОСТ.2177 74 установлена следующая структура условного обозначения транзисторных элементов серии «Логика-Т»: Пример условного обозначения транзисторного
Подробнее ИЛТ Драйвер управления тиристором
ИЛТ Драйвер управления тиристором Схемы преобразователей на тиристорах требуют изолированного управления. Логические изоляторы потенциала типа ИЛТ совместно с диодным распределителем допускают простое
Подробнее Типовые схемы ламповых стабилизаторов
Типовые схемы ламповых стабилизаторов Схемы стабилизаторов напряжения отечественных ламповых измерительных приборов. Рис.6.39-6.45 с комментариями из книги Бонч-Бруевича “Применение электронных ламп в
Подробнее
Вакуумные электронные приборы (“радиолампы”) распределение частиц по энергиям для идеального газа 1) Вакуумный диод – свойство односторонней проводимости Основные свойства описываются вольт-амперной характеристикой
Подробнее ДРАЙВЕРНЫЙ КАСКАД Евгений Карпов
ДРАЙВЕРНЫЙ КАСКАД Евгений Карпов В статье приведена схема лампового каскада, обеспечивающего большой размах выходного напряжения при умеренной величине напряжения питания, низкое выходное сопротивление
Подробнее Видеонаука 3(7). 2017
УДК 47.14; 372.853 Аудиомодулятор электрического разряда для проведения лабораторных работ по физике. Коваленок Ю.И. Пермский кадетский корпус ПФО им. Героя России Ф. Кузьмина Аннотация. Предлагаемый в
Подробнее ТЕМА 6 ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ.
ТЕМА 6 ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ. Электронный усилитель – устройство, преобразующее маломощный электрический сигнал на входе в сигнал большей мощности на выходе с минимальными искажениями формы. По функциональному
Подробнее Лекция 12 ИНВЕРТОРЫ. План
5 Лекция 2 ИНВЕРТОРЫ План. Введение 2. Двухтактный инвертор 3. Мостовой инвертор 4. Способы формирования напряжения синусоидальной формы 5. Трехфазные инверторы 6. Выводы. Введение Инверторы устройства,
Подробнее Описание лабораторной установки
Лабораторная работа 2 1 ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ Целью работы является ознакомление с типовыми схемами полупроводниковых преобразователей частоты и методикой лабораторных
Подробнее Схемы преобразователей частоты
Лекция номер 10 Схемы преобразователей Никитин Н.П. Классификация схем По типу гетеродина: с отдельным и с совмещённым гетеродином По типу прибора, на котором выполняется смеситель: транзисторные и диодные
Подробнее idt sin tdt 0,32I T R R R R
Лабораторная работа 1 Выпрямитель переменного тока Цель: изучение работы однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей и их характеристик. Выпрямителем называется устройство для преобразования напряжения
Подробнее 1.1 Усилители мощности (выходные каскады)
Лекция 9 Тема 9 Выходные каскады 1.1 Усилители мощности (выходные каскады) Каскады усиления мощности обычно являются выходными (оконечными) каскадами, к которым подключается внешняя нагрузка, и предназначены
Подробнее Репитер своими руками.
Репитер своими руками. US3LD Описание изготовления репитера своими руками, на базе Р/С Титан ТН-102 и Р/С Виола-А. Для изготовления репитера нам понадобится радиостанция на диапазон 70см и 2метра. Для
Подробнее Устойчивость любительской аппаратуры
Г.Гончар (UC2LB) “Радиолюбитель” 4-5 1992 г. Устойчивость любительской аппаратуры Почти все наши радиолюбители-коротковолновики работают на аппаратуре домашнего изготовления. И большинству из них приходится
Подробнее Техническое описание.
Техническое описание. 1 Назначение микросхемы 1.1 Микросхема драйвера трансформаторной развязки (ДТР) предназначена для работы в качестве генератора, запитывающего первичную обмотку трансформатора гальванической
Подробнее Расчет колебательного контура
Радиолюбитель Расчет колебательного контура Практический расчет последовательного или параллельного LC контура. Доброго дня уважаемые радиолюбители! Сегодня мы с вами рассмотрим порядок расчета LC контура.
Подробнее Амплитудная модуляция. Параллельная анодно-экранная модуляция Clc модулятор для мощных ламп
НОВЫЙ МЕТОД СУПЕРМОДУЛЯЦИИ
(По материалам журнала Amaterske Radio)
«Что еще не сказано об амплитудной модуляции? Кажется, все возможные варианты AM изучены и описаны: и анодная, и различные сеточные, и супермодуляция… Так что же еще об амплитудной модуляции писать?»
Такими словами начинается статья Яна Шимы (OKUX), мастера радиоспорта, напечатанная в № 8 журнала «Amaterske Radio» за 1960 год. Статья озаглавлена: «Модуляция последовательной, запирающейся лампой». Простая, экономичная и, в тоже время, более эффективная по сравнению с другими схемами экранной модуляции, эта схема применяется с мая 1960года и на радиостанции UA3CH. За короткий срок выявилось неоспоримое преимущество ее перед схемой, описанной т. Шадским – UA3BW («Радио» № 2 за 1959 год). В модуляторе отсутствует модуляционный трансформатор, отпадает необходимость в усилении мощности НЧ.
Сокращенный перевод статьи приводится ниже. В схему модулятора внесены незначительные изменения, связанные с применением ламп отечественного производства.
В статье говорится: – Осуществлять модуляцию на экранную сетку можно по-разному. Последнее время экранную модуляцию применяют для получения так называемой «супермодуляции», позволяющей при модуляционных «пиках» превышать телеграфную мощность, что до недавнего времени считалось возможным лишь при анодно-экранной модуляции. Предлагаемый способ модуляции позволяет в широких пределах менять ее режим от «симметричного» до режима с регулируемым уровнем несущей (известного под названием CLC – controled level carrier), при котором в паузах излучение несущей в несколько раз меньше уровня несущей частоты обычных «традиционных» схем AM. Изменения уровня несущей в такт с модуляцией, а также физический процесс при описываемом методе модуляции, когда источник модулирующего напряжения является источником питания экранной сетки и ряд других особенностей схемы создает условия для получения глубокой, практически 100% модуляции без опасности перемодуляции. Это подтвердилось в процессе эксплуатации одного и того же передатчика как с анодноэкранной, так и с супермодуляцией. Известный метод экранной модуляции с параллельно включенной модуляторной лампой (рис. 1,а) не может дать какого-либо выигрыша, так как на сопротивлении R (или дросселе НЧ),
являющимся нагрузкой модуляторной лампы Л2, падает и часть напряжения, питающего ее экранную сетку. Увеличение глубины модуляции свыше 70% с такой схемой практически невозможно без искажений. Применение последовательного включения модуляторной лампы (рис. 1,6) открывает
совершенно новые возможности, которые недооценивались раньше. Одна из них – возможность полного использования динамической характеристики лампы при таком включении и положена в основу принципа описываемого метода. На схеме (рис. 2)
видно, что звуковое напряжение с микрофонного усилителя подается на сетку лампы Л г, рабочая точка которой устанавливается потенциометром R. Величина Ri определяет максимум анодного тока лампы Лi, когда она открыта. Лампа Лг работает как катодный повторитель. Рабочая точка лампы Лг зависит от данных делителя Rs Ri- Величина Rs должна быть соизмерима или превышать /?-, запертой лампы Лг. От правильного выбора сопротивления Rs зависит оптимальное значение модулирующего напряжения на экранной сетке модулируемой лам¬
пы. Запирающее напряжение -100 в, к которому подключены катоды Лг и Лг, можно брать с выпрямителя сеточного смещения передатчика. Лампа Л при отсутствии U3B на ее сетке открыта, лампа Л2 закрыта, а напряжение на экранной сетке лампы выходного каскада (РА) близко к нулю. При наличии напряжения на сетке лампы Лг она начинает закрываться, ток же через Лг усиливается, а напряжение на экранной сетке лампы РА увеличивается и тем быстрее, чем больше анодный ток лампы Лг и чем меньше внутреннее сопротивление участка анод-сетка. Наличие связи по току между лампами Лг и Лг, высокое входное сопротивление катодного повторителя дают лучшее качество модуляции, чем при других методах супермодуляции на экранную сетку. Принципиальная схема модулятора и микрофонного усилителя приведена на рис. 3. На рис. 4 изображена схема варианта модулятора для передатчиков, оконечный каскад которых имеет лампу с токами экранной сетки, превышающими 30-40 ма при 1!сг свыше – 350 в. Налаживание передатчика для работы в телефонном режиме с модулятором по схеме рис. 3 несложно. После настройки передатчика на наибольшую отдачу в антенну в телеграфном режиме экранная сетка переключателем Пг подключается к катоду лампы Л. (положение CLC). Изменением Ru (или изменением величины запирающего напряжения) устанавливается уровень несущей в паузах. Для работы в так называемом «симметричном режиме» R, устанавливают в такое положение, чтобы анодный ток лампы
РА составлял «телеграфного» тока
(при модуляции 1а должен достигать телеграфного значения, если действующее значение модулирующего напряжения на экранной сетке соответствует Uc2 телеграфного режима).
Для получения эффекта супермодуляции величину тока «молчания» 1 1
уменьшают до — и даже до -3- тока 4 о
в телеграфном режиме. Если изменение величины R„ не обеспечивает указанных изменений режима РА при отсутствии модуляции, следует несколько уменьшить величину сопротивлений или /?, или /?20, можно несколько увеличить отрицательное напряжение с-100 до -150 в. Степень ослабления несущей в паузах зависит также от отношения U& к Un лампы РА. Чем больше это отноше-
Простая схема АМ КВ передатчика на любительский диапазон 3 МГц для начинающего радиолюбителя: подробное описание работы и устройства
Предлагаемая схема передатчика не содержит дефицитных деталей и легкоповторима для начинающих радиолюбителей, делающих свои первые шаги в этом увлекательном, захватывающем увлечении. Передатчик собран по классической схеме и имеет неплохие характеристики. Многие, вернее сказать, все радиолюбители начинают свой путь именно с такого передатчика.
Сборку нашей первой радиостанции целесообразно начать с блока питания, схема которого приведена на рисунке 1:
рисунок 1:
Трансформатор блока питания можно применить от любого старого лампового телевизора. Переменное напряжение на обмотке II должно иметь значение около 210 – 250 v, а на обмотках III и IV по 6,3 v. Так как через диод V1 будет течь ток нагрузки, как основного выпрямителя, так и дополнительного, то он должен иметь максимально допустимый выпрямленный ток в два раза больше, чем остальные диоды.
Ширина полосы для SSB-передачи = DSB/2 = 1000/2 = 500 Гц.
В этом видео рассказывается об амплитудной модуляции:
У амплитудной модуляции много недостатков. Плохая энергетика, подверженность эфирным помехам, прием АМ сигналов почти всегда сопровождается шипением, …, поэтому в большинстве систем радиосвязи АМ уже давно заменили однополосной и частотной модуляцией. Однако, есть у АМ два достоинства, благодаря которым она до сих пор применяется в КСДВ иновещании, несмотря на безуспешные попытки цифровизации. Первое: для приема АМ сигнала требуется очень простой и дешевый приемник. В системах радиосвязи число радиоприемников, как правило, равно числу радиопередатчиков, и сложность построения, к примеру, однополосного приемника на фоне имеющегося в том же конструктиве радиостанции однополосного передатчика, роли не играет. Напротив, в радиовещании, где число приемников в миллионы раз превышает число передатчиков, простота приемника (и его цена) всецело определяет экономику отрасли и слушаемость передач. Второе: при падении уровня АМ сигнала вплоть до шумов, сохраняется не только разборчивость человеческой речи и ее естественность, но даже и узнаваемость музыкальных произведений. Оба этих достоинства пока не удалось превзойти ни одной иной системе модуляции в тех же диапазонах частот. Так что, АМ в радиоэфире еще будет жить долго. Как, впрочем, и радиолампы в выходных каскадах мощных передатчиков! Транзисторы, увы, там себя чувствуют весьма неуютно.
Эффективное формирование АМ производится в выходном каскаде радиопередатчика с помощью изменения питающих напряжений на экранной сетке и аноде лампы. При этом, тракт формирования несущей, включая выходной каскад, может быть нелинейным (режимы класса В и С) или даже цифровым (режимы класса D, E, F). Такое построение передатчика делает его простым в производстве, поскольку цифровые схемы имеют 100%-ную повторяемость и не требуют регулировки (кроме E). К примеру, цифровой тракт маломощного АМ передатчика, предназначенный для средневолнового радиовещания, включая предвыходной каскад, был уже опубликован в нашем журнале. Линейное же усиление АМ сигнала, сформированного в возбудителе на малом уровне (как это принято в однополосной модуляции) требует сложного в регулировке линейного тракта, снижает выходную мощность в 4 раза и КПД менее, чем до 20%. Если бы Ваш 100-ваттный SSB трансивер имел честную (а не усиленную в линейном тракте) АМ, то мощность сигнала в режиме несущей была бы 100 Вт, а на пике модуляции – 400 Вт. А так Вы довольствуетесь в лучшем случае средней мощностью 25 Вт и при этом трансивер потребляет от источника питания столько же, как при полной мощности в режиме SSB.
Собственно, изменение ВЧ составляющей первой гармоники анодного тока и, как следствие, напряжения на колебательном контуре, U a1 = I a1 . R k , производится путем изменения в такт с модуляцией напряжения на экранирующей сетке выходной радиолампы. Для того, чтобы при малых амплитудах выходного напряжения анод лампы не перегревался (для увеличения КПД), в такт с модуляцией, изменяют еще и напряжение питания анода, чтобы оно при любых значениях тока анода составляло бы 110 – 120% от ВЧ напряжения на контуре. В этом и состоит принцип анодно-экранной модуляции – АЭМ (Рис. 1).
Есть и еще одно важное правило АЭМ: при любых значениях сигнала модуляции напряжение на экранирующей сетке лампы должно быть меньше анодного и сохранять то же соотношение с ним, что и при отсутствии модуляции. Это правило необходимо соблюсти схемотехнически, чтобы при работе передатчика его невозможно было бы нарушить, иначе лампа выходного каскада выйдет из строя по экранной сетке. Сетка просто расплавится.
Реализовать суммирование постоянных напряжений питания с переменными модулирующими можно, по крайней мере, двумя способами. Первый, наиболее простой, который сразу приходит в голову – соединить последовательно два источника напряжения – постоянного питающего E a или E g2 и переменного сигнала модуляции U a m или U g2 m , как это показано на рисунке 2. Все, вроде бы хорошо, кроме двух серьезных «НО». Первое: через источник модулирующего напряжения протекает постоянная составляющая анодного тока. Это означает, что выходной модуляционный трансформатор должен работать с подмагничиванием (и иметь почти в два раза большее сечение сердечника и немагнитный зазор), либо, чтобы скомпенсировать ток подмагничивания, выходной каскад модулятора должен быть однотактным, и работать в режиме класса А (Та еще печка!). Если мы говорим о мощностях в единицы ватт, то это технически вполне реализуемо. Если же передатчик должен иметь мощность в десятки и сотни ватт, то модуляционный трансформатор сильно разрастается в габаритах, и стоимости. Второе «НО»: Модуляционный трансформатор находится под высоким потенциалом анодного напряжения. Поэтому между его обмотками необходимо размещать высоковольтную изоляцию, что серьезно усложняет конструкцию трансформатора и повышает риск его пробоя. Как следствие, – такой трансформатор должен рассчитываться и изготавливаться индивидуально под каждый проектируемый передатчик и не может быть унифицирован по техническим и экономическим причинам. То есть, кажущаяся простота схемы оборачивается серьезными технологическими сложностями.
Однако, вспомнив второй закон Кирхгофа и сложение напряжений на общей нагрузке с помощью двух реактивных сопротивлений в цепи каждого источника, можно нарисовать схему параллельного суммирования (Рис. 3). Схема стала сложнее. В ней появились две дополнительные LC цепочки. Однако, модуляционный трансформатор уже находится под нулевым потенциалом и не имеет подмагничивания!!! То есть, в его качестве можно использовать стандартный выходной или даже силовой трансформатор, а не проектировать и мотать его самостоятельно. Неизбежное подмагничивание в индуктивностях ушло из трансформатора в низкочастотные дроссели, которые также существуют стандартные, и их тоже не надо мотать самостоятельно. Высокая разность потенциалов ушла в разделительные конденсаторы, что для них свойственно. Вот, так. Немного подумав, слегка усложнив схему, можно упростить ее реализацию и поднять надежность!
Расчет элементов схемы. Исходные данные для расчета: полоса модулирующих частот, напряжения питания анода Ua, экранной сетки Ug2 и токи потребления выходного каскада передатчика Ia и Ig2. Проведем расчет сразу на конкретном примере. Пусть F min = 50 Гц, F max = 8000 Гц (вещательная АМ, класс излучения 16K0A3EGN), напряжение питания анода будет 400 вольт, напряжение экранной сетки 175 вольт. Ток потребления по цепи анода 300 мА, по цепи экранной сетки 30 мА. Узнается пара ламп 6П45С в относительно легком режиме.
Цепь анода.
Эквивалентное сопротивление нагрузки модулятора по цепи анода:
Ra = Ua / Ia; или в числах: Ra = 400 / 300 = 1,333 кΩ.
На нижней частоте модуляции Fmin допустим завал АЧХ на 3 дБ. Стало быть, индуктивное сопротивление анодного модуляционного дросселя X LДр1 должно быть не менее Ra. Поэтому:
L Др1 = Ra / (2 π Fmin) = 1333 / (2 * 3,14 * 50) = 4,24 Г. Примем с запасом L Др1 = 5 Г.
Зададимся максимальным рабочим коэффициентом модуляции m. При m = 100% велика вероятность перемодуляции и искажений, поэтому будем считать, что максимальная рабочая глубина модуляции (при так называемом «синусном режиме» – настройка тоном) составляет 90%. Тогда:
Ua m = Ua * m = 400 * 0,9 = 360 вольт.
Однако, поскольку минимальный пик-фактор (отношение модулирующего напряжения самого громкого звука к среднему уровню) для речи и музыки не бывает меньше, чем 3 (для концертов симфонической музыки пик фактор может достигать и 7), средняя глубина модуляции составит:
m ср = m / q = 0,9 / 3 = 0,3 или 30%
Соответственно, среднее модулирующее напряжение в анодной цепи:
Ua m ср = Ua * m ср = 400 * 0,3 = 120 вольт.
Через дроссель Др1 в рабочем режиме протекают два тока: постоянный 300 мА и переменный, определяемый средним модулирующим напряжением и реактивным сопротивлением дросселя на нижней частоте модуляции. При этом важно, чтобы при максимальном значении тока, дроссель бы не замагничивался. Поэтому считаем на пиковое напряжение модуляции при m = 0,9.
Амплитуда тока I Др1 ~ = Uam / (2 π Fmin L Др1) = 360 / (2 * 3,14 * 50 * 5) = 0,229 А.
Выбор максимального значения тока дросселя, в отличие от схем сглаживающих фильтров, надо выбирать не по тепловому действию, а по максимальной амплитуде тока, чтобы дроссель не замагничивался на пиках сигнала модуляции. С учетом завала в 3 дБ на нижней рабочей частоте, значение тока, на которое должен быть рассчитан анодный дроссель, составит:
I Др1 = Ia + I Др1 ~ * m * 0,707 = 300 + 229 * 0,9 * 0,707 = 446 мА.
По таблице стандартных низкочастотных дросселей серии «Д» выбираем Д48-2,5-0,4. Его параметры: индуктивность 2,5 генри при рабочем токе 400 мА, активное сопротивление 54 Ω максимальное переменное напряжение частоты сети на обмотке, при максимальном рабочем токе, – 11 вольт (амплитуда – 15,6 В). Таким образом, пиковое значение тока для дросселя Д48 составит: 0,4 + 15,6 / (2 * 3,14 * 50 * 2,5) = 420 мА. Превышение амплитуды тока над максимальным значением – 26 мА или 6,2%. То есть, на пике модуляции индукция в сердечнике составит не 1,6 Тесла, а на 6,2% больше, то есть, 1,7 Тесла. Область графика намагниченности для ленточных магнитопроводов 1,6 – 1,7 Тесла характеризуется уже значительной нелинейностью, хотя сердечник еще не входит в насыщение. Впрочем, если нижняя частота модуляции будет не 50 Гц, а на 6,2% выше, то есть, – 53 Гц (при прослушивании музыки с радиоприемника практически не заметно), то захода в нелинейную область не будет. Однако, во входном фильтре сигнала модуляции, перед подачей его на модулятор, необходимо будет предусмотреть дополнительный завал АЧХ на 6,2% на нижней рабочей частоте. Впрочем, можно выбрать дроссель с заведомо большим рабочим током, например, Д47-1,2-0,56 и соединить последовательно 4 штуки. Если же все-таки мы оставляем выбор на Д48-2,5-0,4, то для получения индуктивности в 5 Г включаем последовательно два таких дросселя. Падение напряжения анодного питания на активном сопротивлении составного дросселя (два Д48, включенных последовательно) составит:
U Др1 = Ia * 2 * R Др1 = 0,3 * 2 * 54 = 32,4 В.
Таким образом, необходимое анодное напряжение с выхода выпрямителя с учетом потерь на дросселе составит:
Ea = Ua + U Др1 = 400 + 32,4 = 433 В.
Разделительный конденсатор Cp1 работает на параллельное соединение активного сопротивления цепи анода передатчика Ra и индуктивное сопротивление модуляционного дросселя X LДр1 , модуль которого составляет:
Za = √1/(1/R 2 a +1/X 2 LДр1) = √1/(1/1333 2 +(2*3,14*50*5) 2) = √1/(1/1333 2 +1/1571 2) = 1016Ω.
На нижней частоте Fmin реактивное сопротивление X Cр1 должно составлять не более 1/5 от Za. Таким образом:
Cp 1 = 5/(2 π Fmin Za) = 5/(2*3,14*50*1016) = 15,7 мкФ.
Применим стандартный номинал 20 мкФ на 600 В и тип конденсатора МБГО-2.
Блокировочный конденсатор Сб 1 , установленный в непосредственной близости от анодного дросселя, включен параллельно выходному конденсатору фильтра анодного выпрямителя. Поэтому, хотя его емкостное реактивное сопротивление и должно быть меньше Za в 20 – 50 раз, тем не менее, в модуляторе возможно его установить минимальной емкости, например, равным Cp 1 , а остальную часть емкости возьмет на себя выходной конденсатор фильтра выпрямителя Ea. Главное, чтобы их общая емкость не была бы меньше чем
Сб общ = (20…50)/(2 π Fmin Za) = (20…50)/(2*3,14*50*1016) = (63…157) мкФ.
То есть, если в качестве Сб 1 установить конденсатор 20 мкФ, а на выходе выпрямителя будут, к примеру, установлены два последовательно соединенных электролитических конденсатора по 150 мкФ с общей емкостью в 75 мкФ, то все получится как нельзя лучше. Ну, или можно найти 50 или 100 мкФ на 600 вольт из более современных типов, например К75-40б.
Мощность, отдаваемая модулятором в анодную цепь передатчика при m = 90% с учетом потерь в активном сопротивлении составного модуляционного дросселя:
Pm a = U 2 a m /(2*Ra) + (I Др1 ~ / q) 2 *2*R Др1 = 360 2 /(2*1333) + (0,054/) 2 *2*54 = 48,6 + 3,5 = 52,1 Вт.
При m = 1 эта мощность составила бы 64 Вт, а при m = 0,3 потребуется лишь 5,7 Вт.
Цепь экранной сетки.
Для линейности модуляции необходимо выдержать на нижнем пике (при минимальных напряжениях Ua min и Ug 2min) такое же соотношение напряжений, как и в режиме покоя. То есть,
Ua / Ug 2 = Ua min / Ug 2min = 400 / 175 = 2,29
При m = 0,9 минимальное напряжение на аноде
Ua min = Ua – Ua m = 400 – 360 = 40 вольт.
Стало быть, минимальное напряжение на экранной сетке при 90% модуляции должно быть:
Ug 2min = Ua min / 2,29 = 40/2,29 = 17,5 В.
Таким образом,
Ug 2 m = Ug 2 – Ug 2min = 175 – 17,5 = 157,5 В, а эффективное значение 111,4 В.
Поскольку нагрузка модуляционного трансформатора по цепи экранной сетки мизерна по сравнению с анодной цепью (мощность, в десятки раз меньше), расчет будет отличаться от анодной цепи модуляции. Будем выбирать параметры цепи экранной сетки исходя из общей нагрузки модуляционного трансформатора. Эквивалентное сопротивление нагрузки модулятора по цепи экранной сетки, пересчитанное из анодной цепи составит:
Rg 2э = Ra / (Ua / Ug 2) 2 = 1333 / 2,29 2 = 254 Ω;
Это сопротивление определяет необходимое индуктивное сопротивление дросселя, которое, будучи включенным параллельно цепи экранной сетки, не должно оказывать влияния на АЧХ цепи, то есть, должно быть, как минимум, в 5 раз больше исходного:
L Др2 = 5 Rg 2э / (2 π Fmin) = 5 * 254 / (2 * 3,14 * 50) = 4,04 Г. Стандартное значение 5 Г.
Индуктивное сопротивление дросселя на нижней частоте модуляции составит:
X LДр2 = 2 π F min L Др2 = 2*3,14*50*5 = 1571 Ω.
Сопротивление цепи экранной сетки
Rg 2 = Ug 2 / Ig 2 = 175 / 30 = 5,833 кΩ.
Наглядно видно, что Rg 2 >> Rg 2э, (5833 >> 254) и по цепи экранной сетки модуляционный трансформатор работает практически на холостом ходу. Сопротивление Rg 2 определяет мощность, потребляемую от модулятора экранной сеткой:
Pm g2 = U 2 g 2 m / (2* Rg 2) = 157,5 2 / (2 * 5833) = 2,1 Вт.
Аналогично,
для m = 1; Pm g2 = 2,65 Вт, а для m = 0,3; Pm g2 = 0,24 Вт.
Для ограничения тока экранной сетки (защита лампы при рассогласовании нагрузки), а также предотвращения резонансных явлений в цепи модуляции, необходимо подключить к дросселю последовательное сопротивление со значением равным X LДр2 или большее. При R = X LДр2 модуль полного сопротивления полученной RL цепи составит:
Zg 2 = X LДр2 *√2 = 2222 Ω
Соответственно, амплитуда переменного модулирующего тока в RL цепи составит:
I Др2 ~ = (Ug 2 m m) / Zg 2 = (157,5*0,9) / 2222 = 0,064 А.
А пиковый ток через дроссель составит
I Др2 = Ig 2 + I Др2 ~ = 30 + 64 = 94 мА.
Выбираем стандартный дроссель Д22-5-0,1. Его параметры: индуктивность 5 генри при рабочем токе 100 мА, активное сопротивление 326 Ω при последовательном соединении обмоток.
Поскольку Д22-5-0,1 уже имеет собственное активное сопротивление обмотки 326 Ω, добавить надо R = X LДр2 – R Др2 = 1571 – 326 = 1245 Ω.
Стандартный больший номинал 1,3 кΩ.
Разделительный конденсатор Cp2 работает на параллельное соединение комплексного сопротивления цепи дросселя Zg 2 , = 2,222 кΩ (фаза &straightphi; = 45°) и активного сопротивления экранной сетки Rg 2 = 5,833 кΩ, модуль общего сопротивления которых с учетом фазы составляет:
Zg 2Rg2 = √1/[(1/Rg 2 + cos &straightphi; / Zg 2) 2 + (sin &straightphi; / Zg2) 2 ] = √1/[(1 / 5,833 + 0,707 / 2,222) 2 + (0,707 / 2,222) 2 ] = √1/(0,24 + 0,1) = 1,715 кΩ
На нижней частоте Fmin реактивное сопротивление X Cр2 должно составлять не более 1/5 от Zg 2Rg2 . Таким образом:
Cp 2 = 5/(2 π Fmin Zg 2Rg2) = 5/(2*3,14*50*1715) = 9,3 мкФ.
Применим стандартный номинал 10 мкФ на 300 В и тип конденсатора МБГО-2.
Блокировочный конденсатор Сб2, установленный в непосредственной близости от резистора R, включен параллельно выходному конденсатору фильтра экранного выпрямителя. Поэтому, хотя его емкостное реактивное сопротивление и должно быть меньше Zg2 в 20 – 50 раз, тем не менее, в модуляторе возможно его установить минимальной емкости, например, равным Cp 2 , а остальную часть емкости возьмет на себя выходной конденсатор фильтра выпрямителя Eg 2 . Главное, чтобы их общая емкость не была бы меньше чем
Сб общ = (20…50)/(2 π Fmin Zg 2) = (20…50)/(2*3,14*50*2222) = (29…72) мкФ.
То есть, если в качестве Сб 2 установить конденсатор 10 мкФ, а на выходе выпрямителя будет, к примеру, установлен конденсатор 47 мкФ, то все получится как нельзя лучше. Ну, или, если не нравятся электролиты, можно поставить конденсатор 30 мкФ на 300 вольт МБГО-2. При проектировании конкретной схемы эти расчетные соотношения являются справочными, которые нельзя нарушать, реализация же схемы может быть различной в зависимости от типа примененного силового трансформатора и схемы выпрямителя. При расчете сглаживающих фильтров для обеспечения нужного коэффициента пульсаций, емкости конденсаторов могут оказаться большими, чем рассчитанные, и тогда их надо установить соответственно большими. При m = 0,9 (и при нижней частоте модуляции 50 Гц) потери мощности модулятора на активном сопротивлении цепи составят:
Р RДр2 = I 2 Др2 ~ * (R + R Др2) = 0,064 2 * (1300 + 326) / 2 = 3,33 Вт.
При m = 1 Р RДр2 = 4,1 Вт и при m = 0,3; Р RДр2 = 0,37 Вт.
Причем, 0,064 2 *1300 = 2,66 Вт при m = 0,9; 3,29 Вт при m = 1; 0,3 Вт при m = 0,3
из них будут рассеиваться на резисторе R при частоте модуляции 50 Гц. Мощность, отдаваемая модулятором в цепь экранной сетки при глубине модуляции 90% и синусном режиме (q = 1):
Pm g2RДр2 = Pm g2 + Р RДр2 = 2,1 + 3,33 = 5,43 Вт.
Полная мощность модулятора при глубине модуляции 90% и q = 1 составит:
Pm = Pm a + Pm g2RДр2 = 52,1 + 5,43 = 57,5 Вт.
Для 100% синусной модуляции на частоте 50 Гц мощность модулятора потребуется
Pm = 64 + 2,65 + 4,1 = 70,8 Вт.
С увеличением частоты мощность потерь на резисторе R будет падать линейно. При штатной работе передатчика на разговорных и музыкальных программах (q = 3) от модулятора потребуется мощность: 5,7 + 0,24 + 0,3 = 6,24 Вт. И с учетом КПД модуляционного трансформатора – 6,9 Вт. Здесь стоит обратить внимание на квадратичную зависимость мощности модулятора от глубины модуляции. Бросается в глаза 10-и кратная разница средней мощности модуляции при штатной работе на реальном музыкально-разговорном сигнале – 6,9 Вт и при синусном режиме и 100% модуляции более 70 Вт. Поэтому к модулятору АМ передатчика не предъявляется требование обеспечения максимальной долговременной мощности в синусном режиме. Главное, чтобы на пиках сигнала модуляции он мог обеспечить амплитуду выходного напряжения равную напряжению анодного питания выходного каскада. Для АЭМ подойдет почти любой модулятор относительно малой мощности (в районе 20 – 60 Вт), способный выдать максимальное напряжение модуляции, и устойчивый к кратковременным перегрузкам по току. В таком режиме очень хорошо могут работать транзисторные и особенно ламповые УМЗЧ с трансформаторным выходом. Схемы интегральных УМЗЧ с бестрансформаторным выходом, увы, не обеспечивают пиков напряжений при меньшей мощности, и при их использовании микросхема УМЗЧ должна быть рассчитана на максимальную мощность модулятора, то есть, на 80 Вт с учетом КПД модуляционного трансформатора. Падение постоянного напряжения питания экранной сетки на активном сопротивлении дросселя R Др2 и добавочном резисторе R составит:
U RДр2 = Ig 2 * (R + R Др2) = 0,03 * (1300 + 326) = 49 В.
И напряжение питания цепи экранной сетки на выходе выпрямителя должно быть:
Eg 2 = Ug 2 + U RДр2 = 175 + 49 = 224 вольт.
Мощность постоянного тока, рассеиваемая резистором R, составит:
I 2 g2 * R = 0,03 2 * 1300 = 0,9 Вт.
Учитывая, что на нем еще рассеивается и часть мощности модулятора, при m = 0,3 общая рассеиваемая мощность на резисторе R составит:
P R = I 2 Др2 ~ *R + I 2 g2 *R = 0,3 + 0,9 = 1,2 Вт.
Однако, при 90%-ной модуляции на частоте 50 Гц, на этом резисторе будет рассеиваться мощность PR90 = 0,3 + 3,29 = 3,6 Вт.
Выбираем с большим запасом два резистора мощностью 2 Вт и номиналом в 2,7 кΩ, соединенные параллельно. Типономинал: МЛТ или С2-23 – 2 Вт – 2,7 кΩ ± 5%. Поскольку номинал 1,35 кΩ получился отличный от расчетного 1,3 кΩ, то при необходимо пересчитать напряжение питания цепи экранной сетки:
U RДр2 = Ig 2 * (R + R Др2) = 0,03 * (1350 + 326) = 50,3 В.
Eg 2 = Ug 2 + U RДр2 = 175 + 50 = 225 вольт.
На нижней частоте модуляции 50 Гц на пиках, достигающих 100%, на составном резисторе будет рассеиваться мощность в 4,2 Вт, но поскольку этот режим не является штатным и практически недостижимым в эксплуатации передатчика, то такие кратковременные всплески для двух резисторов по 2 ватта при средней мощности, не превышающей 1,2 Вт, вполне допустимы.
Модуляционный трансформатор. Должен сохранять линейность передаточной характеристики во всем диапазоне модулирующих напряжений. В номинальном режиме (при коэффициенте модуляции 90%) он должен иметь на анодной обмотке амплитуду напряжения 360 вольт, а на экранной обмотке (части анодной до отвода) амплитуду напряжения 157,5 вольт. При этом, желательно, чтобы трансформатор допускал бы 10% перегрузку по напряжению на пиках модуляции до 100%.
Пересчитаем эти напряжения в эффективные. Получим 254,6 В и 111,4 В.
Исследуя параметры стандартных трансформаторов, выпускаемых нашей промышленностью, бросается в глаза очень точное совпадение с рассчитанными значениями напряжений сетевых обмоток у силовых трансформаторов серии ТАН и ТН. Две сетевые обмотки, имеющиеся у этих трансформаторов, рассчитаны на напряжение 127 вольт и имеют отвод на 110 вольт.
Включив обе обмотки последовательно, получаем напряжение 254 вольта, и с отвода одной обмотки – 110 вольт. Полагаю совпадение очень точное! Впрочем, трансформаторы ТН имеют на сетевой обмотке дополнительные отводы, что позволяет точно подобрать соотношение анодного и экранного модулирующих напряжений и для других типов радиоламп.
Теперь с мощностью. Поскольку синусный режим при 90% модуляции является штатным, трансформатор обязан обеспечить передачу мощности 58,2 Вт.
Выбираем в качестве модуляционного стандартный силовой трансформатор ТН46-127/220-50. Поскольку трансформаторы обратимы, мы будем его использовать «с выхода на вход».
Его параметры (Рис. 4):
Поскольку долговременные нормируемые отклонения сетевого напряжения могут составлять ±10% от номинала, то силовой трансформатор рассчитан не только на 10-процентную перегрузку, но и на штатную эксплуатацию при напряжении на 10% большем, чем номинальное. И модулятор с таким трансформатором легко обеспечит 100%-ную модуляцию на нижней рабочей частоте 50 Гц. Соединив шестивольтовые обмотки модуляционного трансформатора последовательно, получим, что при коэффициенте модуляции m = 0,9, мощности модулятора Pm = 58 Вт и номинальном напряжении четырех обмоток Um = 25,2 вольта, входное сопротивление цепи сигнала модуляции по переменному току составит:
Rm = U 2 m/Pm = 25,2 2 / 58 = 11 Ω.
Иными словами, если у Вас есть обычный бытовой УМЗЧ, мощностью 30 – 80 Вт, который на колонке сопротивлением 8, 12 или 16 Ω, может развивать напряжение в 24 – 28 вольт, то Вы можете использовать его в качестве модулятора для Вашего АМ передатчика.
Опубликованные мной в журнале РАДИО с 2005 по 2008 многочисленные схемы двухтактных ламповых УМЗЧ с трансформаторами ТАН и ТН, есть ни что иное, как предваряющие публикации модуляторов с приятным, ламповым, звучанием для маломощных радиовещательных АМ передатчиков. В них лишь нужно ввести коррекцию АЧХ, чтобы завал в 3 дБ наблюдался бы на верхней частоте модуляции Fmax = 7,5 … 8 кГц, и на частоту 9 кГц установить режекторный фильтр с подавлением не менее 40 дБ для обеспечения класса излучения 16K0A3EGN в соответствии с международным Регламентом Радиосвязи. А опубликованный в разделе «Для начинающих» ламповый УМЗЧ на 6Н23П и 6П43П – это модулятор для 25-и ваттного вещательного передатчика начинающего индивидуального радиовещателя, проверенный на двух сотнях студентов и доступный для изготовления даже первокурснику гуманитарного ВУЗ-а.
Источник питания в нашем примере расчета должен выдавать анодное напряжение 433 вольта при токе 300 мА и экранное питающее напряжение 200 вольт при токе в 30 мА. Дроссели в сглаживающих фильтрах выпрямителя используем те же самые, что и в схеме модуляции: Д48-2,5-0,4 и Д22-5-0,1.
Расчет выпрямителя и сглаживающих фильтров, приводится в справочниках радиолюбителя.
В качестве силового трансформатора применяем стандартный ТА199-220-50 (Рис. 5):
Поскольку имеющийся трансформатор имеет шесть обмоток с напряжениями 80 и 20 вольт, то есть возможность использовать два мостовых выпрямителя, отдельно для экранного напряжения Eg2 и добавить к нему выпрямленное напряжение с оставшихся обмоток для получения номинала анодного Ea, таким образом, снизив рабочие напряжения на выпрямителях и сглаживающих фильтрах, что очень удобно. При этом соотношение питающих напряжений Ea и Eg2 получается автоматически за счет включения обмоток трансформатора и будет сохраняться при любых колебаниях напряжения электросети. Так, что данная схема не требует стабилизации напряжений. Нарисуем полную схему:
Накальные напряжения и напряжения смещения следует подавать на лампы выходного каскада передатчика от отдельного трансформатора и включать его на одну-две минуты раньше, до подачи анодного и экранного напряжений.
Модулятор CLC в режиме ТЛГ на сетку левой половины лампы Л2 подается отрицательное напряжение, запирающее лампу. При этом большое положительное напряжение с резистора R1 открывает правую половину Л2, что обеспечивает подачу на экранную сетку Л1 положительного напряжения. В случае работы в режиме ТЛФ приходящий на сетку левой половины лампы Л2 сигнал НЧ вызывает изменение ее анодного тока.
Вследствие этого происходит изменение анодного тока правой половины лампы Л2 и экранного напряжения лампы Л1, что приводит к появлению на выходе передатчика модулированного сигнала.Модулятор CLC практически не требует налаживания. Необходимо только установить с помощью потенциометра R3 анодный ток лампы Л1 при молчании в режиме ТЛФ равным 20-25% от значения анодного тока в режиме ТЛГ. Если достичь этого не удается, следует увеличить напряжение смещения либо уменьшить напряжение возбуждения лампы Л1. Модулятор CLC эксплуатировался на радиостанции в течение длительного времени. Во всех случаях качество модуляции корреспондентами оценивалось положительно.
Лекция 27
Амплитудная модуляция в генераторах на многоэлектродных лампах: анодно-экранная и пентодная модуляции. Принцип, схемы, модуляционные характеристики, энергетические и качественные показатели, основы инженерного расчёта. Схемы модуляторов. Амплитудное телеграфирование.
Использование многоэлектродных генераторных ламп: тетродов и пентодов^¹позволяет строить генераторы с большим коэффициентом усиления по мощностиК_Р, чем при использовании триодов (у генераторов на мощных современных тетродах достижимы значенияК_Рдо 40 – 50 и выше, тогда как у генераторов на мощных триодах до 10 – 15). Кроме того, применение тетродов и пентодов обеспечивает устойчивую работу генератора по схеме с общим катодом до более высоких частот (см. лекцию 14). Больший коэффициент усиления по мощности и большая устойчивость генераторов – усилителей мощности на тетродах и пентодах упрощают построение радиопередатчика и сокращают число его каскадов. Тетроды и пентоды удобны для осуществления сеточной модуляции. При этом ток управляющей сетки может отсутствовать, соответственно модулятор оказывается простым и представляет собою усилитель напряжения, то есть от модулятора не требуется мощность. Но сеточная модуляция обладает низкой энергетической эффективностью.
Использование анодной модуляции позволяет построить генератор амплитудно-модулированных колебаний с высокой энергетической эффективностью. Однако, если анодную модуляцию осуществлять в генераторе на тетроде или пентоде, то оказывается очень тяжёлым режим второй (экранной) сетки из-за значительного увеличения её тока, который она не выдерживает. В дополнение к этому, при уменьшении напряжения на аноде при анодной модуляции при неизменном напряжении на второй сетке у большинства тетродов проявляется динатронный эффект, когда ток второй сетки дополнительно возрастает за счёт электронов, вылетевших с разогретого анода, что делает режим работы второй сетки ещё более тяжёлым.
Поэтому, чтобы использовать преимущества тетродов и пентодов в отношении получения больших значений К_Ри большей устойчивости и преимущества анодной модуляции в отношении более высокой энергетической эффективности (больше КПД анодной цепиη_А) и при этом не иметь недопустимо тяжёлого режима по второй сетке, в генераторах на тетродах и пентодах применяют комбинированную анодно-экранную амплитудную модуляцию.
Анодно – экранная модуляция
При анодно-экранной модуляции модулирующий сигнал в форме напряжения заводится одновременно в цепи питания анода и второй (экранной) сетки. Соответственно напряжения питания анода и второй сетки изменяются по законам:
(27.1)
где Е_АН,Е_С₂_Н– напряжения питания анода и второй сетки в режиме молчания;U_A_Ω,U_С_2Ω– амплитуды модулирующих напряжений на аноде и второй сетке соответственно;m,m_C₂– коэффициенты модуляции напряжения анода и второй сетки.
Обычно выбирают
Е_АН≈ (0,8…0,9)Е_А
НОМ ;
Е_С₂_Н≈ (0,7…0,8)Е_С₂_НОМ.
Синфазное изменение напряжений питания анода Е_Аи второй сеткиЕ_С₂при анодно-экранной модуляции способствует выравниванию напряжённости режима второй сетки и спрямлению модуляционной характеристики.
СМХ при анодно-экранной модуляции является функцией анодного и экранного напряжений, то есть I_A₁=f(E_A,E_C₂). АналогичноI_A₀=f(E_A,E_C₂). Снимается СМХ при одновременном изменении обоих напряжений по одному и тому же закону в соответствующей пропорции.
Для лучшего понимания сути анодно-экранной модуляции обратимся к семейству статических ВАХ анодного тока, представленных на рис.27.1,аи снятых при разных значениях напряжений на второй сетке и одинаковых напряжениях на первой сетке.^²
Как видно из представленных статических ВАХ, в основной области увеличение напряжения на второй сетке приводит к увеличению анодного тока. Следовательно, в этой области возможно осуществление амплитудной модуляции изменением напряжения на второй сетке: изменения выходного (анодного) тока следуют за изменениями напряжения на второй (экранной) сетке. Такая модуляция носит название экранной модуляции. Однако экранная модуляция, отвлекаясь от её качественных показателей, энергетически будет невыгодной, так как имеет место в недонапряжённом режиме. Только для максимального режима можно допустить критический режим (см. ДХ, представленные сплошными линиями на рис.27.1,а). Соответственно, по энергетическим показателям экранная модуляция подобна модуляции смещением, но, в отличие от последней, для экранной модуляции потребуется более мощный модулятор, так как ток второй сетки существенно больше тока управляющей сетки, да и напряжение для модуляции на вторую сетку требуется существенно больше. Следовательно, экранная модуляция в недонапряжённом режиме не представляет практического интереса. В этом режиме модуляция смещением в генераторах на тетродах и пентодах имеет неоспоримые преимущества перед экранной модуляцией.^³Если лампа будет находиться в перенапряжённом режиме, то изменение экранного напряжения препятствует изменению анодного тока в соответствии с изменением этого напряжения и не позволяет получить линейную модуляцию. К такому заключению нетрудно подойти, если, например, принять, что приЕ_С_2
3реализуется критический режим при нижнем угле отсечки анодного токаθ= 90° (см. ДХ, представленные штриховыми линиями на рис.27.1,а). При увеличении напряжения на второй сетке нижний угол отсечки анодного тока возрастает, что должно приводить к увеличению первой гармоники анодного тока. Однако при этом напряжении режим становится перенапряжённым и в импульсах анодного тока появляется провал, что обусловливает уменьшение амплитуды первой гармоники анодного тока. То есть оба изменяющихся фактора: нижний угол отсечки и напряжённость режима влияют на первую гармонику анодного тока в противоположных направлениях, что никак не способствует получению глубокой линейной амплитудной модуляции за счёт экранного напряжения в перенапряжённом режиме. Из рассмотрения рис.27.1,анетрудно заключить, что если одновременно с изменением экранного напряжения в перенапряжённом режиме изменить в том же направлении анодное напряжение, то напряжённость режима уменьшится (штриховые ДХ рис.27.1,акак бы потянули за нижние концы вправо). А это приведёт к увеличению первой гармоники анодного тока, так как теперь изменение нижнего угла отсечки анодного тока в сторону увеличения и уменьшение напряжённости режима, приводящее к увеличению амплитуды импульсов анодного тока и исчезновению или уменьшению провала в них, обусловливают эффективное изменение первой гармоники анодного тока, что, в свою очередь, позволяет осуществить эффективную АМ путём одновременного изменения напряжений на аноде и второй сетке согласно (27.1). При этом режим лампы может оставаться практически неизменным: либо критическим, либо слегка перенапряжённым. Изменение анодного тока при этом происходит за счёт изменения экранного напряжения, приводящего к изменению амплитуды импульсов анодного тока и угла нижней отсечки: например, с увеличением экранного напряжения возрастают амплитуда импульсов анодного тока и угол нижней отсечки, что приводит к увеличению первой гармоники анодного тока. Изменение анодного напряжения при этом играет вспомогательную роль, сводящуюся к поддержанию практически постоянной напряжённости режима лампы и генератора.^⁴ДХ анодного тока при этом принимают вид, например, как показано на рис.27.1,б. В максимальном режиме обычно принимают значение нижнего угла отсечки анодного тока. При этом в телефонном режиме (режим молчания) нижний угол отсечки анодного тока оказывается равным 50…60⁰. Обратим внимание, что представленной на рис.27.1,бДХ анодного тока приЕ_А₁иЕ_С_{2 1}соответствуетθ= 90⁰.
Для получения 100% модуляции, очевидно, напряжение на аноде должно уменьшаться до нуля. Соответственно коэффициент модуляции анодного напряжения mдолжен быть равен единице в (27.1). Экранное напряжение при этом вовсе не обязательно должно уменьшаться до нулевого значения. Для получения 100% АМ обычно оказывается достаточным иметьm_C₂= 0,9…1,0.
СМХ генератора с анодно-экранной модуляцией представлены на рис.27.2.
В режиме несущей частоты (режим молчания)
Е_АН=Е_{А МАКС} /2 ;Е_С₂_Н= (Е_С₂_МАКС–Е_С₂_МИН)/2.
Амплитуда модулирующего сигнала
U_A_Ω=mЕ_АН;U_C₂_Ω=m_C₂Е_С₂_Н.
При линейности модуляции, очевидно, справедливо считать
,
где коэффициент модуляции анодного тока mравен коэффициенту модуляции анодного напряжения (коэффициент модуляции экранного напряженияm_C₂может быть немного меньше, что отражено на рис.27.2, гдеm= 1,m_C₂< 1).
Если можно пренебречь проницаемостью лампы (D= 0) и принять, что при модуляции сохраняется критический режим, то амплитуда первой гармоники анодного тока
.
Если D= 0, то для нижнего угла отсечки анодного тока справедливо выражение (см. лекцию 4, ф-ла (4.15а))
,
где – напряжение приведения по второй сетке;^⁵D_C₂– проницаемость лампы по второй сетке (D_C₂= Δe_C/Δe_C₂при i_A=const).
Очевидно, ΔЕ^/_С=D_С₂ΔЕ_С₂. Напомним, что в системе координатi_A,e_Cпри увеличении напряжения второй сетки статические ВАХ анодного тока смещаются влево, то есть в область более отрицательных значений напряжения отсечкиЕ^/_С(см. лекцию 4). Следовательно, увеличение экранного напряжения приводит к пропорциональному увеличению напряжения отсечки. Зная зависимостьЕ^/_С=f(E_C₂), можно рассчитать изменение нижнего угла отсечки анодного токаθ=f(E_C₂) и соответственно изменение амплитуды первой гармоники анодного тока.
Если обратиться к СМХ генератора с анодно-экранной модуляцией, то на ней можно выделить два участка (рис.27.2). Верхний участок 1 соответствует недонапряжённому режиму лампы по первой (управляющей) сетке, нижний участок 2 соответствует перенапряжённому (в любом случае более напряжённому) режиму по первой сетке (при малых значениях Е_С₂ток управляющей сетки возрастает). Для облегчения режима управляющей сетки и спрямления СМХ в нижней части в генераторах с анодно-экранной модуляцией применяют сеточное автосмещение, либо комбинированное смещение: часть за счёт сеточного автосмещения, часть от независимого источника смещения. С подобной реализацией смещения мы встречались в генераторах с анодной модуляцией на триодах, в которых применение сеточного автосмещения обусловливало двойную модуляцию. Аналогично обстоит дело и в генераторах с анодно-экранной модуляцией.
Возможные варианты схем осуществления анодно-экранной модуляции показаны на рис.27.3.
На схемах показано последовательное питание анода и сеточное автосмещение. В отдельных случаях возможно применение комбинированного смещения. Сеточное автосмещение и комбинированное смещение реализуются как и в генераторе с анодной модуляцией (рис.26.6 и соотношение (**)). Величина сопротивления сеточного автосмещения R_Cпри настройке генератора может уточняться по сравнению с расчётной. Схемы могут быть выполнены с параллельным питанием анода. Конденсаторы ёмкостьюС_ωобладают малым сопротивлением на несущей частоте, а конденсаторС_Ωобладает малым сопротивлением на частоте модулирующих колебаний. ИндуктивностиL_ωпредставляют большое сопротивление для токов несущей частоты.
В схеме рис.27.3,апитание второй сетки осуществляется от источника анодного питания через гасящий резисторR_C₂. В такой схеме коэффициент модуляции анодного и экранного напряжений одинаковы, то естьm=m_C₂.
Действительно, если считать изменения анодного и экранного токов линейными, то для напряжения на второй сетке можно записать следующее выражение
согласно которому .
Соответственно
,
из которого следует m_C₂=m.
Следовательно, указание в отдельных работах, что в данной схеме анодно-экранной модуляции коэффициент модуляции экранного напряжения меньше коэффициента модуляции анодного напряжения не является корректным.
Из-за значительных потерь мощности на гасящем сопротивлении в цепи второй сетки R_C₂рассматриваемая схема осуществления анодно-экранной модуляции в мощных генераторах нежелательна, так как значительно снижается общий КПД генератора и передатчика в целом. Величина гасящего сопротивленияR_C₂уточняется при настройке генератора.
Схема анодно-экранной модуляции рис.27.3,бявляется более экономичной, поскольку для питания второй сетки используется дополнительная обмотка модуляционного трансформатора и отдельный источник питания второй сеткиЕ_С₂_Н. В этой схеме может быть реализовано любое соотношение междуmиm_C₂. Очевидно, для реализации данной схемы может быть использован модулятор по схеме рис.26.10, у которого выходное напряжение«к выходному каскаду»подаётся на анод, а выходное напряжение«к предвыходному каскаду» подаётся на вторую сетку. При использовании такой схемы исключается подмагничивание сердечника модуляционного трансформатора, что способствует уменьшению нелинейных искажений в модуляторе. При этом уменьшаются требуемые размеры трансформатора, объём трансформаторного железа и расход медного провода для обмоток. Необходимость применения модуляционных дросселей несколько уменьшает выигрыш по расходам трансформаторного железа и медного провода, но общий выигрыш всё-таки оказывается заметным.^⁶
Так как при анодно-экранной модуляции напряжение на аноде и анодный ток лампы изменяются как и при анодной модуляции, то для анодной цепи генератора с анодно-экранной модуляцией справедливы все энергетические соотношения, полученные для анодной модуляции. Напряжение на экранной сетке изменяется при модуляции как и на аноде. Точно также изменяется ток второй сетки (рис.27.2). Отличие второй сетки от анода только в том, что в её цепи не производится колебательная мощность. Следовательно, потребляемая цепью второй сетки мощность рассеивается на этой сетке.
Средняя потребляемая цепью второй сетки мощность
,
где P_C₂₀_Н=Е_С₂_НI_С₂₀_Н– потребляемая цепью второй сетки мощность в режиме несущей частоты (молчания) от источника питания постоянного напряжения (Е_АНв схеме рис.27.3,аиЕ_С₂_Нв схеме рис.27.3,б).
Слагаемое определяет величину дополнительной мощности, потребляемой цепью второй сетки от модулятора. Обратим внимание, еслиm_C₂=m, то СМХI_С₂₀(рис.27.2) будет выходить из начала координат приЕ_А= Е_{А МИН}= 0,Е_С₂=Е_С₂_МИН= 0.
Очевидно, в генераторе должно выполняться условие .
Лампа для генератора с анодно-экранной модуляцией должна выбираться на колебательную мощность как и для генератора с анодной модуляцией, то есть
.
Если приняты напряжения Е_АН<Е_{А НОМ};Е_С₂_Н<Е_С₂_НОМ, то при выборе лампы по последнему соотношению надо исходить из знака неравенства.
Требуемая мощность от модулятора
. (27.2)
Лампы для модулятора выбираются с учётом потерь в модуляционном трансформаторе. Как и при анодной модуляции, модуляторы для анодно-экранной модуляции строятся по двухтактным схемам.
Чтобы сохранить энергетическую эффективность анодно-экранной модуляции при построении радиопередатчика в целом, её, как и анодную модуляцию, осуществляют в выходном каскаде передатчика.
Несмотря на высокие энергетические характеристики, анодно-экранная модуляция длительное время не имела самостоятельного значения в технике радиопередающих устройств звукового вещания, поскольку уступала в отношении нелинейных искажений тройной анодной модуляции. Наиболее конкурентоспособной считалась схема анодно-экранной модуляции с гасящим резистором (рис.27.3,а), приближающаяся по нелинейным искажениям к двойной анодной модуляции. Однако схема неприменима в выходных каскадах мощных радиопередатчиков из-за больших потерь мощности в гасящем резисторе. Поэтому в радиовещательных передатчиках анодно-экранной модуляции отводилась второстепенная роль. Она часто использовалась в предвыходных каскадах при тройной анодной модуляции.
Увеличение мощности выпускаемых генераторных тетродов, применение которых в выходных каскадах мощных радиопередатчиков позволяет увеличить реализуемое усиление и промышленный КПД, что упрощает передатчик и уменьшает его габариты, заставляло специалистов продолжать исследования анодно-экранной модуляции и искать способы снижения возникающих при модуляции нелинейных искажений.
В итоге с начала 80-х годов прошлого столетия все вновь выпускаемые ведущими зарубежными фирмами вещательные передатчики длинных, средних и коротких волн мощностью от 100 кВт и выше были оснащены тетродами в оконечных и предоконечных каскадах и транзисторами в остальных.
Отечественной промышленностью в 60-х годах прошлого столетия выпущены два мощных тетрода, один из которых использовался в оконечном каскаде связного передатчика, а другой – в предварительных каскадах ряда вещательных передатчиков. В последние два десятилетия отечественной промышленностью выпущено несколько тетродов с номинальной мощностью 120, 250 и 1000 кВт, которые с успехом можно использовать в каскадах с анодно-экранной модуляцией.
Эквивалентное сопротивление генератора с анодно-экранной модуляцией, являющееся нагрузкой модулятора, может быть найдено следующим образом.
Соотношение (27.2) можно записать в виде
,
где R_Г– эквивалентное сопротивление модулируемого генератора, отнесённое к анодной обмотке модуляционного трансформатора (обмотка, с которой снимается модулирующее напряжение на анодU_А_Ω=mЕ_АН).
Из последнего выражения получаем
.
Если у тетрода явно выражен динатронный эффект, то анодно-экранная модуляция в генераторе на таком тетроде должна осуществляться в критическом режиме без захода в перенапряжённый режим в любой точке модуляции. Определение коэффициента использования анодного напряжения в критическом режиме должно проводиться с учётом этой особенности по формуле (7.1).^⁷Обратим внимание, что при изменении напряжения второй сетки за счёт подачи на неё модулирующего сигнала пропорционально изменяется напряжение анодного сдвигаЕ^/_А, поэтому для осуществления 100% модуляции анодное напряжение надо изменять в пределах от нуля доЕ_{А МАКС}, а не отЕ^/_АдоЕ_{А МАКС}, как указывается в отдельных работах. Главное, чтобы минимальное результирующее напряжение на аноде (то есть с учётом колебательного напряжения) в каждый момент времени не оказывалось меньше соответствующего значенияЕ^/_А.
Взаключение приведём более простую схему (рис.27.4), рассматриваемую как схема анодно-экранной модуляции. При работе лампы в перенапряжённом режиме уменьшение напряжения на аноде за счёт модулирующего сигнала увеличивает напряжённость режима по второй сетке. Соответственно уже небольшое увеличение тока второй сетки приводит к значительному увеличению падения напряжения на большом сопротивлении гасящего резистораR_С₂, что, в свою очередь, обусловливает значительное понижение напряжения на второй сетке, а это приводит к уменьшению напряжённости режима. В данной схеме изменение тока второй сетки получается в противофазе с изменением напряжения на ней, что облегчает температурный режим второй сетки. Как и в схемах анодно-экранной модуляции (рис.27.3), в рассматриваемой схеме имеет место дополнительная модуляция смещением. Очевидно, схему (рис.27.4) правильнее рассматривать как схему комбинированной анодной модуляции генератора на тетроде.
Пентодная модуляция (модуляция на защитную сетку)
Вгенераторах на пентодах возможно осуществление АМ путём подачи напряжения модулирующего сигнала на защитную (пентодную, она же антидинатронная, она же третья) сетку. Одна из возможных схем осуществления пентодной модуляции показана на рис.27.5. КонденсаторС_БЛпредставляет малое сопротивление по высокой (несущей) частоте и большое сопротивление по частоте модулирующего сигнала. Таким образом, по высокой частоте третья сетка практически имеет потенциал катода.
На рис.27.6 представлены статические ВАХ анодного тока i_A(e_A) при разных напряжениях на защитной (третьей) сеткеЕ_С₃. Приведенные ВАХ показывают, что при изменении напряженияЕ_С₃в области положительных значений анодный ток не претерпевает заметных изменений.^⁸При этом происходит лишь некоторое изменение крутизны линии критических режимов. При увеличении напряженияЕ_С₃крутизна линии критических режимомS_КРнесколько возрастает. Это означает, что модуляционные свойства при изменении напряженияЕ_С₃в положительной области весьма ограничены и не могут быть эффективно использованы. В то же время отрицательные значения напряженияЕ_С₃вызывают смещение линии критических режимов вдоль осие_А, что позволяет осуществить эффективную модуляцию при значенияхЕ_С₃< 0. Однако приЕ_С₃< 0 сильно увеличиваются значения токов управляющей (первой) и особенно экранной (второй) сеток. Следовательно, при модуляции на пентодную сетку режим лампы получается перенапряжённым, особенно по второй сетке. Степень перенапряжённости режима возрастает по мере уменьшения напряженияЕ_С₃. При определённом отрицательном значении напряженияЕ_С₃лампа запирается по анодной цепи и анодный ток лампыi_А= 0. Величина этого напряжения может быть определена из соотношения, позволяющего «пересчитать» анод на место третьей сетки (эквивалентный анод), напряжение на котором
,
где – коэффициент усиления по пентодной (третьей) сетке.
Анодный ток становится равным нулю при Е_{ЭКВ А}= 0. Соответственно, напряжение на третьей сетке, при котором лампа запирается по анодному току,
.
При положительных напряжениях на третьей сетке значение близко к нулю и возрастает при отрицательных напряжениях, достигая практически постоянного значения на довольно коротком интервале напряжений от нуля в отрицательную сторону.
Процесс модуляции анодного тока при модуляции на пентодную сетку поясняется рис.27.7. Уменьшение напряженияЕ_С₃обусловливает смещение линии критических режимов вправо, что вызывает деформацию импульсов анодного тока. Уменьшение напряжения на пентодной сетке приводит также к уменьшению нижнего угла отсечки анодного тока и углублению провала на вершине импульса. При этом изменение формы импульсов анодного тока примерно такое же, как при анодной модуляции в перенапряжённом режиме.
СМХ при пентодной модуляцииI_А₁(Е_С₃) представлена на рис.27.8.^⁹На практике обычно принимаютЕ_С₃_МАКС= 0. Это означает, что результирующее напряжение на третьей сетке в процессе модуляции не заходит в область положительных значений. Соответственно лампа работает без тока третьей сетки, и по цепи третьей сетки мощность не потребляется. Напряжение на третьей сетке в режиме молчания (несущей частоты) принимается
и подаётся от отдельного источника. Для получения 100% модуляции амплитуда модулирующего напряжения U_С_3
Ω= |Е_С₃_Н|. В общем случаеU_С_3
Ω=m|Е_С₃_Н|, гдеm– необходимый коэффициент модуляции анодного тока, соответственно и напряжения третьей сетки.
Пентодная модуляция в чистом виде, когда напряжение возбуждения U_МС=const, напряжение смещенияE_C=const, напряжение на второй сеткеE_C₂=constпрактически не применяется, так как вблизи напряженияЕ_С₃_МИНочень велики сеточные токи, особенно у второй сетки (рис.27.8). Чтобы уменьшить напряжённость режима по первой и второй сеткам, в их цепи включают сопротивленияR_CиR_C₂соответственно (см. рис.27.5), выбор величин которых некритичен. Сопротивления ёмкостейС_СиС_С₂соответственно в цепи управляющей и второй сеток должны быть малы по высокой частоте и больше соответствующих сопротивленийR_CиR_C₂на частотах модуляции.
Опыт показывает, что при правильном режиме работы во многих случаях оказывается возможным получить глубокую (до 80…90%) модуляцию на пентодную сетку без значительных нелинейных искажений. Использование сеточного автосмещения (или комбинированного смещения, когда часть напряжения подаётся от отдельного источника) и включение гасящего резистора с достаточно большим сопротивлением в цепь второй сетки R_C₂, строго говоря, обусловливают не просто пентодную, а комбинированную пентодную модуляцию.
Так как лампа работает без тока третьей сетки, то для пентодной модуляции требуется очень маломощный модулятор. Мощность модулятора для пентодной модуляции меньше, чем для модуляции смещением. В этом преимущество пентодной модуляции перед сеточной. Для пентодной модуляции применяют те же схемы модуляторов, что и для сеточной модуляции.
В заключение отметим, что несмотря на то обстоятельство, что пентодная модуляция, как и анодная, осуществляется в перенапряжённом режиме, в энергетическом отношении она эквивалентна сеточной модуляции. При этом в режиме несущей частоты КПД анодной цепи
,
где η_{А МАКС}– КПД анодной цепи в максимальном режиме.
Низкое значение η_АНобъясняется низким значением коэффициента использования напряжения анодного питанияв режиме несущей частоты. Однако, несмотря на сходство, КПД анодной цепи в режиме несущей частоты, соответственно и средний КПД за период модулирующей частоты, при пентодной модуляции получается немного больше. При сеточной модуляции нижний угол отсечки анодного тока в максимальном режиме выбирается не менееθ_МАКС≈ (90…100)⁰(предельное значение 120⁰), тогда как при пентодной модуляции можно выбратьθ_МАКС≤ 90⁰. Соответственно при пентодной модуляции можно получить несколько большее значениеη_{А МАКС}.
Лампа для генератора с пентодной модуляцией выбирается как и для генератора с сеточной модуляцией на колебательную мощность
.
Источник возбуждения генератора с пентодной модуляцией рассчитывается на требуемую мощность возбуждения в максимальном режиме (очевидно, для максимального режима может быть принят критический или слегка перенапряжённый режим лампы).^¹⁰Соответственно при перемещении от максимального режима к минимальному амплитуда возбуждения будет понижаться за счёт большей нагрузки на источник возбуждения. Уменьшение амплитуды возбуждения соответственно и мощности возбуждения облегчает режим управляющей сетки. В этом отношении пентодная и анодная модуляции сходны. В частности, в обоих случаях при 100% модуляции мощность возбуждения в минимальном режиме принципиально не нужна. Однако по факту в минимальном режиме имеет место потребление мощности от источника возбуждения, значительная часть которой рассеивается на сетке.
Шарманки (продолжение) | NiceTV
Еще одна принципиальная схема “шарманки* на двух радиолампах приведена на рис.10. Задающий генератор плавного диапазона (ГПД) в этой схеме выполнен на лампе 6ПЗС, С колебательного контура L1-L2-L3-C3 ВЧ сигнал через разделительный конденсатор С4 поступает на управляющую сетку лампы Г-807, на которой выполнен усилитель мощности. АМ модуляция — сеточная, сигнал модуляции подается с анода выходной лампы усилителя низкой частоты приемника.
Регулировкой емкости конденсатора переменной емкости СЗ устанавливают частоту передачи, С8 — настраивают П-контур по максимуму сигнала на выходе усилителя, C10 — согласовывают передатчик с антенной по сопротивлению, С9 — настраивают антенну в резонанс. Настройка антенны в резонанс с помощью конденсатора С9 особенно эффективна в том случае, если антенна непосредственно подключена к выходу передатчика (т.е. без применения коаксиального кабеля), а длина антенного полотна составляет чуть больше четверти длины излучаемой волны. В этом случае конденсатор С9 выступает в роли электрического “укоротителя”, И подстройкой его емкости можно точно настроить антенну в резонанс.
Выключатели SА1, SА2, SАЗ дают возможность отключать высоковольтные питающие напряжения по отдельности. Для отключения передатчика в режиме приема достаточно разомкнуть только выключатель SА2.
Катушки L1_L3 намотаны виток к витку на одном керамическом каркасе d-42мм проводом ПЭЛ- 1,0: И содержит 5 витков, L2— 21 виток, L3 — 27 витков провода. Дроссели L4 и L5 намотаны на резисторах ВС-2 сопротивлением 470—1000 кОм и содержат по 5 секций, в каждой из которых намотано по 100 витков провода ПЭЛ-0,15. Катушка L6 намотана на керамическом каркасе d-70мм проводом ПЭЛ-1,5 виток к витку и содержит 60 витков. Катушка L7 — дроссель, намотанный на керамическом каркасе d-20 мм и содержащий 5 секций по 100 витков провода ПЭЛ-0,3.
Такой передатчик может обеспечить выходную мощность 25 Вт. В оригинальном варианте анодное напряжение лампы Г807 составляло +800 В (очевидно, с целью получения большой выходной мощности), однако рекомендуется понизить анодное напряжение до +600 В — максимально допустимого значения для этой лампы для предупреждения резкого снижения ресурса этого электровакуумного прибора, а также для уменьшения вероятности самовозбуждения на УКВ и предупреждения возможного пробоя между электродами радиолампы.
На рис.11 приведена схема средневолнового передатчика с амплитудной модуляцией. Выходная мощность передатчика составляет 40—50 Вт.
ГПД выполнен на лампе 6П14П по схеме с кондуктивной обратной связью. В цепи анода лампы включен параллельный колебательный контур L2-СЗ, который может быть настроен как на основную частоту генерации, определяемую элементами L1 и С1, так и на более высокую гармонику (чаще всего используется третья). Дроссель LЗ предотвращает распространение ВЧ сигналов по цепям накала, уменьшая вероятность появления ВЧ наводок.
С выхода ГПД сигнал подается на управляющую сетку лампы ГУ-50 усилителя мощности, а после усиления, через согласующий П-контур С9-L5-С10, — в антенну. Амплитудная модуляция осуществляется по защитной (антидинатронной) сетке лампы усилителя мощности. Следует отметить, что во всех подобных ламповых схемах усилителей, в которых амплитудная модуляция осуществляется по защитной сетке, сигнал с модуляторного трансформатора подается на сетку со вторичной обмотки трансформатора (т.е. с обмотки, к которой подключают динамик или телефоны). Если же модуляция осуществляется по анодной цепи или по экранной сетке, то эти цепи подключаются непосредственно к аноду лампы усилителя низкой частоты, где присутствует высокое напряжение питания (в эту же цепь включается и первичная обмотка понижающего, т.5 намотаны антипаразитные дроссели (по 5 витков провода ПЭЛ-0,55), предотвращающие возбуждение каскада на УКВ.
Катушка L1 намотана проводом ПЭЛ-0,7 на керамическом каркасе d-32 мм. Количество витков — 50 (намотка — виток к витку), отвод от середины. Дроссель L3 намотан проводом ПЭЛ-1,0 и имеет 5 витков, намотка — бескаркасная.
Анодный дроссель L4 следует намотать на керамическом каркасе d-18 мм и длиной 95мм, провод — ПЭЛШО-0,35, количество витков — 130. Первые (ближайшие к аноду) 15 витков необходимо выполнить вразрядку, с шагом 1,5мм, остальная часть мотается виток к витку. Катушка L5 П-контура намотана на керамическом каркасе проводом ПЭЛ-1,5, виток к витку, d-70 мм и содержит 60 витков.
На рис.12 приведена схема передатчика, очень похожая на предыдущую. Отличие заключается втом, что ГПД на лампе 6П14П не имеет контура в анодной цепи, а сигнал на усилитель мощности поступает непосредственно с колебательного контура LЗ-СЗ. Дроссели L1-L2 и L5 намотаны проводом ПЭЛ-1,0 и имеют по 5 витков; катушка LЗ — проводом ПЭЛ-0,7 на керамическом каркасе d-32мм, количество витков — 50 (намотка — виток к витку), отвод от середины; дроссель L4 мотается на керамическом каркасе d-18мм и длиной 95мм, провод — ПЭЛШО-0,35, количество витков — 130. Первые (ближайшие к аноду) 15 витков необходимо выполнить вразрядку, с шагом 1,5мм, остальная часть мотается виток к витку. Катушка L6 П-контура намотана на керамическом каркасе d-70 мм проводом ПЭЛ-1,5 виток к витку и содержит 60 витков.
Максимальная выходная мощность передатчика — 40—50 Вт.
В.РУБЦОВ, UN7BV,
г.Астана, Казахстан.
(Прислал Н.Куц)
Амплитудная модуляция – Amplitude modulation
Радиомодуляция по амплитуде волны
Рис. 1. Аудиосигнал (вверху) может передаваться несущим сигналом с использованием методов AM или FM.
Амплитудная модуляция ( АМ ) представляет собой модуляцию метод , используемый в электронной связи, чаще всего для передачи сообщений с помощью радио несущей волны . При амплитудной модуляции амплитуда (сила сигнала) несущей волны изменяется пропорционально амплитуде сигнала сообщения, такого как аудиосигнал . Этот метод контрастирует с угловой модуляцией , в которой либо частота несущей волны изменяется, как при частотной модуляции , либо ее фаза , как при фазовой модуляции .
AM был самым ранним методом модуляции, который использовался для передачи звука в радиовещании. Он был разработан в течение первого квартала в начале двадцатого века с Роберто Лэнделл де Моура и Фессенден «s радиотелефонных экспериментов в 1900 г. Эта оригинальная форма AM иногда называют двойной боковой полосы амплитудной модуляции ( DSBAM ), поскольку стандартный метод дает боковые полосы по обе стороны от несущей частоты. Однобоковая модуляция использует полосовые фильтры для устранения одной из боковых полос и, возможно, сигнала несущей, что улучшает отношение мощности сообщения к общей мощности передачи, снижает требования к мощности повторителей линий и позволяет лучше использовать полосу пропускания среды передачи.
AM – прежнему используется во многих формах общения в дополнение к AM вещания : коротковолнового радио , любительского радио , двусторонней радиосвязи , УКВ радио самолета , граждане радиодиапазоне , а также в компьютерных модемов в виде QAM .
Формы
В электронике и телекоммуникаций , модуляции посредством различных некоторый аспект непрерывного волнового сигнала несущей с модуляцией сигнала несущей информации, таких как аудио сигнала , который представляет собой звук, или видеосигнал , который представляет изображения. В этом смысле несущая волна, которая имеет гораздо более высокую частоту, чем сигнал сообщения, несет информацию. На принимающей станции сигнал сообщения извлекается из модулированной несущей путем демодуляции .
При амплитудной модуляции изменяется амплитуда или сила несущих колебаний. Например, в радиосвязи AM непрерывный радиочастотный сигнал ( синусоидальная несущая волна ) перед передачей модулирует амплитуду звуковой волны. Форма звуковой волны изменяет амплитуду несущей волны и определяет ее огибающую . В частотной области амплитудная модуляция создает сигнал с мощностью, сосредоточенной на несущей частоте и двух соседних боковых полосах . Каждая боковая полоса равна полосе пропускания модулирующего сигнала и является зеркальным отображением другой полосы . Поэтому стандартную AM иногда называют «двухполосной амплитудной модуляцией» (DSBAM). Однополосная амплитудная модуляция
Недостатком всех методов амплитудной модуляции, а не только стандартной AM, является то, что приемник усиливает и обнаруживает шум и электромагнитные помехи в равной пропорции с сигналом. Увеличение отношения принятого сигнала к шуму , скажем, в 10 раз ( улучшение на 10 децибел ), таким образом, потребует увеличения мощности передатчика в 10 раз. Это в отличие от частотной модуляции (FM) и цифрового радио. где эффект такого шума после демодуляции сильно снижается до тех пор, пока принимаемый сигнал значительно превышает порог для приема. По этой причине AM-вещание не является предпочтительным для музыки и высококачественного вещания, а скорее для голосовой связи и радиопередач (спорт, новости, ток-радио и т. Д.).
AM также неэффективен в использовании энергии; не менее двух третей мощности сосредоточено в сигнале несущей. Несущий сигнал не содержит исходной передаваемой информации (голос, видео, данные и т. Д.). Однако его наличие обеспечивает простое средство демодуляции с использованием обнаружения огибающей , обеспечивая опорную частоту и фазу для извлечения модуляции из боковых полос. В некоторых системах модуляции, основанных на AM, требуется меньшая мощность передатчика за счет частичного или полного исключения несущей, однако приемники для этих сигналов более сложны, поскольку они должны обеспечивать точный опорный сигнал несущей частоты (обычно смещенный на промежуточную частоту). ) от значительно сокращенной “пилотной” несущей (при передаче с уменьшенной несущей или DSB-RC) для использования в процессе демодуляции. Даже при полном исключении несущей в двухполосной передаче с подавленной несущей , регенерация несущей возможна с использованием контура фазовой автоподстройки частоты Костаса . Это не работает для однополосной передачи с подавленной несущей (SSB-SC), что приводит к характерному звуку «Дональда Дака» от таких приемников при небольшой расстройке. Тем не менее однополосный AM широко используется в любительской радиосвязи и другой голосовой связи, поскольку он имеет эффективность по мощности и полосе пропускания (сокращая полосу пропускания RF вдвое по сравнению со стандартным AM). С другой стороны, в средневолновом и коротковолновом радиовещании стандартный AM с полной несущей позволяет принимать недорогие приемники. Вещательная компания берет на себя дополнительные затраты на электроэнергию, чтобы значительно увеличить потенциальную аудиторию.
Дополнительная функция, обеспечиваемая несущей в стандартном AM, но которая теряется при передаче с подавленной несущей с одной или двумя боковыми полосами, заключается в том, что она обеспечивает опорную амплитуду. В приемнике автоматическая регулировка усиления (AGC) реагирует на несущую, так что воспроизводимый уровень звука остается в фиксированной пропорции к исходной модуляции. С другой стороны, при передачах с подавленными несущими отсутствует передаваемая мощность во время пауз в модуляции, поэтому AGC должен реагировать на пики передаваемой мощности во время пиков модуляции. Обычно это включает так называемую быструю атаку, схему медленного затухания , которая удерживает уровень AGC в течение секунды или более после таких пиков, между слогами или короткими паузами в программе. Это очень приемлемо для радиостанций, где сжатие звука способствует разборчивости. Однако это абсолютно нежелательно для музыки или обычных программ телевещания, где ожидается точное воспроизведение исходной программы, включая ее различные уровни модуляции.
Простая форма амплитудной модуляции – это передача речевых сигналов от традиционного аналогового телефонного аппарата с использованием общего местного контура батареи. Постоянный ток, обеспечиваемый батареей центрального офиса, является несущей с частотой 0 Гц, которая модулируется микрофоном ( передатчиком ) в телефонном аппарате в соответствии с акустическим сигналом изо рта говорящего. Результатом является постоянный ток переменной амплитуды, переменная составляющая которого представляет собой речевой сигнал, извлеченный в центральном офисе для передачи другому абоненту.
Простая форма цифровой амплитудной модуляции, которая может использоваться для передачи двоичных данных, – это двухпозиционная манипуляция , простейшая форма амплитудной манипуляции , в которой единицы и нули представлены наличием или отсутствием несущей. Двухпозиционная манипуляция также используется радиолюбителями для передачи кода Морзе, где это известно как непрерывная волна (CW), даже если передача не является строго «непрерывной». Более сложная форма AM – квадратурная амплитудная модуляция – теперь чаще используется с цифровыми данными, при этом более эффективно используя доступную полосу пропускания.
Обозначения МСЭ
В 1982 году Международный союз электросвязи (ITU) обозначил типы амплитудной модуляции:
История
Один из примитивных предвакуумных ламповых AM-передатчиков, дуговой передатчик Telefunken 1906 года выпуска. Несущая волна генерируется 6 электрическими дугами в вертикальных трубках, подключенных к настроенной цепи . Модуляция осуществляется большим угольным микрофоном (конической формы) в антенном выводе. Один из первых ламповых AM-радиопередатчиков, построенный Мейснером в 1913 году на основе первых ламп триода Роберта фон Либена. Он использовал его в исторической передаче голоса на 36 км (24 мили) из Берлина в Науэн, Германия. Сравните его небольшой размер с указанным выше передатчиком.
Хотя AM использовался в нескольких грубых экспериментах в мультиплексной телеграфной и телефонной передаче в конце 1800-х годов, практическое развитие амплитудной модуляции синонимично развитию между 1900 и 1920 годами « радиотелефонной » передачи, то есть попытки посылать звук ( аудио) радиоволнами. Первые радиопередатчики, называемые передатчиками с искровым разрядником , передавали информацию с помощью беспроводной телеграфии , используя импульсы несущей разной длины для написания текстовых сообщений азбукой Морзе . Они не могли передавать звук, потому что носитель состоял из цепочек затухающих волн , импульсов радиоволн, которые уменьшались до нуля, что звучало как гудение в приемниках. Фактически они уже были модулированы по амплитуде.
Непрерывные волны
Первая передача AM была сделана канадским исследователем Реджинальдом Фессенденом 23 декабря 1900 года с использованием передатчика с искровым разрядником со специально разработанным высокочастотным прерывателем 10 кГц на расстоянии 1 мили (1,6 км) на острове Кобб, штат Мэриленд, США. Его первыми переданными словами были: «Здравствуйте. Раз, два, три, четыре. Там, где вы находитесь, мистер Тиссен, идет снег?». Слова были едва различимы на фоне гудения искры.
Фессенден был важной фигурой в развитии AM-радио. Он был одним из первых исследователей, которые на основе экспериментов, подобных описанным выше, осознали, что существующая технология генерации радиоволн, искровой передатчик, непригодна для амплитудной модуляции, и что новый тип передатчика, генерирующий синусоидальные непрерывные волны. , было необходимо. В то время это была радикальная идея, потому что эксперты считали, что импульсная искра необходима для генерации радиоволн, и Фессенден высмеивал. Он изобрел и помог разработать один из первых передатчиков непрерывного излучения – генератор переменного тока Alexanderson , с помощью которого он сделал то, что считается первой общественной развлекательной трансляцией AM в канун Рождества 1906 года. Он также обнаружил принцип, на котором основан AM, гетеродинирование и изобрел один из первых детекторов, способных выпрямлять и принимать AM, электролитический детектор или “жидкостный бареттер”, в 1902 году. Другие радиодетекторы, изобретенные для беспроводной телеграфии, такие как клапан Флеминга (1904) и кристаллический детектор (1906), также доказали свою эффективность. способность исправлять AM-сигналы, поэтому технологическим препятствием было создание AM-волн; получить их не было проблемой.
Ранние технологии
Ранние эксперименты по передаче AM-радио, проведенные Фессенденом, Вальдемаром Поульсеном , Эрнстом Румером , Квирино Майораной , Чарльзом Херрольдом и Ли де Форестом , были затруднены из-за отсутствия технологии усиления . Первые практические передатчики непрерывной волны AM были основаны либо на огромном дорогом генераторе Alexanderson , разработанном в 1906–1910 годах, либо на версиях передатчика дуги Поульсена (преобразователь дуги), изобретенного в 1903 году. звук очень низкого качества. Модуляция обычно осуществлялась угольным микрофоном, вставленным непосредственно в антенну или провод заземления; его переменное сопротивление изменяло ток, подаваемый на антенну. Ограниченная способность микрофона управлять мощностью сильно ограничивала мощность первых радиотелефонов; многие микрофоны имели водяное охлаждение.
Вакуумные трубки
Открытие в 1912 году усилительной способности вакуумной лампы Audion , изобретенной в 1906 году Ли де Форестом , решило эти проблемы. Генератор с обратной связью на вакуумной лампе , изобретенный в 1912 году Эдвином Армстронгом и Александром Мейснером , был дешевым источником непрерывных волн, и его можно было легко модулировать для создания AM-передатчика. Модуляцию не нужно было выполнять на выходе, но ее можно было применить к сигналу перед лампой оконечного усилителя, поэтому микрофон или другой источник звука не должен был обрабатывать большую мощность. Исследования военного времени значительно продвинули искусство модуляции AM, и после войны доступность дешевых ламп вызвала большой рост числа радиостанций, экспериментировавших с AM-передачей новостей или музыки. Электронная лампа была ответственна за рост AM-радиовещания около 1920 года, первого электронного средства массовой информации. Амплитудная модуляция была практически единственным типом, используемым для радиовещания, пока FM-радиовещание не началось после Второй мировой войны.
Одновременно с появлением AM-радио телефонные компании, такие как AT&T, разрабатывали другое большое приложение для AM: отправка нескольких телефонных вызовов по одному проводу путем их модуляции на разных несущих частотах, называемое мультиплексированием с частотным разделением .
Односторонняя полоса
Джон Реншоу Карсон в 1915 году провел первый математический анализ амплитудной модуляции, показав, что сигнал и несущая частота, объединенные в нелинейном устройстве, будут создавать две боковые полосы по обе стороны от несущей частоты, а прохождение модулированного сигнала через другое нелинейное устройство будет извлекать исходный сигнал основной полосы частот. Его анализ также показал, что для передачи аудиосигнала была необходима только одна боковая полоса, и 1 декабря 1915 года Карсон запатентовал однополосную модуляцию (SSB). Этот более продвинутый вариант амплитудной модуляции был принят AT&T для длинноволновой трансатлантической телефонной связи, начиная с 7 января 1927 года. После Второй мировой войны он был разработан военными для авиационной связи.
Анализ
Иллюстрация амплитудной модуляции
Несущая волна ( синусоида ) с частотой f _c и амплитудой A выражается как
c ( т ) знак равно А грех ⁡ ( 2 π ж c т ) {\ Displaystyle с (т) = А \ грех (2 \ пи f_ {с} т) \,} .
Сигнал сообщения, такой как аудиосигнал, который используется для модуляции несущей, равен m ( t ) и имеет частоту f _m , намного меньшую, чем f _c :
м ( т ) знак равно M потому что ⁡ ( 2 π ж м т + ϕ ) знак равно А м потому что ⁡ ( 2 π ж м т + ϕ ) {\ Displaystyle м (т) = М \ соз \ влево (2 \ пи е_ {м} т + \ фи \ право) = ат \ соз \ влево (2 \ пи е_ {м} т + \ фи \ право) \,} ,
где m – амплитудная чувствительность, M – амплитуда модуляции. Если m <1, (1 + m (t) / A) всегда положительно для недостаточной модуляции. Если m > 1, возникает перемодуляция, и восстановление сигнала сообщения из переданного сигнала приведет к потере исходного сигнала. Амплитудная модуляция возникает, когда несущая c (t) умножается на положительную величину (1 + m (t) / A) :
у ( т ) знак равно [ 1 + м ( т ) А ] c ( т ) знак равно [ 1 + м потому что ⁡ ( 2 π ж м т + ϕ ) ] А грех ⁡ ( 2 π ж c т ) {\ Displaystyle {\ begin {align} y (t) & = \ left [1 + {\ frac {m (t)} {A}} \ right] c (t) \\ & = \ left [1 + m \ cos \ left (2 \ pi f_ {m} t + \ phi \ right) \ right] A \ sin \ left (2 \ pi f_ {c} t \ right) \ end {align}}}
В этом простом случае m идентично показателю модуляции , обсуждаемому ниже. Таким образом, при m = 0,5 амплитудно-модулированный сигнал y ( t ) соответствует верхнему графику (обозначенному «50% модуляция») на рисунке 4.
Используя тождества простафереза , можно показать , что y ( t ) представляет собой сумму трех синусоид:
у ( т ) знак равно А грех ⁡ ( 2 π ж c т ) + 1 2 А м [ грех ⁡ ( 2 π [ ж c + ж м ] т + ϕ ) + грех ⁡ ( 2 π [ ж c – ж м ] т – ϕ ) ] . {\ displaystyle y (t) = A \ sin (2 \ pi f_ {c} t) + {\ frac {1} {2}} Am \ left [\ sin \ left (2 \ pi \ left [f_ {c } + f_ {m} \ right] t + \ phi \ right) + \ sin \ left (2 \ pi \ left [f_ {c} -f_ {m} \ right] t- \ phi \ right) \ right]. \,}
Следовательно, модулированный сигнал имеет три компонента: несущую волну c (t), которая не изменяется по частоте, и две боковые полосы с частотами немного выше и ниже несущей частоты f _c .
Спектр
Рис. 2. Двусторонние спектры сигналов основной полосы частот и AM.
Как описано выше, полезный сигнал модуляции m (t) обычно более сложен, чем одиночная синусоида. Тем не менее, по принципу разложения Фурье , т (т) может быть выражен в виде суммы множества синусоидальных волн различных частот, амплитуд и фаз. Произведя умножение 1 + m (t) на c (t), как указано выше, результат состоит из суммы синусоидальных волн. Опять же, несущая c (t) присутствует без изменений, но каждая частотная составляющая m в f _i имеет две боковые полосы на частотах f _c + f _i и f _c – f _i . Совокупность первых частот выше несущей называется верхней боковой полосой, а те, что ниже, составляют нижнюю боковую полосу. Модуляция m (t) может рассматриваться как состоящая из равного сочетания положительных и отрицательных частотных составляющих, как показано в верхней части рисунка 2. Можно рассматривать боковые полосы как ту модуляцию m (t), которая просто сдвинута по частоте. на f _c, как показано в правом нижнем углу рис.2.
Рис. 3: Спектрограмма голосового вещания AM показывает две боковые полосы (зеленые) по обе стороны от несущей (красный) с течением времени в вертикальном направлении.
Кратковременный спектр модуляции, изменяющийся, например, для человеческого голоса, частотный состав (горизонтальная ось) может быть нанесен на график как функция времени (вертикальная ось), как на рис. 3. Это снова можно увидеть что при изменении частотного содержания модуляции верхняя боковая полоса генерируется в соответствии с теми частотами, которые смещены выше несущей частоты, и то же самое содержание отображается зеркально в нижней боковой полосе ниже несущей частоты. Все время сама несущая остается постоянной и имеет большую мощность, чем общая мощность боковой полосы.
Мощность и эффективность использования спектра
Ширина полосы РЧ AM-передачи (см. Рисунок 2, но только с учетом положительных частот) вдвое превышает ширину полосы модулирующего (или « основной полосы ») сигнала, поскольку каждая верхняя и нижняя боковые полосы вокруг несущей частоты имеют ширину полосы как самая высокая частота модуляции. Хотя полоса пропускания AM-сигнала уже, чем полоса частот с частотной модуляцией (FM), она вдвое шире, чем у однополосных сигналов ; поэтому его можно рассматривать как спектрально неэффективное. Таким образом, в пределах полосы частот может быть размещено только половина передач (или «каналов»). По этой причине в аналоговом телевидении используется вариант однополосной полосы (известной как рудиментарная боковая полоса , что является своего рода компромиссом с точки зрения ширины полосы), чтобы уменьшить необходимое разнесение каналов.
Еще одно улучшение по сравнению со стандартным AM достигается за счет уменьшения или подавления несущей в модулированном спектре. На рисунке 2 это пик между боковыми полосами; даже при полной (100%) модуляции синусоидальной волны мощность несущей в два раза выше, чем в боковых полосах, но она не несет уникальной информации. Таким образом, имеется большое преимущество в эффективности уменьшения или полного подавления несущей либо в сочетании с устранением одной боковой полосы ( передача с подавленной несущей с одной боковой полосой ), либо с оставшимися обеими боковыми полосами ( несущая с подавленной двойной боковой полосой ). Хотя эти передачи с подавлением несущей эффективны с точки зрения мощности передатчика, они требуют более сложных приемников, использующих синхронное обнаружение и восстановление несущей частоты. По этой причине стандарт AM продолжает широко использоваться, особенно при широковещательной передаче, что позволяет использовать недорогие приемники с обнаружением огибающей . Даже (аналоговое) телевидение с (в значительной степени) подавленной нижней боковой полосой включает в себя достаточную мощность несущей для использования обнаружения огибающей. Но для систем связи, где можно оптимизировать и передатчики, и приемники, подавление как одной боковой полосы, так и несущей представляет собой чистое преимущество и часто используется.
Техника, широко используемая в широковещательных AM-передатчиках, представляет собой приложение габбургской несущей, впервые предложенное в 1930-х годах, но непрактичное с доступной тогда технологией. В периоды низкой модуляции мощность несущей будет уменьшена и вернется к полной мощности в периоды высоких уровней модуляции. Это снижает общую потребляемую мощность передатчика и наиболее эффективно для программ речевого типа. С конца 80-х годов производители передатчиков используют различные торговые марки для его реализации.
Индекс модуляции
Индекс модуляции AM является мерой, основанной на отношении отклонений модуляции RF-сигнала к уровню немодулированной несущей. Таким образом, это определяется как:
м знак равно п е а k v а л ты е о ж м ( т ) А знак равно M А {\ displaystyle m = {\ frac {\ mathrm {пик \ значение \ of \} m (t)} {A}} = {\ frac {M} {A}}}
где и – амплитуда модуляции и амплитуда несущей соответственно; Амплитуда модуляции – это пиковое (положительное или отрицательное) изменение амплитуды РЧ по сравнению с ее немодулированным значением. Индекс модуляции обычно выражается в процентах и может отображаться на измерителе, подключенном к передатчику AM. M {\ Displaystyle M \,} А {\ Displaystyle A \,}
Итак, если амплитуда несущей изменяется на 50% выше (и ниже) ее немодулированного уровня, как показано на первом осциллограмме ниже. Для , он изменяется на 100%, как показано на рисунке ниже. При 100% -ной модуляции амплитуда волны иногда достигает нуля, и это представляет собой полную модуляцию с использованием стандартной AM и часто является целью (для получения максимально возможного отношения сигнал / шум ), но ее нельзя превышать. Увеличение модулирующего сигнала за пределами этой точки, известное как перемодуляция , приводит к отказу стандартного AM-модулятора (см. Ниже), поскольку отрицательные отклонения огибающей волны не могут стать меньше нуля, что приводит к искажению («отсечению») принятой модуляции. . Передатчики обычно включают схему ограничителя , чтобы избежать перемодуляции, и / или схему компрессора (особенно для голосовой связи), чтобы по-прежнему приближаться к 100% -ной модуляции для максимальной разборчивости над шумом. Такие схемы иногда называют вогад . м знак равно 0,5 {\ displaystyle m = 0,5} м знак равно 1.0 {\ displaystyle m = 1.0}
Однако можно говорить об индексе модуляции, превышающем 100%, без внесения искажений в случае передачи с уменьшенной несущей с двумя боковыми полосами . В этом случае отрицательные отклонения от нуля влекут за собой инверсию фазы несущей, как показано на третьем сигнале ниже. Это не может быть произведено с использованием эффективных методов модуляции высокого уровня (выходной каскад) (см. Ниже), которые широко используются, особенно в передатчиках широковещательной передачи большой мощности . Скорее, специальный модулятор генерирует такую форму волны на низком уровне, за которым следует линейный усилитель . Более того, стандартный AM-приемник с детектором огибающей неспособен должным образом демодулировать такой сигнал. Скорее требуется синхронное обнаружение. Таким образом, двухполосная передача обычно не упоминается как «AM», даже если она генерирует идентичную форму радиочастотного сигнала, что и стандартная AM, при условии, что индекс модуляции ниже 100%. Такие системы чаще пытаются радикально снизить уровень несущей по сравнению с боковыми полосами (где присутствует полезная информация) до точки передачи с подавленной несущей по двум боковым полосам, где несущая (в идеале) снижается до нуля. Во всех таких случаях термин «индекс модуляции» теряет свое значение, поскольку он относится к отношению амплитуды модуляции к довольно небольшой (или нулевой) оставшейся амплитуде несущей.
Рис. 4: Глубина модуляции. На схеме немодулированная несущая имеет амплитуду 1.
Методы модуляции
Анодная (пластинчатая) модуляция. Напряжение на пластине тетрода и экранной сетке модулируется через звуковой преобразователь. Резистор R1 устанавливает смещение сетки; как вход, так и выход представляют собой настроенные цепи с индуктивной связью.
Конструкции схем модуляции можно классифицировать как низкоуровневые или высокоуровневые (в зависимости от того, модулируют ли они в области малой мощности – с последующим усилением для передачи – или в области высокой мощности передаваемого сигнала).
Генерация низкого уровня
В современных радиосистемах модулированные сигналы генерируются посредством цифровой обработки сигналов (DSP). С помощью DSP многие типы AM возможны с программным управлением (включая DSB с несущей, SSB с подавленной несущей и независимой боковой полосой или ISB). Вычисленные цифровые отсчеты преобразуются в напряжения с помощью цифро-аналогового преобразователя , как правило, с частотой ниже желаемой выходной ВЧ-частоты. Затем аналоговый сигнал должен быть сдвинут по частоте и линейно усилен до желаемой частоты и уровня мощности (необходимо использовать линейное усиление для предотвращения искажения модуляции). Этот низкоуровневый метод для AM используется во многих радиолюбительских трансиверах.
AM также можно сгенерировать на низком уровне с помощью аналоговых методов, описанных в следующем разделе.
Генерация высокого уровня
Мощные передатчики AM (например, используемые для AM-вещания ) основаны на высокоэффективных каскадах усилителя мощности класса D и E , модулируемых путем изменения напряжения питания.
Более старые конструкции (для радиовещания и любительского радио) также генерируют AM, управляя коэффициентом усиления оконечного усилителя передатчика (обычно класса C для эффективности). Следующие типы относятся к ламповым передатчикам (но доступны аналогичные варианты с транзисторами):
Пластинчатая модуляция
При модуляции пластины напряжение пластины усилителя RF модулируется звуковым сигналом. Требуемая мощность звука составляет 50 процентов мощности несущей ВЧ.
Модуляция Heising (постоянный ток)
Напряжение на пластину ВЧ усилителя подается через дроссель (высокоэффективный индуктор). Лампа модуляции AM питается через тот же индуктор, поэтому трубка модулятора отводит ток от усилителя RF. Дроссель действует как источник постоянного тока в звуковом диапазоне. Эта система имеет низкий КПД.
Модуляция сетки управления
Рабочее смещение и усиление оконечного РЧ-усилителя можно контролировать, изменяя напряжение управляющей сетки. Этот метод требует небольшой мощности звука, но необходимо соблюдать осторожность, чтобы уменьшить искажения.
Модуляция зажимной трубки (экранной сетки)
Смещение экранной сетки можно контролировать с помощью зажимной трубки , которая снижает напряжение в соответствии с сигналом модуляции. С этой системой трудно достичь 100-процентной модуляции при сохранении низкого уровня искажений.
Модуляция Доэрти
Одна лампа обеспечивает мощность в условиях несущей, а другая работает только для положительных пиков модуляции. Общий КПД хороший, искажения низкие.
Синтезирующая модуляция
Две лампы работают параллельно, но частично в противофазе друг с другом. Поскольку они имеют дифференциальную фазовую модуляцию, их суммарная амплитуда больше или меньше. При правильной настройке КПД хороший, а искажения низкие.
Широтно-импульсная модуляция (PWM) или длительно-импульсная модуляция (PDM)
На трубную пластину подается высокоэффективный источник высокого напряжения. Выходное напряжение этого источника питания изменяется со скоростью звука в соответствии с программой. Эта система была впервые разработана Хилмером Свансоном и имеет ряд вариаций, каждая из которых обеспечивает высокую эффективность и качество звука.
Цифровые методы
В некоторых передатчиках Harris входной сигнал дискретизируется обычным аудио АЦП и затем подается на цифровой возбудитель. Возбудитель модулирует общую выходную мощность передатчика путем включения и выключения ряда маломощных твердотельных ВЧ-усилителей. Выходы усилителей направляются в сумматор, а затем в антенную систему. Таким образом, сам передатчик по сути является мощным РЧ-ЦАП.
Методы демодуляции
Самая простая форма демодулятора AM состоит из диода, который работает как детектор огибающей . Другой тип демодулятора, детектор произведения , может обеспечить более качественную демодуляцию с дополнительной сложностью схемы.
Смотрите также
использованная литература
Список используемой литературы
Ньюкирк, Дэвид и Карлквист, Рик (2004). Смесители, модуляторы и демодуляторы. В DG Reed (ed.), The ARRL Handbook for Radio Communications (81-е изд.), Стр. 15.1–15.36. Ньюингтон: ARRL. ISBN 0-87259-196-4 .
внешние ссылки
Создание сверхмощных радиовещательных станций
часть 4
В.Г. Буряк
Однотактный радиовещатедьный КВ-передатчик “Гриф” мощностью 1000 кВт.

Подготовка к созданию нового поколения сверхмощных радио-передающих устройств КВ-диапазона
С освоением высоких уровней мощностей стала очевидной необходимость перехода на однотактное построение КВ-передатчика и всего тракта канализации в.ч. энергии.
Отечественный опыт создания однотактных КВ-передатчиков к тому времени ограничивался мощностью 20 кВт (передатчик “Молния-3”), зарубежный опыт – мощностью 500-600 кВт.
Группа участников работ по созданию передатчика “Кондор-1”, 1976 г.
Для радиовещания с территории СССР на большие расстояния (с двумя отражениями от ионосферы), как уже отмечалось, требовались КВ-передатчики значительно больших уровней мощности. Кроме того, передатчики повышенного уровня мощности были необходимы и на трассах с одним отражением от ионосферы при применении частотосберегающих способов организации КВ-радиовещания [27], при котором предусматривается покрытие вещанием на одном частотном канале (одним передатчиком) увеличенных секторов территории, но при этом мощность передатчика тоже должна быть пропорционально увеличена1.
Поэтому разработка однотактных радиовещательных КВ-передатчиков велась из расчета получения в конечном счете передатчиков мощностью 1000, 2000 и 4000 кВт.
В 1979 г . были завершены исследования различных вариантов построения в.ч. тракта и ВКС сверхмощных однотактных КВ-передатчиков [10], выполненные Группой умощнения и положенные в основу разработки однотактного КВ-передатчика мощностью 1000 кВт. Такой однотактный КВ-передатчик получил название “Гриф”.
Предложен новый принцип построения сверхмощной однотактной ВКС, показанный в упрощенном виде на приведенном ниже рисунке. Индуктивности П-контуров, входящих в состав такой ВКС (показан вариант с двумя П-контурами), создаются многослойной конструкцией экрана фидера, соединяющего анод лампы выходного каскада с антенной. Такое решение удачно сочетает необходимые качества: уменьшенную плотность в.ч. токов (малые потери), отсутствие влияния нерабочей части на режим передатчика, независимость длины конструкции от количества П-контуров, возможность получения повышенной фильтрации при выборе рабочих длин, равных 1/4 длины волны гармоники и др. С ростом мощности целесообразность применения предложенной ВКС возрастает, что открывает путь к разработке более мощных КВ-передатчиков нового поколения.
Выходная контурная система однотактного сверхмощного КВ-передатчика “Гриф”
Учитывая положительный опыт совместных работ по созданию передатчика “Кондор-1”, было принято решение о продолжении разработки передатчика “Гриф” совместными усилиями специалистов НПО им. Коминтерна и Группы умощнения.
Разработка проекта передатчика “Гриф” была закончена в 1981 г . Было предусмотрено использование в выходном каскаде нового тетрода “Карабин” мощностью 1000 кВт, создание которого в НПО “Светлана” приближалось к завершению. Для обеспечения устойчивости работы такого крупногабаритного тетрода применили схему с общей сеткой и гальваническим заземлением экранной сетки. Это, в свою очередь, потребовало решить новые проблемы подачи питающих и модулирующих напряжений на гальванически заземленную экранную сетку и др.
Впервые предусмотрена механизация процесса замены радиолампы – вес тетрода “Карабин” 135 кг , и его замена вручную была невозможной.
Одновременно разработали и затем построили для передатчика “Гриф” уникальную синфазную антенну мощностью 1000 кВт с несимметричным входом и однотактной схемой питания симметричных вибраторов. Впервые в КВ-антеннах такого уровня мощности в качестве распределительных фидеров применены мощные коаксиальные кабели промышленного изготовления. Эта разработка (автор Г. А. Клигер) являлась прообразом антенных систем для сверхмощных однотактных КВ-передатчиков нового поколения.
Проект передатчика “Гриф” реализован на радиостанции РВ-354 Талдомского радиоцентра. Радиостанция введена в эксплуатацию в 1986 г . после поступления на объект образцов тетрода “Карабин” (ГУ-99А, ГУ-107А). В период 1986-1988 гг. проводилась опытная эксплуатация образцов этого тетрода на реальном радиовещании мощностью 1000 кВт. Вариант тетрода ГУ-107А с сетками из пиролитического графита удовлетворил требованиям разработки с 20%-ным запасом по выходной мощности.
Важная роль в освоении нового сверхмощного тетрода “Карабин”, установлении требуемых электронных режимов принадлежит Т.Г. Хвиливицкому и И.С. Либману, возглавлявшему разработку этого электровакуумного прибора.
В результате выполнения комплекса названных работ были апробированы на уровне мощности 1000 кВт основные принципы и технические решения однотактного построения сверхмощных КВ-передающих устройств.
Создание сверхмощных КВ-передатчиков нового по-коления более высоких уровней мощности стало реаль-ной задачей, но экономический кризис в России начала 90-х годов привел к приостановке финансирования этих работ.
Одноблочный радиовещательный ДВ-передатчик мощностью 2500 кВт РВ-99
Разработка сверхмощного радиовещательного ДВ-передатчика для радиостанции РВ-99 основана на результатах, полученных на передатчике “Кондор-1”. Действительно, все системы передатчика “Кондор-1”, кроме в.ч. блока, удовлетворяли требованиям новой разработки. Положительный результат достигался применением в выходном в.ч. каскаде ДВ-передатчика мощностью 2500 кВт бигармонического (полигармонического) режима, обеспечивающего более высокий КПД. Но в данной статье мы намеревались лишь затронуть проблемы, связанные с устойчивостью работы выходного в.ч. каскада и охлаждением ВКС.
Выходной каскад мощностью 2500 кВт построен по однотактной схеме на шести параллельно работающих лампах ГУ-88А. Суммарная крутизна характеристики достигла небывалой для практики построения в.ч. усилителей величины – 3000 мА/В. Поэтому обеспечение устойчивой работы усилителя, без самовозбуждений, при столь высокой крутизне характеристики и схеме с общим катодом – непростая задача.
Хотелось бы отметить предложенную А.А. Пироговым еще в начале 60-х годов методику анализа процессов паразитного самовозбуждения, основанную на рассмотрении усилителя с паразитным самовозбуждением как автогенератора, построенного по известной трехточечной схеме. Методика оказалась весьма плодотворной. В частности, из рассмотрения паразитного самовозбуждения по такой методике вытекает простое правило: для обеспечения устойчивости работы усилителя резонансная частота паразитного анодного контура должна быть ниже резонансной частоты паразитного сеточного кон-тура. В этом случае устойчивость, как правило, обеспечивается без традиционных антипаразитных резисторов.
Фрагмент выходной контурной системы ДВ-передатчика РВ-99 мощностью 2500 кВт
Нужная расстановка резонансных частот для обеспечения устойчивости работы выходного каскада осуществлена благодаря его конструкции и уточнена посредством измерений, выполненных в так называемом холодном состоянии (без источников питания).
При мощности 2500 кВт и однотактной схеме активная составляющая в.ч. тока на входе ВКС превышает 300 А на несущей. В таком случае, если придерживаться принятого для передатчиков меньшей мощности соотношения реактивной и активной составляющих, суммарный в.ч. ток в ВКС достигал бы тысяч ампер. Охлаждение такой ВКС стало бы труднореализуемой задачей (следует иметь в виду, что в.ч. ток протекает только по поверхности проводника). Неслучайно проводились исследования криогенных способов охлаждения катушек индуктивности сверхмощных ВКС.
При разработке передатчика РВ-99 был выбран иной путь решения проблемы – в ВКС резко снижены величины реактивных в.ч. токов. Применено соотношение реактивная/активная составляющие порядка 0,7 (добротность нагруженного контура меньше 1). В результате суммарный ток в катушках индуктивности превышал его активную составляющую всего на 20-25%, и для охлаждения ВКС оказалась достаточной обычная вентиляция помещения.
ВКС передатчика мощностью 2500 кВт, несмотря на столь низкие добротности нагруженных контуров, обеспечивает ослабление мощности гармоник на его выходе до <50 мВт (относительный уровень <-77 дБ), в том числе гармоник боковых полос, измеряемых при 100%-ной амплитудной модуляции.
Интересно отметить, что внешний вид катушки индуктивности ВКС сверхмощного ДВ-передатчика напоминает катушку КВ-диапазона (всего 7 витков), в то время как ВКС сверхмощного КВ-передатчика скорее походит на технику сверхвысоких частот. Такая тенденция вызвана снижением абсолютных значений индуктивности с ростом мощности.
Сверхмощная ДВ радиовещательная станция РВ-99 введена в эксплуатацию в 1984 г . в Талдомском радиоцентре для радиовещания на центральные регионы европейской части страны на частоте 263 кГц. Одновременно она обеспечивала в тот период подачу вещательной программы на многочисленные удаленные узлы проводного вещания.
История развития радиостанций тесно связана с историей страны. В день открытия Чрезвычайной сессии Верховного Совета РСФСР 21 августа 1991 г ., в период действия ГКЧП и полной информационной блокады, прямая трансляция сессии осуществлялась сверхмощной радиостанцией РВ-99 и специалистами, участвовавшими в ее создании.
Заключение
Излагая историю динамичного развития отечественных сверхмощных радиовещательных станций в период 70-80-х гг., автор пытался показать специфику работы с высокими уровнями мощностей на примерах решения возникавших при этом научных и технических проблем.
Описываемые в статье события происходили в атмосфере всеобщего творческого подъема, стремления познать неведомое, доброжелательного сотрудничества всех участников работы – работников науки, эксплуатации и строительных организаций, независимо от их ведомственной принадлежности.
В этот период был достигнут небывалый уровень мощности в единице АМ радиовещательных передающих устройств. В ДВ-СВ-диапазоне получена мощность 2500 кВт при одноблочном построении передатчика, что в 2,5 раза превысило уровень мощности в одном блоке такого оборудования. В КВ-диапазоне успешно реализована мощность 2000 кВт, что в четыре раза превысило уровень, достигнутый ранее в мировой практике создания радиовещательных КВ-передатчиков.
В научном плане вышеописанные работы, по существу, затрагивают область высокочастотной энергетики. На их основе осуществлялось планомерное умощнение и техническое перевооружение существующих радиостанций. На эти цели направлялись значительные капиталовложения и материальные ресурсы. Работы велись по всей стране: от Григориополя и Советска на западе до Комсомольска-на-Амуре на востоке. В результате к концу 80-х годов на территории СССР в сети АМ радиовещательных станций работало около 55 сверхмощных радиопередающих устройств, не считая многочисленных передатчиков мощностью ниже 1000 кВт.
Среди сверхмощных передатчиков работало 27 КВ-передатчиков мощностью по 1000-1200 кВт и 4 КВ-передатчика мощностью по 2000 кВт. Ни в одной стране мира не было радиовещательных КВ-передатчиков такого высокого уровня мощности.
Выполненные работы существенно повысили эффек-тивность действия отечественных радиовещательных станций. В области АМ-радиовещания Советский Союз стал самой мощной и “дальнобойной” державой.
Создание в 70-е – 80-е годы сверхмощных радиопередающих устройств явилось значительным событием в истории отечественного мощного радиостроения.
Автор выражает признательность А.Т. Титову и Л.В. Костромовой, оказавшим помощь в подготовке статьи.
1. Частотосберегающий способ организации КВ-радиовещания проверен экспериментально. На радиостанции РВ-125, ведущей вещание на страны Западной Европы (с одним отражением от ионосферы), применена антенная система с шириной диаграммы направленности в горизонтальной плоскости 50° вместо обычно применяемой ширины порядка 25°. При этом передатчик мощностью 1000 кВт (один частотный канал) обеспечил прием радиовещания на территории, большей в два раза, чем обычно, с качеством, эквивалентным достигаемому на меньшей территории при мощности передатчика 500 кВт.
Статья помещена в музей 11-15 октября 2006 года
Амплитудная модуляция
Амплитуда Модуляция
Хейзинг Модуляция
Викинг и Рейнджер Доблестный Модуляция модификации
О компании Power
Один из первых вещи, которые мы должны понять раньше обсуждение Характеристики AM это сила измерение. Первый, такого нет вещь как “RMS Мощность ». Находим мощность путем умножения Время RMS напряжения RMS ток, но действительно нет такое понятие как “RMS мощность”.
То, что существует, эквивалентно или обогрев мощность.Это полезная власть над определенным период времени, даже очень короткий. Это это сила делает или может сделать некоторое количество реальная работа. И PEP, и средняя мощность зависят от нагрева или рабочей мощности, даже если этот нагрев или рабочая мощность потребляются за один ВЧ-цикл.
Старым распространенным методом количественной оценки мощности РЧ была средняя мощность. Средняя мощность такой же, как эквивалент рабочая мощность или тепловая мощность каждого цикла, усредненная за значительный промежуток времени по сравнению со временем, когда уровень мощности изменяется.С неизменным (во время периода измерения) уровень мощности, такой как устойчивый немодулированный носитель подал заявку на постоянное сопротивление нагрузка, средняя мощность и пиковая мощность огибающей одинаковы. Если мы закроем и удерживайте ручной телеграфный ключ на хорошем стабильный CW передатчик, мы будем см. средняя мощность отображается на мощности метр. Это будет , а не быть «среднеквадратичной мощностью». Это тоже пик мощность конверта, потому что это максимальная стабильная мощность нагрева уровень над некоторыми период времени, в течение которого мы держим ключ.
Что касается огибающей пиков мощность, пиковая огибающая сила это самая максимально короткий срок пик достигнут либо постоянный или переменный уровни мощности нагрева !
Рассмотрим синусоидальную волну с пиковым напряжением 100 вольт. В Действующее значение напряжения составляет 70,7 · 107 вольт, или 100 пиковых вольт. Если мы разместили это напряжение на 50 ом сопротивление мы будет 70.7107 / 50 = 1,414214 амперы. Это было бы также будет 100 ватт средняя мощность в одном полный цикл или любое количество равных амплитудные циклы которые следуют.В пиковая мощность огибающей также составляет 100 Вт, потому что пики – это один и тот же цикл за циклом.
Если мы пульсировали эту силу быстро и быстро с 50% пошлиной цикл среднего мощность будет 50 Вт. В половине случаев это будет 100 Вт, а в половине случаев – ноль. Пик мощность конверта быть 100 Вт, потому что это была бы мощность на гребне волны! В огибающая может быть всего лишь один цикл, хотя ни один измеритель никогда не реагирует на это.
Мощность не может быть среднеквадратичной мощностью.2 + 0) / 2) = 70,71 Вт. Мы видим, что 70,71 ватты – это не то средняя мощность, составляет не отопление или “рабочая” сила, и есть не пиковая мощность. Это ничего не значит все полезное! Мы можем есть счетчики, которые считывать среднеквадратичное напряжение, и у нас также может быть RMS текущий, но у нас нет прочтите “Среднеквадратичная мощность” с любым из наших средства измерения мощности. Мы даже не можем рассчитать среднеквадратичную мощность полезно или вообще разумно.
Характеристики AM (амплитуда модуляция)
Рассмотрим случай идеального неискаженный синус волна модуляция каскад усилителя.В несущая, боковые полосы, и уровни мощности различные спектральные компоненты, составляющие сигнал есть определенный идеал отношение. Рассмотрим случай ниже с симметричный синус волна модуляция.
Немодулированный носитель = 100 Вт (PEP или) средний перевозчик мощность.
Средний такой же как PEP, потому что, отсутствующая амплитуда модуляция, уровень оператора неизменный время.
100% стабильный модулированный 100 Вт несущая = 400 Вт PEP или 150 Вт средняя или «тепловая» мощность.Из это 150 ватт средняя или «тепловая» мощность, 100 ватт находится в несущая, и 25 Вт средняя мощность находится в каждой из двух боковых полос AM-сигнала.
Средняя мощность оператора связи = 2/3 от общего 100% модулированного среднего мощность
Сумма обеих боковых полос, средняя мощность = 1/3 от общая средняя мощность при 100% модуляции
Средняя мощность одной боковой полосы = 1/6 в среднем мощность со 100% модуляция
Пиковая мощность огибающей 100% симметричная модуляция = четыре раза несущая мощность
Требования к пластинчатым модуляторам
100% синусоида модуляция 100-ваттной перевозчик требует модулятора мощность синусоидальной волны 50 Вт.Этот мощность звука напрямую добавляет мощности радиочастоты PA, делая полный нагрев (или средняя) мощность 100 + 50 = 150 Вт.
Телефон 100% положительный звуковые пики Форма волны, видимая на осциллографе, удваивается по напряжению. Удвоение напряжения нагрузки на пиках звука также удваивается ток нагрузки на пиках звука. Это означает любой сигнал AM с симметричным 100% модуляция, при измерении с использованием истинных измерителей PEP, имеет четыре раз перевозчик мощность.
Если мы будем контролировать выход передатчика ток на типичное среднеквадратичное значение с медленным откликом Текущий метр, как Типичный термоамперметр RF, мы должны наблюдать увеличение тока до 1.22475 времена стабильные состояние тока с стабильно 100% модуляция. Мы должны также соблюдать среднее ВЧ напряжение 1,22475 раз немодулированный несущее напряжение, когда постоянная модуляция синусоидальной волны 100% применены. Это В 1,5 раза больше немодулированный носитель средней мощности, а полностью составляет мощность несущей плюс 50% мощности звука требуется для модуляции тот перевозчик на 100% модуляция.
Одно слово осторожности, измеряется значения затронуты тип счетчика мы использовать, а модулирующий сигнал! Некоторый замер схемы не полностью реагировать на пики, а некоторые не читают полностью средний тоже.Это замер проблема.
Мы будем не смотри 100% синусоида модулированное среднее уровни мощности с идеально 100% модулированная речь, хотя PEP будет действительно достичь в четыре раза больше перевозчик на хорошем образец и держать метр. Это потому что у речи есть большее отношение пиковой мощности к средней мощности по сравнению с пиковой мощностью соотношение устойчивых синусоидальная волна модуляция. Истинный измеритель пиковых значений с адекватным временем удержания пикового значения, безусловно, самый надежный способ измерения пиков положительной модуляции.Истинный радиочастотный сигнал для пиковых значений измеритель мощности, с адекватное время выдержки, на самом деле намного больше точный индикатор 100% положительных пики, чем обычный осциллограф.
Лучший в целом модуляция процентный показатель будет специализированное устройство которые отбирали и держали отрицательные пики, а также отобранные и положительно пики. Это бы не указывать пропускная способность конечно, только процент из модуляция! Фактическая пропускная способность будет только обозначается с помощью пиковый холдинг анализатор спектра или, в крайнем случае, очень узкая полоса пропускания настраиваемый приемник с пиком отвечая и медленный распад калиброванный сигнал измеритель уровня.
Правда Пластина Модуляция
Пластинчатая модуляция вполне может быть самый распространенный способ получения амплитуда модуляция. Большинство любителей считают модуляцию пластины очень благоприятной. и многие из нас способны построение простой установки, которую мы называем «модулированной пластиной». Большинство старая трубчатая передача использует систему, называемую «пластинчатая модуляция». Что не часто понимают, так это Система, часто называемая модуляцией пластины, часто не является настоящей модуляцией пластины, а скорее комбинация пластинки и модуляции экрана!
Чтобы быть чисто пластина модулируемый без искажение, а ВЧ усилитель мощности с пластинчатой модуляцией этап должен поддерживать квадратный закон выходная мощность функционировать с переменная тарелка или анодное напряжение.На самом деле это можно назвать параболическим или квадратным. закон, модуляция. Если пиковое анодное напряжение PA увеличивается 50% от модулятора мощность (50% модуляция), выходной сигнал РЧ огибающей пиков мощность должна возрасти 225% за стоимость перевозчика. Если модулятор удваивает пластину напряжение (100% модуляция), положительные пики мощности огибающей выход должен учетверенное (400%) от значений несущей.
Причина такого возведения в квадрат власти логична и проста. понял. При 100% симметричной модуляции пластинчатая модуляторная система удваивает анод напряжение на положительных пиках.Когда трубка анодное напряжение удваивается, если предположить, что трубка ведет себя как постоянное среднее сопротивление, это также удваивается анодный ток. Удвоение тока и напряжения одновременно, очевидно, означает входную мощность пластины. является четырехкратное начальное состояние покоя. Эффективность остается постоянный на довольно высокое значение в каскаде класса C, в результате чего пиковая выходная мощность ВЧ в идеале должна быть в четыре раза выше немодулированное значение несущей со 100% модуляцией и симметричной модуляцией сигнал формы волны!
Вышеуказанное предполагает реальную 100% модуляцию пластины.Самый любительский риги и не чистая модуляция пластины, а комбинация экрана и пластины модуляция. Мы просто называем их буровыми установками с пластинчатой модуляцией.
Верно пластинчатая модуляция имеет одинаковую нагрузку PA или рабочее сопротивление PA, все через цикл модуляции. Это происходит потому, что любое изменение анодного напряжения приводит к пропорциональному изменению анодного тока. Продукт анодной подачи E / I постоянно при всех колебаниях напряжения. Пропорциональное удвоение анодного напряжения удваивает анодный ток.
Методы «тарелки» Модуляция
Есть несколько методы получения «пластинчатая» модуляция. Два самых распространенных в любительском использовании Модуляция Heising и стандартная пластина модуляция. Heising модуляция также называется константой текущая модуляция. Есть подробности о Модуляция Heising на моем Модуляция Хейзинга страница.
Среди любителей очень популярно называть модулирующий реактор Heising. дроссель, и назвать обычный трансформаторный модулятор Heising модуляция, когда у него есть модулирующий реактор, но это НЕ модуляция Хейзинга.Вопреки тому, что любители в народе претензия, табличка модуляция с трансформатор и модулирующий реактор не Heising модуляция и модулирующий реактор не а “Хейзинг удушье”. В реактор обслуживает только сохранять устойчивое состояние PA ток из модуляция трансформатор, дающий трансформатор больше запас перед магнитное насыщение достигается.
Модуляция Heising – постоянный ток модуляция, в которой трубка модулятора и лампа PA используют один и тот же достаточно постоянный источник питания текущий уровень.Ток источника питания переключается между лампой PA и трубка модулятора, но нагрузка питания для всех практических целей постоянна. Модуляция Хейзинга никогда не использует трансформатор, а параллельна стадии PA. и модуляция с подачей обоих через реактор модуляции или дроссель. Один из немногих установок, использующих модуляцию Heising, является Глобус-разведчик.
Дроссель модуляции при использовании трансформаторной связи от система модулятора, просто служит для удержания постоянного тока пластины вне модулирующий трансформатор и поддерживайте низкий уровень магнитного потока в модулирующем трансформаторе.Модулирующий реактор улучшает характеристики модулирующего трансформатора за счет снижение уровня магнитного потока вызвано постоянным током, протекающим через вторичную обмотку. Он не выполняет никакой функции Heising.
Пластина модулированная Триоды
Как только общее правило пластина модулированная низкий-мю или средний-мю триоды обеспечивают необходим квадратичный закон силовой ответ с модулированное анодное напряжение вариация. Идеал обычно происходит ответ только когда триод работает хорошо в класс C с короткая проводимость углы.А триод, работающий в эта манера ведет себя как быстро то снова и снова коммутируемое сопротивление (коммутируемое при возбуждении ВЧ показатель). Это означает триод представляет почти постоянная нагрузка сопротивление намного более низкая частота пластинчатая модуляторная система. Несколько из самый чистый, наименее важно настроить, модулированный на высоком уровне Передатчики AM используют low-mu триоды.
A B С
1 .4 .05 0
2 .6 .1 0
3 .7 .2 0
4 .83 .3 .05
5 1,0 .42 .1
6 1,2 .58 .2
7 1,4 .7 .3
8 1,5 .8 .4
9 1,7 1,0 .55
10 1.9 1,2 0,67
Мы видим low-mu триод, как напряжение пластины увеличивается, имеет существенное увеличение в токе пластины. Если мы выберем правильная грузовая марка, входная мощность будет примерно четырехкратный за каждый удвоение анода Напряжение.
Например на А5 у нас есть 1 ампер на 2500 вольт, или 2500 входная мощность ватт. На A10 у нас 1,9 амперы при 5000 вольт, или чуть менее 10 000 Вт мгновенное пластина питания.
Помните, что это мгновенное власть, так как анодный ток очень короткие импульсы в класс С. Средний мощность НАМНОГО меньше. Нагрев анода трубки интеграция эти короткие импульсы очень высокого диссипация. В тепловая масса анод усредняет нагревать.
Линейность не идеально с 100 TL, но если мы выбрать правильный рабочая грузовая марка, трубка обеспечивает очень близок к квадратичному ответу. Если модулятор двойники анодное напряжение, пиковое сила будет почти четырехместный.
Посмотрим у тетрода.
Пластина модулированная Тетроды (и пентоды)
Идеальная тетродная или пентодная лампа с фиксированными сеточными напряжениями имеет характеристики постоянного тока. Анодный ток не отслеживается с анодом Напряжение. Тарелка модулированный “тетрод или пентод”, без помощи дополнительная сеточная модуляция, не будет следовать желаемому квадратичному закону мощность. Это потому что экран сетевое напряжение преобладает катодно-анодный ток в тетрод (или пентод).Лампа не работает с постоянным стабильным отношением E / I (импедансом) в течение цикла модуляции. Производство линейной неискаженной модуляции требует комбинации сеточной и анодной модуляции. Настройка контура бака также имеет решающее значение, поскольку трубка частично функционирует как сетка модулированная сцена.
Получение напряжения экрана через высокий сопротивление, поэтому экран имеет высокое сопротивление звуковой частоты относительно земли, составляет общий метод добавления модуляции сетки к тетроду с пластинчатой модуляцией или пентод.Лучше всего добавить на экран преднамеренное количество звука.
Какой бы метод не использовался, чтобы обойти эффекты постоянного тока в Трубка столик также становится чувствительным к загрузке резервуара. В отличие от низкой му Рабочее сопротивление триода, тетрода и пентода класса C зависит от источника питания. Напряжение. Бак должен быть «настроен» (как и линейный) на наименьшее сопротивление. (максимальная пиковая мощность).
Давайте посмотрим на часто используемый любитель лучевая силовая трубка, модель 6146.
Кривые от A до G представляют анод ток как анод напряжение варьируется с постоянным уклоном и напряжение экрана применяемый. Обратите внимание, как плоская тарелка текущие кривые как анодное напряжение разнообразный.
Если модулятор удваивается анодное напряжение в идеально тетрод или пентодный усилитель, пластина ток не будет вообще поменять! Большинство тетроды не идеально и будет делать немного лучше чем это, но все же иметь значительные искажение, когда исключительно пластина модулированный.
Если мы тарелку модулировал типичный пентод или тетрод как 6146, система только достигнет 50-60% положительных пиков (200 Вт PEP для Несущая 100 Вт) на время отрицательное пики достигают 100%. Например при -30 смещение вольт с 200 вольт на экране (кривая G), анод ток около 100 мА ли анод напряжение 200 вольт или 700 вольт. Если только анод был модулированный, аудио было бы очень искаженный. С настоящей пластиной модуляция тетрод, невозможно получить 100% положительный результат пики. Четный отрицательные пики быть грубо искаженный.
Самый простой способ правильно пластина модулировать тетрод – это экранировать модулировать в то же время Каскад PA имеет анодную модуляцию. Применяя верное доля модулирующие напряжения к сетке экрана и анод, без элемент фактически модулирующий 100%, система может подойти очень близко к производство желаемый квадратный закон мощность отклика. точное соотношение модуляция применена к экрану и анод зависит от тюнинг, загрузка, решетчатый привод, трубка тип, и действующий напряжения. А правильно спроектированная пластина модулированный тетрод на самом деле не тарелка модулированный, но скорее частично пластина и частично экран модулированный. Мы может также модулировать контроль сетка вдоль с анодом, оставив экран фиксированное напряжение. Мы могли бы модулировать ранее возбудитель этап в сочетании с тарелкой конечный усилитель.Тем не менее, самый распространенный метод модуляции пластины тетродов, и метод это, кажется, работает адекватно, является комбинация сетка экрана и анод модуляция.
Есть два пути комбинировать экран и анод модуляция. Один метод “заставляет” экран следить за модулированным анодным напряжением поставляя экран из напряжение, снятое на сторона усилителя мощности модуляция трансформатор. Этот показан метод ниже:
Компоненты Примечание:
C4 (экран обход) должен иметь высокое реактивное сопротивление при самый высокий звук частота, когда по сравнению с параллельная комбинация R1 и R2.
C6 (подача экрана блокирующий конденсатор) должен иметь низкий реактивное сопротивление на самый низкий звук частота, когда по сравнению с R2.
R1 определяет экран работает ток и напряжение.
R2 настраивается в ценность для предоставления лучшая линейность звука по расчетной стоимости плиты и сетки рабочие токи и напряжения. Этот резистор определяет количество звука поставлен в сетка экрана.
А второй метод – это пусть экран самомодулирующий:
Компоненты Примечание:
C4 (экран обход) должен иметь высокое реактивное сопротивление при самый высокий звук частота, когда по сравнению с R1.
C6 (подача экрана блокирующий конденсатор) должен иметь низкий реактивное сопротивление на самый низкий звук частота, когда по сравнению с R1.
R1 определяет экран работает ток и напряжение. Этот резистор должен быть очень высоко в значение, вероятно, больше 5000 Ом в большинстве случаи. Если резистор не может быть сделано дорого, серия задыхается, что имеет очень высокий реактивное сопротивление через звуковой спектр должен добавляться последовательно с R1. R1 часто бывает скомпрометированы в стоимости предоставить лучшее линейность звука на расчетная стоимость пластина и сетка рабочие токи и напряжения.Этот резистор определяет количество звука поставлен в сетка экрана.
Автомодуляция экран работает потому что экран ток зависит от анодное напряжение. В система экрана, в эффект, становится постоянный ток поставка для сетка экрана. В виде пластинчатый модулятор толкает анодное напряжение выше, экран ток уменьшается. Уменьшенный экран текущие причины напряжение экрана до увеличивать. Этот система, когда последовательный резистор используется, обычно требуется экран напряжение питания должно быть как минимум на 50% выше чем требуется.С участием дроссель экрана, поставка экрана напряжение может быть равно к желаемому экран работает Напряжение. Для 6146 с резисторный метод постоянная поставка ток, экран напряжение источника должно быть как минимум 300 вольт. Экран напряжение часто получен из линия подачи анода.
Поскольку тетрод (или пентодная) стадия оба экрана и анодная модуляция, высокое напряжение поставлен в анодная система не достичь двойного перевозчика напряжение на 100% положительном пики.Более важно, и указать много людей кажется, скучаю, это модулированный анод исходное напряжение не достичь нуля на 100% отрицательные пики! Если отрицательный пик ограничивающая цепь установлен в модуляторная система “пластина модулированная” тетрод (или пентод), сцена обычно идет намного выше 100% отрицательные пики без переход к отрицательное напряжение. Дисплей прицела ниже хороший типичный представление напряжение модулятора поставляется с 6146 усилитель мощности в Джонсон Рейнджер II.
Тонкая однолинейная след модулированный высокий напряжение, подаваемое на Джонсон Рейнджер II, вместе с тире изложил РФ конверт.
Линия сетки прицела «А» был установлен для нулевое анодное напряжение
Линия B примерно 40 вольт положительный для модулированный анод напряжение питания
Точка C показывает RF резка конвертов полностью выключен (сверхмодуляция) даже хотя модулированный высокий напряжение никогда опускается ниже 40 вольт положительный.
Подробнее см. Джонсон Рейнджер и Модификации Valiant Audio.
Существует важный урок учиться у это. Некоторые статьи требовать отрицательный ограничитель пиков, или блокирующий диод, может использоваться для предотвращения сверхмодуляция на отрицательные пики. Что претензия явно ложь, потому что правильно настроенный 6146 (или любой другой тетрод) достигает 100% отрицательные пики в то время как анод все еще значительно положительный. в дело Джонсона Викинг-рейнджер а правильно спроектированный отрицательный пик ограничитель будет держать анод хотя бы на 40 вольт положительный, и есть фильтрация для округления переход от и не создавать острых края осциллограммы рядом отрицательные пределы.Это почти невозможно сделать в высокие уровни. Это было бы намного лучше выполнено на низком уровне этапы уровня.
Модуляция эффективности (Модуляция сетки и Модуляция низкого уровня с линейным Усилители)
Есть два основных системы, которые используют эффективность модуляция, сетка модуляция и линейные усилители. Линейный усилитель или каскад с сеточной модуляцией имеет постоянное анодное напряжение. Как только изменения анодного напряжения из-за модуляции не изменяют ток линейно, изменяются на уровне привода можно изменить только анодный ток.Когда мы меняем ток в устройстве без соответствующего изменения напряжения мы обычно делаю не иметь квадрата закон силы ответа. С участием фиксированная связь с груз, если мы матч на полной мощности мощность, нижний привод уровни вызывают снижение в эффективность. Это потому что, в отличие от пластинчатая модуляция, напряжение питания анода не меняется. С участием обычная глубина триод класса C с пластинчатая модуляция, устройство вывода акты представляют собой постоянный усредненный по времени сопротивление модулятор.Если модулятор удваивает анод напряжение, анод ток также удваивается. Поскольку анод напряжение и анод текущие изменения в такая же пропорция, они поддерживают такое же соотношение. Анод импеданс E / I, и если соотношение оставаться неизменным анодное сопротивление RF также остается постоянный. Выход устройство видит то же самое совпадение (или несоответствие) при нулевой модуляции как устройство вывода видит при модуляции положительные пики или модуляция отрицательная пики, а с такая же проводимость угловая эффективность остается такой же.
Модуляция экрана, сетка управления модуляция, или линейные усилители у всех есть постоянная анод или коллектор Напряжение. Это означает устройство вывода импеданс, или E / I устройство вывода, варьируется в зависимости от аудио цикл. В устройство имеет самый высокий ток на модуляция положительная пики и самые низкие ток на модуляция отрицательная пики. Это означает несоответствие между устройство вывода и нагрузка меняется над модуляцией цикл. Нормальный процедура настройки чтобы соответствовать выходу устройство на максимум положительная модуляция пик.Как модуляция положительная пик снижается устройство вывода имеет более высокий импеданс, и это не соответствует устройство к бак. Результат сокращение эффективность как система движется ниже пик положительный уровень модуляции, достижение минимума эффективность в максимально отрицательный пик.
Примерное правило со 100% модуляцией это устройство эффективность оператора половина положительный пик устройства эффективность. Давайте говорят, что у нас есть о 70% КПД при анод трубки с резервуаром 4% и прочие потери на 66% общая эффективность.В носитель, пластина эффективность будет около 35%. С баком потери 4% имеем общий КПД 31%. Это означает на перевозчик 2/3 входная мощность пластины будет тепло, или вдвое больше тепла как несущая сила в бак. С участием Выходная мощность 500 Вт PEP на пиках модуляции, трубка анод рассеивает около 375 Вт тепла.
Это верно для модуляция экрана или линейные усилители!
Многие линейные усилители с высоким углы проводимости только около 50% эффективность на пиках, плюс нормальный процедура заключается в немного пара к обеспечить линейность на случайный исключительно высокий пики.Это означает с немодулированным перевозчик, тот же усилитель может быть вниз примерно на 25% пластина эффективность. Безопасность общее правило для линейных усилители выводятся мощность устройства диссипация – три раз перевозчик сила, когда усиление немодулированный носитель.
Это означает Legal-limit AM линейный мог иметь около 1125 Вт рассеяние во время условия перевозки 375 Вт, и на положительная модуляция пиковая выходная мощность будет около 1500 Вт при 1500 ватт краткосрочного диссипация.Это разумный сейф оценивать.
Если обычный AM линейный или экранный модулированный этап делая больше, чем половина пика эффективность на перевозчик, шансы очень хорошо чрезмерное искажение и брызги.
На первый взгляд может показаться, что это не так, но сеточная модуляция и линейная усилители используют аналогичные принципы. Таким образом, их можно обсуждать все вместе.
Модуляция низкого уровня часто гораздо меньше искажение и многое другое верность, чем высокая модуляция уровня тетроды и многое другое верно воспроизводит звук Вход.Это много легче получить высококачественный звук с низким уровнем искажений, используя низкий уровень модуляция. Быть конечно, некоторые из самый чистый AM BC передатчики когда-либо построены были на низком уровне модулированные системы. К сожалению, низкая эффективность привело к высокому потребление энергии, вызывая большинство станций, чтобы использовать больше энергоэффективный высокий уровень модуляция.
Единственная недостача с линейным усилителем или схемы модуляции сетки эффективность. Чтобы воспроизвести добросовестно вводить, усилитель должен быть загруженным, чтобы справиться ПИКОВАЯ мощность.Этот обычно четыре раз перевозчик мощность (или больше в некоторые случаи). Это потому что линейный должно быть “эффективность модулированный “. Безопасная оценка 25% перевозчик эффективность. Этот означает, что ваш усилитель будет сделать три раз жара как несущая мощность. An SB220 можно смело обрабатывать около 500 ватт устойчивого рассеяние (недостаточный воздушный поток в полной мере использовать трубки) так что это безопасно на 125 Вт несущей при правильной настройке.
Очень мало усилителей можно безопасно обрабатывать законный предел ЯВЛЯЮСЬ.Правовой предел AM требует 375 Вт несущей мощность, и трижды мощность носителя быть безопасной силой усилитель звука оценка диссипации для отвод тепла на уровне носителя. Обычно с 375-ваттный носитель, более 1100 Вт тепла производится. Этот забирает много воздуха и 1200-ваттный или более высокая пластина рассеивающая трубка. An 8877 на полной мощности воздушный поток, или Трубка серии 3CX1200, подойдет.
Буровая установка, безусловно, НЕ нужно быть тарелкой модулированный на звук идеально, и как на самом деле большинство любительская тарелка модулированный передатчики имеют ужасное искажение в процентах от модуляция.Это просто это самое люди не могут на самом деле слышу искажение, они слушай и наслаждайся Частота ответ и мог на самом деле “нравится” небольшое искажение, и они путают искажение с хорошим звук. Вопреки распространенному мифу, здесь нет разница в звук любого AM передатчик, когда усилен в правильно настроен и управляемый линейный усилитель звука. Это потому что правильно настроен и эксплуатируется линейный, будь то Heath SB220 или что-нибудь еще, есть намного меньше искажений модуляции чем типичный якорная установка.В настоящая проблема с линейный НЕ звук. В настоящая проблема тепло вызвано бедными операционная эффективность.
Конечно возможно иметь плохой низкий уровень модуляция, но пластина модулирующая тетрод также гарантирует мы должны сделать специальный тюнинг и добавить “трюки схемы” чтобы избежать значительных искажение. Пока пластина модулированная тетродная система уменьшает проблемы с погрузкой, привод мощность и тепло, это не устраняет эти проблемы. Кроме того, высокий уровень модуляция требует высокая мощность источник модуляции с низким искажением и адекватный верность.
Чтобы быть линейным, все каскады должны быть настроены или загружены на полную мощность. мощность огибающей плюс небольшой запас прочности. Другими словами, если мы собираемся Выходная мощность 1500 Вт PEP, мы должны загрузить каскады усилителя на несущую 1500 Вт или больше! После загрузки с полной пиковой мощностью несущая устанавливается на уровне менее 25% от номинальной. пиковая мощность. Невыполнение этого требования приведет к модуляция искажений называется «плоской вершиной». Результат будет очень широким разбрызгивание полосы пропускания и «нисходящая модуляция».
Если мы собираемся использовать несущую AM мощностью 100 Вт, все ступени должны быть настроенным на пиковую мощность не менее 400 Вт.
Некоторые более новые HF трансиверы отлично на AM, с гораздо меньшим искажение и лучшая верность, чем самый старший любитель Установки AM. Ten-Tec Орион и Яэсу FT-1000D – это два примеры очень хорошо AM трансиверы.
Пиковая мощность огибающей, со 100% модуляция, это четыре раз мощность несущей. Для 100% модуляции в 100-ваттном радио, радио PEP мощностью 100 Вт должен работать 25 Вт или меньше перевозчик. С 100-ваттное радио, пиковое мощность на пиках голоса следует придерживаться 100 Вт или меньше.
Я использовал IC-751A или IC-706 ICOM на AM. В проблема с этим ICOM, как и многие КВ радиостанции SSB, это использует ALC для ограничить выходную мощность. Превращение выходная мощность вниз или управление микрофоном вверх не увеличится процент положительные пики. Этот потому что Система ALC в большинстве SSB буровых установок почти всегда обнаруживает Пиковая мощность. Если мы отрегулируйте мощность несущей до 25 Вт и попытайтесь модулировать 100% (100 Вт), пики заставить радио уменьшить усиление до пики снова на несущая мощность 25 Вт уровень.Положительный пики остаются на уровне 25 ватт или около того … и перевозчик падает на 7,5 Вт при модулированный!
Лекарство должно работать уровень мощности все путь широко открыт и применить внешняя конюшня отрицательное напряжение на внешний ALC Вход. Настроить внешний негатив ALC до перевозчик 20-25 Вт, а затем управление микрофоном до тех пор, пока у нас есть 100 ватт на пиках с помощью хорошее пиковое чтение метр.

Внешний ALC операторский контроль может быть батареей 9В через банк 500 тыс. в делитель напряжения.Положительный аккумулятор свинец уходит в землю, и выход ALC исходит из горшка щетка стеклоочистителя. P1 переходит в разъем EXT ALC на радио.
Запомни отключить аккумулятор при использовании другие режимы или когда не использую радио!
Кому используйте эту схему, запустить радио нормальный контроль мощности широко открыто. Регулировать горшок на 20-25 ватт несущая. Отрегулируйте микрофон контроль на 100% модуляция, или 100 Вт PEP (на 100 Вт радио).
от 07.02.2010
Модулятор управляемой несущей
, комментарии
Модулятор управляемой несущей, комментарии
Ссылочная страница: F.96) Стайриллер fanggittermodulasjon

Контролируемая несущая – альтернатива избыточному передатчику?
Читать что говорит Брюс AB7YD:

эта схема является частью Heath DX-60
Комментарий Брюса AB7YD:
Согласно некоторым справочникам ARRL, контролируемая несущая предпочтительный
по сравнению с базовой модуляцией экрана, потому что она обеспечивает большую общую мощность выход
чем базовая модуляция экрана.Я не могу сказать, что их описание почему
для меня это было так много смысла, что я не буду воспроизводить его здесь.
Я использовал модулятор с управляемой несущей Heath на моем DX-40, DX-60,
Сенека и Шайенн. Он претерпел несколько изменений и обновляется до
перейти к финальной версии DX-60B. Это делает для простого и
эффективный модулятор при правильной настройке. Однако у него есть около
недостатки. Например, выход с низкой несущей в состоянии покоя может сделать для
утомительные условия прослушивания для принимающего, потому что
между словами ваш оператор связи опускается вниз, позволяя фоном шум
появиться.Если приемник может быть настроен на большую постоянную времени АРУ, это
эффект может быть несколько уменьшен, но большинство стойких приверженцев AM этого не делают. даже
подумайте об использовании “SSB AGC” на сигнале AM.
Еще один интересный момент заключается в том, что лампы 807 и 1625 не колодец
подходит для модуляции экрана из-за перегиба экрана текущий
характеристика, поскольку оно приближается к нулю вольт, вызывая искажения. В 6146 это
в этом отношении намного лучше и предпочтительнее.
—-
Вы правы в работе первого триода 6ДЕ7. Модель
трубка по существу смещена до полного насыщения на 22 мегапикселя. сетка
резистор и пластинчатый резистор на 1 мегапиксель. Его действие несколько сродни
сетка-течеискатель. Звуковое напряжение, появляющееся на его пластине получается
быть синусоидой, зажатой на небольшом положительном пьедестале. В второй
Триод 6ДЭ7 выполняет роль катодного повторителя.В напряжение
появляется на его катоде, это точно такая же синусоида, зажатая на высшее
положительный пьедестал.
Параллельное RC на выходном катоде устанавливает протяженность
модуляция в отрицательном направлении. Пришлось немного подправить
значение этого резистора (R27 на диаграмме) для получения идеальных 100%
модуляция (т.е. положительный и отрицательный пики с плоской вершиной
одновременно).
Хит испытал несколько вариантов этого экранного модулятора.В
DX-40 и Seneca, весь модулятор работал от 300 В постоянного тока. низкий B +
поставлять. В сериях Cheyenne и DX-60 6DE7 был запущен +600
поставка vdc.
Были также значительные различия во входных и выходных RC. время
константы над этими моделями. Постоянная времени определяет
“время зависания” оператора связи, т.е. период времени что носитель
держится на высоком уровне между словами.Это было довольно мало
DX-40, Cheyenne и Seneca, но значительно удлинились на DX-60.
Меня всегда заинтриговала эта схема, потому что на первый взгляд это
кажется полностью линейным усилителем. Конечно в большой сигнал
поведение, конечно, не так. Это действительно умная схема, и это
довольно стабильно, когда все части исправны и имеют правильную стоимость. Единственный
искажение, которое я видел при прохождении схемы, немного из
положительное сглаживание пиков на сетке первого триода 6ДЕ7, вызвано
высокий управляющий импеданс микрофонного предусилителя 12Ax7..
—-
Спасибо за ответ и дополнительную информацию по оригиналу запрос.
Мне кажется, что экранный модулятор с управляемой несущей, возможно, самый
экономичный способ получить приличный AM на передатчике. Оно делает приходите с
обязательства, однако, не следует ожидать, что они будут конкурировать с более
дорогостоящие подходы с модулированной пластиной высокого уровня.
Наиболее очевидное ограничение экрана, катода и управления сетка
модуляторов заключается в том, что все они ограничены рейтингом мощности CW
Речь идет о передатчике, тогда как схемы высокого уровня в идеале разрешить до
до 4-кратного превышения пиковой мощности CW на мгновенных звуковых пиках, потому что
они увеличивают конечное напряжение на пластине вдвое больше, чем в состоянии покоя уровень.
Это интересное упражнение, чтобы попробовать сконструировать передатчик. что бы
быть оптимизированным для модуляции сетки экрана с контролируемой несущей. К первый
приближение, вы обнаружите, что вам нужно высокое напряжение, но низкое текущий
источник питания, и конечная ВЧ-лампа, которая имеет более ожидается
рейтинг рассеивания. Это был бы действительно необычный зверь.
Вас также может заинтересовать, по крайней мере теоретически, довольно
странный подход, который я видел в самодельном мобильном передатчике
Винтаж 1950-х годов.Он имел типичную конфигурацию модулированной пластины, однако
в финал РФ не было поставлено B + !! Вместо этого вывод из
каскад модулятора подавался на диодно-конденсаторный зажим, который зажимной
отрицательный пик звука на землю. Этот вывод был затем предоставлен как B +
в финал РФ. Результатом стала пластина высокого уровня с модулированной сигнал
с необычными характеристиками. Во-первых, он произвел 100%
модулированная несущая на всех уровнях звука.Он также не произвел перевозчик
выводить что угодно, когда вы не говорили. Я так не думаю будет
сделать для очень приятного прослушивания, привет!
НАЗАД
АМ-экранирование с амплитудной модуляцией |
AM SCREENING сегодня, несомненно, в основном используется для воспроизведения полутонов в промышленных технологиях печати, таких как офсетная печать, типография и флексография. AM SCREEENING основан на графической сетке, где точка остается фиксированной в своем положении в центре любой ячейки сетки.При изменении плотности полутонов амплитуда точек непрерывно изменяется в соответствии с уровнем плотности полутонов. С этой системой вы будете иметь при низкой плотности в области 5% или 10% очень маленькие точки, а при повышении уровня плотности, например, примерно на 40-50%, вы увидите более крупные точки.
Пример:
Возможности интерпретации полутонов на экране AM связаны с:
Размер ячейки сетки (обычно определяется как линии / дюймы, также известные как LPI или линии / см)
Угол наклона сетки.
Форма, выбранная для точек, помещенных в центр ячейки сетки. Таким образом, вы можете иметь круглую форму точки, форму квадратной точки, форму эллиптической точки, форму точки иголки и т. Д. И т. Д.
Понятно, что экранирование AM основано на ортогональной, регулярной и повторяющейся структуре сетки
Полутоновая печать трафаретной печатью
Тот, кто работает в области трафаретной и текстильной печати, знает, что любой вид фотографии или изображения с полутонами весьма «критичен» для трафаретного принтера, потому что использовать традиционный AM непросто. растрирование по технологии трафаретной печати.Фактическое программное обеспечение RIP для допечатной подготовки было разработано для таких технологий печати, как офсетная и флексографская, но никогда не оптимизировалось для трафаретной печати.
Сетка для трафаретной печати, используемая для процесса трафаретной печати, уже представляет собой повторяющуюся и регулярную структуру, и когда пленка, полученная путем традиционного растрирования AM, накладывается на трафарет для трафаретной печати, вы сразу получаете эффект муара, то есть некоторые оптические помехи и визуальные дефекты, определяемые «оптически неприятным рисунком».

Другая хорошо известная проблема связана с ограничениями техники трафаретной печати.
Фактически, трафаретная печать позволяет печатать с ограниченным размером точки. Если точек для печати слишком мало, довольно сложно добиться стабильного отложения чернил при печати, поэтому после трафаретной печати все полутона резко обрезаются с более низкой плотностью и не такие сплошные и мягкие, как можно было бы ожидать. от просмотра позитивных пленок, подготовленных с помощью фотонабора или струйного плоттера для демонстрации на экране.
Более того, в конечном результате трафаретной печати полутонов наблюдается очень большой эффект растушевки в верхней части области полутонов, который превышает 60% плотности. В то же время наблюдается прогрессирующее отсутствие точек в нижней части полутоновой области, плотность которой составляет менее 20%.
Пример полутонового изображения, напечатанного на позитивной пленке, готовый для экспонирования в экранном свете
Результат печати вышеупомянутых полутонов в конце короткой серии отпечатков с использованием технологии трафаретной печати
До сих пор единственным предложенным решением было использование экранов AM с очень большими ячейками сетки и более высоким LPI до 75-90 линий / дюйм или 30-35 линий / см.Очевидно, что это решение значительно снижает общее качество окончательного воспроизведения изображения с технологией трафаретной печати
Серия тренингов по электричеству и электронике ВМФ (NEETS), модуль 12
Модуль 12 – Принципы модуляции
Страницы i – ix, От 1-1 до 1-10, От 1-11 до 1-20, 1-21 до 1-30, 1-31 до 1-40, С 1-41 по 1-50, От 1-51 до 1-60, С 1-61 по 1-70, С 1-71 по 1-75, От 2-1 до 2-10, 2-11 до 2-20, 2-21 до 2-30, 2-31 до 2-40, 2-41 до 2-50, От 2-51 до 2-60, 2-61 по 2-64, От 3-1 до 3-10, С 3-11 до 3-20, С 3-21 до 3-30, От 3-31 до 3-35, от AI-1 до AI-6, Index-1 к 2, Назначение 1, 2
частот в композитный конверт.В следующем анализе векторы будут масштабированы, чтобы указать пиковое значение напряжения частоты, которые они представляют.
Анализ был дополнительно упрощен за счет использования частоты от 8 Гц до представляют несущую частоту. Затем каждый цикл носителя требует 1/8 секунды для прохождения 360 градусов. Несущая будет на 100 процентов модулирована синусоидальной волной с частотой 1 герц, тем самым создавая боковую полосу. частоты 7 и 9 герц.
Разработка конвертов из векторов. – Модулирующий сигнал, верхняя боковая полоса, формы сигналов несущей и нижней боковой полосы показаны на видах (A) – (D), соответственно, на рис. 1-43. Обратите внимание, что вертикальные линии, проходящие через рисунок, делят каждую форму волны на сегменты по 1/8 секунды. каждый. Эти линии также совпадают с начальной и конечной точками каждого цикла несущей волны.
Рисунок 1-43.- Формирование огибающей модуляции путем добавления векторов, представляющих несущая и боковые полосы.
1-51
В течение первой 1/8 секунды (от T1 до T2) несущая волна завершает ровно 1 цикл, или 360 градусов, как показано на виде (C). Верхняя боковая полоса, которая имеет частоту 9 герц, завершит каждый цикл в менее 1/8 секунды. Следовательно, за время, необходимое для того, чтобы носитель совершил 1 цикл на 360 градусов, верхняя боковая полоса [вид (B)] может выполнить 1 цикл из 360 градусов плюс еще 45 градусов следующего цикл, всего 405 градусов.
Нижняя боковая полоса [вид (D)] имеет частоту 7 герц и не может завершить весь цикл за 1/8 секунды. В течение интервала времени, необходимого для прохождения несущей волны через 360 градусов нижняя частота боковой полосы 7 герц может составлять только 315 градусов, что на 45 градусов меньше полный цикл.
Помня об этих факторах, вы должны увидеть, что фазовые углы между двумя частоты боковых полос и между частотой каждой боковой полосы и несущей частотой будут непрерывно сдвигаться.Загар в момент времени (T3) несущая и боковые полосы будут в фазе [вид (E)], в результате чего амплитуда огибающей
[view (F)] в два раза больше амплитуды несущей. В другой момент времени (T7) боковые полосы вышли из фаза с несущей [вид (E)], вызывая полную отмену ВЧ напряжения.
Амплитуда огибающей будет становится 0 в этот момент. Вы должны это увидеть, хотя частота несущей и боковой полосы
имеют постоянные значения. амплитуды, постоянно меняющиеся разности фаз между ними вызывают непрерывное изменение огибающей модуляции по амплитуде.
Векторный анализ огибающей модуляции будет разработан с помощью рисунка 1-44. На рисунке 1-44, вид (A), вертикальный вектор (C) нарисован для представления несущей волны на рисунке 1-43. В точке T1 на рисунке 1-43 частоты верхней и нижней боковых полос имеют противоположные фазы относительно друг друга, и 90 градусов не совпадают по фазе с несущей. Это состояние показано на рисунке 1-44, вид (A), векторами боковой полосы U и L, проведенными в противоположных направлениях вдоль горизонтальной оси.Поскольку верхняя боковая полоса U равные по амплитуде, но противоположные по фазе нижней боковой полосе L, напряжения двух боковых полос компенсируют друг друга; в амплитуда огибающей при T1 равна амплитуде несущей. Такая же векторная диаграмма изображена на меньший масштаб на рисунке 1-43, вид (E).
Рисунок 1-44A. – Векторные диаграммы для T1 и T2.
В течение 1/8 секунды временного интервала между T1 и T2 все три вектора вращаются против часовой стрелки. направление со скоростью, определяемой их соответствующими частотами.Вектор, представляющий носителя, для Например, совершил один полный оборот на 360 градусов и вернулся в исходное положение, как показано на рисунке. 1-44, вид (Б). Однако частота верхней боковой полосы достигает 405 градусов за те же 1/8 секунды. Обратите внимание на вид (B), что вектор U совершил один полный оборот против часовой стрелки на 360 градусов, плюс дополнительные 45 градусов для полного поворота
1-52
405 градусов.Вектор L, представляющий нижнюю боковую полосу, вращается со скоростью меньше, чем у любого из них. несущая или верхняя боковая полоса. За 1/8 секунды вектор L проходит всего 315 градусов, что составляет 45 градусов. если не считать одного полного оборота. По истечении 1/8 секунды три вектора продвинулись в положения показано на виде (B).

Рисунок 1-44B. – Векторные диаграммы для T1 и T2.
Результирующий вектор в представлении (B) получается добавлением вектора U к вектору L.Поскольку каждая боковая полоса имеет половина амплитуды несущей, и две боковые полосы различаются по фазе на 90 градусов, амплитуда результирующий вектор может быть вычислен. Это вычисление (не показано) покажет, что результирующий вектор имеет амплитуда, которая составляет примерно 70 процентов от несущей. Таким образом, при T2 амплитуда модуляции огибающая примерно в 1,7 раза больше амплитуды несущей. Это состояние показано на рисунке 1-43, вид (F).
Аналогичным образом можно построить векторные диаграммы для интервалов времени с T3 по T9. Это было сделано в рисунок 1-43, вид (Е). Из этих девяти отдельных векторных диаграмм полная огибающая модуляции на рисунке 1-43, вид (F), можно построить.
Обратите внимание на векторные диаграммы для T3 и T7. В момент Т3 все три волны, а значит, и все три векторы находятся в фазе. Следовательно, огибающая модуляции в этот момент должна быть равна удвоенной амплитуде несущей, поскольку каждая частота боковой полосы имеет половину амплитуды несущей.
В Т7 двое частоты боковых полос находятся в фазе друг с другом, но на 180 градусов не совпадают по фазе с несущей. Это вызывает объединенное напряжение боковой полосы для компенсации напряжения несущей, и в этот момент огибающая модуляции становится равной 0. Обратите внимание, что для того, чтобы выходной сигнал передатчика был равен 0 в момент T7, должны присутствовать как несущая, так и боковые частоты. Если любая из этих трех частот отсутствовала, полное отключение не произошло бы, и энергия RF будет присутствует на выходе.
Хотя этот векторный анализ проводился для частот 7, 8 и 9 герц, такое же описание может быть применено к частотам, фактически присутствующим на выходе передатчика.
Уровень модуляции AM-волны
Как было сказано ранее, модулирующий сигнал может быть введен в любой активный элемент трубки. В дополнение к различным возможностям размещения на одной ступени, модулирующий сигнал также может подаваться на любой из РЧ каскадов передатчика.Например, модулирующий сигнал может быть подан на управляющую сетку или пластину одного из промежуточных усилителей мощности.
А Цепи модулятора обычно относятся к одной из двух категорий: модуляция высокого или низкого уровня. Схемы классифицируется в соответствии с уровнем несущей волны в точке системы, где находится
1-53
Применяется модуляция
. FCC определяет ВЫСОКОУРОВНЕВУЮ МОДУЛЯЦИЮ в Своде федеральных правил как «Модуляция производится в пластинчатой цепи последнего радиокаскада системы.”Этот же документ определяет МОДУЛЯЦИЯ НИЗКОГО УРОВНЯ как «модуляция, произведенная на более ранней стадии, чем окончательная».
Q-36. Что такое процент модуляции?
Q-37. Какова амплитуда частот боковой полосы с одним модулирующим тоном на 100%
модуляция?
Q-38. Какова формула процента модуляции?
Q-39. Что такое высокий уровень модуляция?
СИСТЕМЫ МОДУЛЯЦИИ
Чтобы завершить ваше понимание модуляции AM, мы сейчас собираюсь разобрать работу типового пластинчатого модулятора.Подробные описания схем будут использованы для получения вы понимаете базовый пластинчатый модулятор AM. Кроме того, мы рассмотрим основные описания схем для катодные и сеточные электронно-ламповые модуляторы, а также модуляторы базовых, эмиттерных и коллекторных транзисторов в этом глава.
Пластинчатый модулятор
Рисунок 1-45 представляет собой базовую схему пластинчатого модулятора. Пластина модуляция позволяет передатчику работать с высокой эффективностью.Это самый простой из доступных модуляторов. а также его легче всего настроить для правильной работы. Модулятор подключен к пластинчатой цепи выпускного Усилитель ВЧ через трансформатор модуляции. Для 100-процентной модуляции модулятор должен обеспечивать достаточно мощность, чтобы напряжение на пластине оконечного ВЧ-усилителя изменялось от 0 до удвоенного значения рабочей пластины постоянного тока Напряжение. Лампа модулятора (V2) представляет собой усилитель мощности со смещением, поэтому он работает с классом A.Конечная мощность RF Усилитель (V1) смещен в нелинейной части своего рабочего диапазона (класс C). Это обеспечивает эффективное работает V1 и производит необходимое гетеродинирующее действие между РЧ несущей и модулирующей АЧ частоты.
1-54
Рисунок 1-45. – Схема пластинчатой модуляции.
РАБОТА ЦЕПИ ПЛАСТИННОГО МОДУЛЯТОРА. – Рисунок 1-46, виды (A) – (E), показывают формы сигналов. связанный со схемой пластинчатого модулятора, показанной на рисунке 1-45.Обращайтесь к этим двум рисункам в после обсуждения.
1-55
Рисунок 1-46. – Формы сигналов пластинчатого модулятора.
Усилитель мощности RF (V1) действует как усилитель класса C, когда в пластине отсутствует модуляция схема. V2 – это модулятор, который передает модулирующее напряжение на пластинчатую цепь V1. Посмотрим, как это Схема производит модулированный выход RF.
Вид (A) рисунка 1-46 показывает напряжение питания пластины для V1 как постоянное значение постоянного тока (Eb) в момент времени 1 без применения модулирующего сигнала. V1 смещен в момент отсечки в это время. В входящая несущая RF [вид (A)] подается на сетку V1 трансформатором T1 и вызывает ток в цепи пластины к ИМПУЛЬСУ (ПУЛЬС)
1-56
каждый раз, когда сетка становится положительной. Эти РЧ-импульсы называются импульсами тока и показаны в поле зрения (С).Выходной контур пластинчатого резервуара (T3) подвергается колебаниям этими импульсами тока и высокочастотным излучением. форма выходного сигнала, показанная на изображении (E), развита. Форма волны напряжения на ВЧ-пластине показана на виде (D).
An Аудиомодулирующее напряжение, приложенное к сетке V2, усиливается модулятором и передается на пластину V1 посредством преобразователь модуляции Т2. Вторичная обмотка T2 включена последовательно с напряжением питания пластины (E) V1. В модулирующее напряжение будет либо добавлять, либо вычитать из пластинчатого напряжения V1.Это показано на виде (A) в момент времени. 2 и момент 3. Во время 2 в поле зрения (A) напряжение питания пластины для V1 увеличивается вдвое по сравнению с нормальным значением, и Импульсы тока пластины RF удваиваются, как показано на рисунке (C). В момент времени 3 (A) напряжение питания снижается до 0 и ток пластины RF уменьшается до 0, как показано на виде (C). Эти изменения в токе RF пластины вызывают RF tank T3 напряжение удвоится во время 2 и уменьшится до 0 во время 3, как показано на виде (E).Это действие приводит к Огибающая модуляции, показанная на виде (E), представляет собой 100-процентную модуляцию. Это трансформаторное соединение из бак от цепи Т3 к антенне. Из-за колебательного действия контура резервуара T3, V1 должен быть рассчитан на работу. по крайней мере, в четыре раза превышающее нормальное напряжение питания пластины (Eb), как показано формой волны напряжения пластины на виде (D).
Гетеродинирование интеллекта звуковой частоты от модулятора (V2) с несущей в схеме пластины Конечный усилитель мощности (V1) требует большой мощности звука.Вся мощность или напряжение, которое содержит интеллект должен исходить от стадии модулятора. Вот почему пластинчатая модуляция называется модуляцией высокого уровня.
Эффект гетеродинирования в пластинчатом модуляторе эффективно изменяет звуковую частоту на другую часть частотный спектр. Это действие позволяет использовать антенны и оборудование практических размеров для передачи интеллект. Теперь давайте посмотрим на несколько других типичных модуляторов.
Модулятор коллектора-инжекции
МОДУЛЯТОР КОЛЛЕКТОР-ВПРЫСКА – транзистор эквивалент электронно-лампового пластинчатого модулятора AM
.Этот транзисторный модулятор может использоваться для низкоуровневых или относительно высокоуровневая модуляция. Это называется модуляцией относительно высокого уровня, потому что в настоящее время время, транзисторы ограничены в их способности управлять мощностью. Как показано на рисунке 1-47, схема Конструкция модулятора коллекторно-инжекционного транзистора очень похожа на конструкцию пластинчатого модулятора. В Коллекторно-инжекторный модулятор способен к 100-процентной модуляции со средней мощностью управления.
1-57
Рисунок 1-47. – Коллекторно-инжекторный модулятор.
На рисунке 1-47 несущая РЧ приложена к базе модулятора Q1. Модулирующий сигнал подается на коллектор последовательно с коллектором питает напряжение через Т3. Затем вывод берется из вторичного Т2. При отсутствии модулирующего сигнала Q1 действует как ВЧ-усилитель для несущей частоты. Когда сигнал модуляции применяется, он добавляет или вычитает из напряжения питания коллектора.Это вызывает импульсы ВЧ тока коллектор может изменяться по амплитуде в зависимости от напряжения питания коллектора. Эти импульсы тока коллектора вызывают колебания в контуре резервуара (C4 и первичный T2). Контур резервуара настроен на несущую частоту. В периоды, когда ток коллектора высок, контур резервуара сильно колеблется. Иногда, когда коллекторный ток мал или полностью отсутствует, в бак подается мало или совсем нет энергии и колебания стать слабым или вымереть.Таким образом, огибающая модуляции развивается так же, как и в пластинчатом модуляторах.
Как транзисторная технология продолжает развиваться, более мощные применения транзисторного коллектора с инжекцией модуляция будет использоваться. Модуляция пластинчатого и коллекторного впрыска – наиболее часто используемые типы модуляция, потому что модулирующий сигнал может применяться на заключительных этапах усиления RF. Это позволяет Большинство каскадов ВЧ-усилителей должны работать с классом C для максимальной эффективности.Тарелка и модуляторы впрыска коллектора также требуют большого количества модулирующей мощности AF, поскольку каскад модулятора должен подавать питание, содержащееся в боковых полосах.
Q-40. Для какого класса работы конечная мощность ВЧ усилитель схемы пластина-модулятор смещен?
Q-41. Модулятор должен быть какой-то Схема каскада в пластинчатом модуляторе?
Q-42. Насколько должен измениться ток пластины FPA, чтобы обеспечить 100-процентную модуляцию в модуляторном модуле
?
1-58
Q-43.На какой тип лампового модулятора похож коллекторно-инжекторный модулятор?
Модулятор Control-Grid
В случаях, когда используется минимальная мощность модулятора AF желательно, необходима форма низкоуровневой модуляции. МОДУЛЯТОР СЕТКИ УПРАВЛЕНИЯ широко используется в портативных и мобильное оборудование для уменьшения габаритов и требований к мощности. Он также используется в сверхмощных, широкополосных оборудование, такое как телевизионные передатчики, где высокоуровневая или пластинчатая модуляция трудна и требует больших затрат.Рисунок 1-48 представляет собой базовую схему типичного модулятора управляющей сетки.
Рисунок 1-48. – Модулятор управляющей сетки.
Модулятор управляющей сетки использует вариацию смещения сетки (на частоте модулирующего сигнала) для изменять мгновенное напряжение и ток пластины. Эти изменения вызывают модуляцию несущей частоты. В Несущая частота вводится через разделительный конденсатор Cc. Модулирующая частота вводится последовательно. со смещением сетки через Т1.По мере увеличения и уменьшения модулирующего сигнала (положительного и отрицательного) он будет добавить или вычесть из смещения на ВЧ усилителе V1. Это изменение смещения вызывает соответствующее изменение пластины напряжение и ток. Эти изменения напряжения и тока пластины векторно добавляют к несущей частоте и обеспечивают огибающую модуляции таким же образом, как и пластинчатый модулятор. Поскольку изменения в схеме пластины ВЧ усилителя контролируются изменениями смещения сетки, усиление лампы требует только низкого уровня модулирующий сигнал.Даже когда входные сигналы находятся на этих низких уровнях, случайные пики напряжения модуляции будут произойдет, что приведет к насыщению V1. Это создает искажение на выходе. Необходимо проявлять осторожность, чтобы смещать РФ. ламповый усилитель для максимальной выходной мощности
1-59
при сохранении минимальных искажений. Мощность для разработки огибающей модуляции исходит от RF усилитель звука. Поскольку РЧ-усилитель должен обеспечивать эту дополнительную мощность, он смещен на (и управляемая несущей частотой при) намного более низком уровне выходного сигнала, чем его номинал.Эта пониженная эффективность необходимо во время немодулированных периодов, чтобы обеспечить лампу мощностью для развития боковых полос.
По сравнению с пластинчатой модуляцией, сеточная модуляция менее эффективна, производит больше искажений и требует ВЧ усилитель мощности для передачи всей мощности выходного сигнала. Модуляция сетки имеет то преимущество, что не требует большая мощность от модулятора.
Модулятор базовой инжекции
МОДУЛЯТОР БАЗОВОЙ ВПРЫСКИВАНИЯ похож на модулятор управляющей сетки в электронных ламповых схемах.Он используется для производить модуляцию низкого уровня в оборудовании, работающем на очень низких уровнях мощности.
На рисунке 1-49 смещение на Q1 устанавливается делителем напряжения R1 и R2. С входом РЧ несущей на T1 и без модулирующего сигнала, Схема действует как стандартный усилитель ВЧ. Когда модулирующий сигнал вводится через C1, он вырабатывает напряжение через R1, который добавляет или вычитает смещение на Q1. Это изменение смещения изменяет усиление Q1, вызывая больше или меньше энергии, подаваемой в контур коллектора.Контур резервуара развивает огибающую модуляции как частота RF и частота модуляции AF смешиваются в цепи коллектора. Опять же, это действие идентично тому в пластинчатом модуляторах.
Рисунок 1-49. – Модулятор закачки базы.
Из-за сигналов крайне низкого уровня, необходимых для модуляции, модулятор с базовой инжекцией хорошо подходит для использования в небольшом портативном оборудовании, таком как рации и испытательное оборудование.
Катодный модулятор
Другой низкоуровневый модулятор, КАТОДНЫЙ МОДУЛЯТОР, обычно используется там, где мощность звука ограничена и искажения схемы с сеточной модуляцией недопустимы. В катод
1-60

NEETS Содержание
Введение в материю, энергию, и постоянного тока
Введение в переменный ток и трансформаторы
Введение в защиту цепей, Контроль и измерение
Введение в электрические проводники, электромонтаж Техники и схемы чтения
Введение в генераторы и двигатели
Введение в электронную эмиссию, трубки, и блоки питания
Введение в твердотельные устройства и Блоки питания
Введение в усилители
Введение в генерацию волн и формирование волн Схемы
Введение в распространение и передачу волн Линии и антенны
Принципы СВЧ
Принципы модуляции
Введение в системы счисления и логические схемы
Введение в микроэлектронику
Принципы синхронизаторов, сервоприводов и гироскопов
Введение в испытательное оборудование
Принципы радиочастотной связи
Принципы работы радара
Справочник техника, Главный глоссарий
Методы и практика испытаний
Введение в цифровые компьютеры
Магнитная запись
Введение в волоконную оптику
Амплитудная модуляция
Амплитудная модуляция Амплитудная модуляция («AM»)
с использованием естественного асимметричного голоса
совместными усилиями
Джон, WA5BXO
Боб, WA3WDR (Бэкон)
Тим, W5TOB
Дон, K4KYV
Когда я (Джон) впервые попробовал AM, у меня был Knight Kit T-60 передатчик, в котором использовалась модуляция с управляемой несущей.Контролируемый перевозчик модуляция – это метод модуляции, который поддерживает низкий выходной сигнал несущей. до тех пор, пока не будет применена модуляция, а затем несущая будет увеличиваться с средний уровень модуляции. Это сделано для сохранения энергопотребления. и низкий нагрев, когда вы не регулируете. Он часто использовался в установках, были недорогими и имели компоненты, которые были недостаточно прочными для обслуживания более высокий уровень несущей и модуляции. Модуляция осуществлялась приложение звукового напряжения к экранной сетке напряжение смещения выхода RF трубка.Операция с контролируемой несущей возникла в результате преднамеренного исправления звуковой волны в секциях модулятора, которые были связаны по постоянному току к выходу модулятора, и это было устроено так, чтобы средний экран напряжение смещения для смещения вверх при наличии звука, тем самым увеличивая уровень несущей при наличии модуляции. Если эта система не была перегружена, полученный сигнал был читабельным, но не приятным для слушателя. Напряжение АРУ приемника диодного детекторного типа будет повышаться и понижаться с несущая смена.Это вызвало очень раздражающие взлеты и падения фона. шум. Также при громкой речи выпрямительная секция модулятора может легко превзойти свою функцию. В результате искажение было таким серьезно, что большая часть звука была фактически удалена, как раз тогда, когда это нужно были самыми громкими! Избежать перегрузки модулятора было очень сложно, без слишком низкой модуляции, чтобы хорошо слышать. Группа радиолюбителей, Я хотел присоединиться к 3850 KC, просто не слышал меня или бесконечно жаловался насчет ужасного звука контролируемой несущей модуляции моих установок.
Их жалобы были конструктивными, и они убедили мне нужно было обновить мою технику модуляции, если я собирался присоединиться в AM весело. Мое решение состояло в том, чтобы построить систему модуляции пластины. В модулирующее звуковое напряжение было получено от внешнего звукового усилителя, который может обеспечить надлежащее звуковое напряжение в цепи питания пластины конечный усилитель RF. Улучшения, сделанные в выходном сигнале и аудио качество было замечательным.Группа могла слышать меня и ясно слышать. Над Со временем я узнал больше, но знания приходили медленно. Прошло почти 10 лет прежде, чем я действительно понял схему и математику, стоящую за ней. Полно это понимание связано с моей ассоциацией с Доном, K4KYV.
Т-60 был типичным для многих относительно недорогих передатчиков. доступный для новичков в хобби в 1960-65 годы, и это пример того, как производители пытались продать оборудование.Рекламные объявления сказал бы что-то вроде Вот передатчик, который будет работать рядом с законный предел для новичка в CW и возможность запуска AM, когда новичок переходит в общий класс. Описание установки Knight Kit T-60 выше был куплен примерно за 70 долларов. Стоимость добавления возможности AM на дизайн передатчиков, вероятно, около 5 долларов. Внешний модулятор который я построил, был построен из металлолома и подержанных деталей, но имел детали были куплены, они стоили бы дороже, чем Knight Kit Т-60.Первоначальный модулятор стоимостью 5 долларов, который был помещен в Knight Kit T-60, был неудачная попытка добавить возможности AM к недорогому передатчику, но она продано много передатчиков.
Почему использовалась модуляция экрана? Потому что это было недорого и просто. Не требовалось никаких трансформаторов, а только малогабаритная, маломощная в модулятор были нужны лампы.
Почему использовалась модуляция с управляемой несущей? В основном, чтобы уменьшить рассеивание пластины усилителя RF.Низкая эффективность экранной модуляции. AM-передатчик. Типичный КПД носителя составляет всего около 35%. Типичный 6146B мог производить только около 15 Вт несущей мощности при КПД 35%. рассеиваемая пластина составляла около 28 Вт. Мысль была уменьшить тарелку рассеяние при отсутствии звука за счет уменьшения выходного сигнала несущей. КПД был ниже при более низких уровнях мощности, но рассеивание было меньше, тоже. Идея заключалась в том, что среднее рассеивание пластин будет ниже, поэтому больше мощность несущей может быть произведена при наличии звука без перегрева трубка.Однако конструкция передатчика действительно не давала большого успеха. больше полезной мощности несущей во время модуляции, и искажения были настолько плохими что эта мощность казалась выше, но на самом деле пользы от нее было мало.
Некоторые любители внесли простые улучшения в экран схемотехника модулятора Т-60 и аналогичных установок. Качество передачи звука может неплохо работать со схемами, почти такими же простыми, как та, которая была изначально использовал. Однако старая проблема остается: КПД низкий, а выходная мощность относительно невысокий.
Конечно, вы можете получить полную эффективность класса C с высокой модуляция уровня пластины, и тот же 6146B может дать вам около 49 Вт выходного сигнала несущей AM в этом режиме. Но проблема была в том, что вам нужен мощный аудиоусилитель с трансформатором модуляции, все это было посложнее и дорого. Итак, у некоторых любителей была другая идея: использовать линейный усилитель. Вы можете генерировать AM на очень низком уровне мощности, используя либо пластину, либо экранная модуляция и усиление модулированного сигнала до высокой мощности с простой линейный усилитель.
Качество передачи звука может быть отличным, а модулятор обычно не требует модулирующего трансформатора, но есть проблема. КПД линейного усилителя класса B на полной мощности составляет около 66%. Однако при усилении AM-сигнала выходной уровень несущей должен быть намного ниже максимального выходного уровня линейного усилителя, чтобы позволить запас для пиков положительной модуляции. На операторском уровне эффективность линейного усилителя класса B составляет всего около 33%.При КПД 33% это 6146B может дать нам только около 14 Вт несущей с около 28 Вт пластины. диссипация. Итак, мы вернулись к той же проблеме, что и с модуляцией экрана: низкая эффективность и относительно низкая выходная мощность.
Была очень сложная и экзотическая модуляция методы, доступные в те дни, которые могли производить качественный AM при высоком эффективность без модулятора высокого уровня, но они были настолько сложными и их трудно настроить, потому что они были непрактичны для использования любителями.
Модуляция пластин высокого уровня была лучшим вариантом. Многие высокоуровневые В то время продавались любительские передатчики с пластинчатой модуляцией. Операторы AM быстро связывает сильные сигналы и разборчивый звук с высоким уровнем пластинчатая модуляция РЧ финала класса C.
В правилах FCC в то время говорилось, что общие обладатели лицензии класса могли использовать входную мощность постоянного тока не более 1000 Вт к пластинчатой цепи оконечного усилителя ВЧ.Это было легко измерить с измерителями постоянного тока. Напряжение питания пластины было умножено на пластину. потребляемый ток, а продукт – входной постоянный ток в ваттах.
КПД усилителя ВЧ определяет, какая выходная мощность может быть достигнуто. КПД выходного ВЧ-каскада с экранной модуляцией или линейный усилитель RF класса B на уровне несущей составляет от 33% до 35%, что дает вам от 330 до 350 Вт выходной мощности несущей в AM для максимальной допустимая входная мощность 1000 Вт.С другой стороны, модулированный пластиной класс Усилитель C имеет КПД около 75 процентов, что дает вам около 750 Вт. выходной мощности несущей AM для входной мощности 1000 Вт. И выходная трубка в последний ВЧ-усилитель работает намного холоднее в классе C, чем в классе B AM линейный режим, поэтому можно использовать трубы меньшего размера. Но единственное практическое Способом для радиолюбителей получить высокий КПД РЧ-усилителя с помощью AM было применение модулирующее аудио напряжение на пластину питания ВЧ-выхода, а аудио электрическая схема, необходимая для этого, должна обеспечивать мощность не менее 500 Вт аудио.Итак, чтобы получить дополнительную выходную мощность в рамках юридических определений, большинство крупных операторов выбрали пластинчатую модуляцию высокого уровня метод.
Метод модуляции высокого уровня – это применение модулирующее напряжение на пластинчатую цепь класса C final, вызывая амплитуда выходного сигнала должна изменяться в соответствии с применяемой модуляцией. Стопроцентная (100%) модуляция обычно определялась как точка где максимальное регулирующее напряжение в течение его отрицательного полупериода, противоположное напряжение питания постоянного тока достаточно, чтобы снизить его до нуля.Если это напряжение опускание ниже нуля, чрезмерная модуляция и брызги были результатом.
Большинство людей согласились, что пик положительной половины цикл модулирующего звукового напряжения, добавляемого к источнику постоянного тока, может продолжаться настолько высокой, насколько это необходимо для точного воспроизведения звука как изображения микрофонный выход. Даже если положительный пик был более чем в два раза амплитуда отрицательного пика, модуляция не считалась незаконной если он не содержал продуктов искажения, которые вызывали разбрызгивание на чрезмерном пропускная способность.Считалось, что чрезмерная модуляция имеет место только в точке, где характеристика модуляции стала нелинейной, вызывая искажения и брызги.
Звуковое напряжение микрофона часто несимметрично, в отличие от синусоиды от генератора сигналов. Эта асимметрия – естественная качество речи и других звуков. В этой статье обсуждается использование голоса асимметрия формы сигнала в AM-системах.
Когда передатчик AM на 100% модулируется чистым синусом волна, PEP (пиковая мощность огибающей), в 4 раза больше немодулированной несущей мощность.Это связано с тем, что звуковое напряжение, модулирующее несущую, удваивается. ВЧ-напряжение в пике, поскольку сопротивление нагрузки постоянно, ВЧ-ток удваивается одновременно с ВЧ-напряжением. Поскольку P = E * I, то P в момент положительного пика должно быть в 4 раза больше, чем мощность исходного носителя (см. рисунок 1).

Если модуляция передатчика увеличивается до пика ВЧ напряжение равно 2.В 5 раз превышает исходное ВЧ-напряжение несущей, пиковый ВЧ-ток происходит в один и тот же момент, и он также в 2,5 раза больше, чем исходный ВЧ-ток несущей В результате PEP в 2,5 * 2,5 = 6,25 раз больше немодулированного мощность несущей (см. рисунок 2).
Вот математика:
PEP = ((размах модулированного РЧ напряжения / немодулированный напряжение несущей) в квадрате) * немодулированная мощность несущей
Этот большой PEP может происходить без отрицательной сверхмодуляции, если модулирующий звук улавливается голосом с микрофона.Микрофон звук вообще асимметричный.
Чтобы помочь мне понять и объяснить взаимосвязь между звук и чистота модуляции, я определил функцию, которую я называю симметрией Соотношение (SR).
Определенный коэффициент симметрии (SR):
SR = (размах звукового напряжения) / (меньшее из двух Пиковое звуковое напряжение выше или ниже линии покоя)
SR = 2, если сигнал является чистой синусоидой
SR не может быть меньше 2
Моя типичная форма звуковой волны голоса, полученная с высоким качеством микрофон и измерены с помощью высококачественного осциллографа.См. Рисунок 3.
При использовании уровня покоя в качестве эталона обратите внимание, что положительные узкие пики вдвое выше отрицательных широких пиков.
SR = (размах звукового напряжения) / (меньшее из двух Пиковое напряжение звука выше или ниже линии покоя)
Размах звукового напряжения = около 3 единиц
Меньшее из двух пиковых напряжений (в данном случае отрицательное) = около 1 единицы
SR = 3
Рисунок 4 – конверт RF вид, который был бы произведен путем модуляции со звуком, как представлено на рис 3.Входная мощность РЧ-пластины составляет 1000 Вт, а КПД составляет 75%. Это дает уровень несущей 750 Вт, как показано на уровень покоя на графике.
Максимальная потребляемая мощность аудиомодулятора на 100% модуляция 1000-ваттной модуляции высокого уровня класса C составляет 500 ватт, , но только если модулирующий сигнал является синусоидальным сигналом . Причина этого будет это станет очевидным из следующего примера.
В следующем примере показано, что требуемый звук мощность, необходимая для достижения 100% модуляции синусоидальной волны, составляет 50% от значения входной мощности пластины постоянного тока, подаваемой на последний ВЧ-усилитель класса C.
Предположим, что к оконечному усилителю приложено 2000 вольт. к пластине с током 500мА. Это делает мощность равной 1000 Вт. Для достижения 100% модуляции максимальное напряжение модуляции синуса волна должна быть 2000 вольт и из-за симметрии синусоиды будет дают размах размаха 4000 В (0 4000 В, когда постоянный ток покоя при 2000 В), обеспечивая тем самым желаемую 100% модуляцию.Для расчета среднего мощность, а не мгновенную пиковую мощность, мы должны преобразовать пиковое напряжение выход модулятора до среднеквадратичного напряжения (пиковое напряжение X квадратный корень из 0,5 = действующее значение напряжения). Действующее значение напряжения равно 0,707 от пиковое напряжение.
Давайте используем этот пример, чтобы проиллюстрировать расчет мощность, необходимая модулятору для достижения 100% модуляции. Первый самый простой случай:
Модуляция чистой синусоидой:
Расчет Уравнение Расчет
Действующее значение напряжения = Пик (вольт) *.707 = 2000 (В) * .707 = 1414 RMS Вольт
Сопротивление нагрузки (модулятор) = конечная пластина постоянного тока (вольт) / конечный ток пластины постоянного тока (амперы) = 2000 (вольт) / 0,5 (ампер) = 4000 (ом)
Мощность (модулятор) = среднеквадратичное значение (вольт) в квадрате / сопротивление нагрузки (Ом) = (1414 Вольт) * (1414 Вольт) / 4000 (Ом)
= 500 Вт
Если модулирующее напряжение не является чистой синусоидой (как в нашем примере), то необходимы специальные расчеты, как показано на рисунке. ниже.
Опять же, если напряжение пластины на выходе равно 2000, а ток составляет 500 мА, то в приведенном выше асимметричном примере размах амплитуды колебание напряжения пластины будет (0 6000 вольт при покоящемся пластина напряжением 2000 вольт постоянного тока). (6000-2000 = 4000 вольт пиковое) Это в два раза больше пикового звукового напряжения, чем требовалось раньше. (4000 * 0,707 = 2828 В RMS) и P = E * E / R или ((2828 * 2828) / 4000 Ом) = 2000 Вт.Поскольку мы удвоили необходимое пиковое напряжение, мы увеличили в четыре раза мощность, необходимая для его производства. Это не значит, что вы будете ставить такое количество энергии в финале постоянно, но вам понадобится это возможность получения необходимого размаха напряжения на пиках.
ВЧ амперметр, использующий термопару, действительно реагирует на средняя мощность, а не среднеквадратичный ток, потому что тепло вызывает индикация. Этот тип амперметра не показывает истинный среднеквадратичный ток.Так как он откалиброван немодулированным синусоидальным сигналом, он будет считывать немодулированный сигнальные токи правильно, но его показания будут повышены при нормальном присутствует амплитудная модуляция. Он будет отображать текущий эквивалент чтения к среднеквадратичному току, который будет производить такую же среднюю мощность, как и модулированный волна. Фактически, истинный среднеквадратичный ток сигнала AM не изменяется до тех пор, пока модуляция превышает 100% в отрицательном направлении, если нет нелинейности или происходит какое-то действие по сдвигу на уровне оператора связи.
При нагрузке 50 Ом несущая 750 Вт вызовет ВЧ амперметр с термопарой для показаний 3,87 ампер. Если эта несущая модулируется 100% по синусоиде, средняя мощность увеличится в 1,5 раза ( 50% дополнительной мощности обеспечивается за счет энергии боковой полосы, создаваемой модуляцией). Суммарная средняя мощность составит 1125 Вт при 100% модуляции. В Радиочастотный амперметр покажет около 4,74 ампер, что соответствует току, при котором необходимо для получения немодулированного сигнала такого уровня мощности.Если человек голос используется для модуляции установки, и огибающая модуляции выглядит как-то как на изображении осциллографа на рисунке 4, вы увидите примерно то же самое увеличение ВЧ тока, даже если PEP с модуляцией голоса составляет 6750 Вт, а PEP с модуляцией синусоидальной волны составляет 3000 Вт. Это потому, что речь форма волны острая, поэтому ее пики должны быть относительно высокими, чтобы он должен иметь такую же среднеквадратичную мощность, что и синусоида. Учитывая все это, он сводится к тому, что для того, чтобы достоверно воспроизвести мой голос с законный уровень носителя того времени, необходимо было иметь модулятор способен на 2000 Вт.Повторюсь, я не ставил 2000 RMS. ватт звука на установку мощностью 1000 ватт (входная мощность). Но если бы у меня не было модулятор на 2000 ватт, тогда бы пики моего голоса были бы срублены отключены или обрезаны, что приводит к искажению и разбрызгиванию.
Теперь с потолком 1500 PEP я могу только легально запустите 220 Вт на входе и 165 Вт на выходе, если я хочу правильно воспроизвести свой голос. См. Рисунок 7 ниже.
ХОРОШО, с новыми правилами предела вывода 1500 PEP, возможно, мне следует инвертировать звук (изменить фазу выходной обмотки модулятора на 180 градусов или переверните проводку микрофона), чтобы шипы указывали на базовую линию, а широкую меньшие пики увеличивают огибающую.С таким расположением можно было запустить Выходная мощность несущей 660 Вт и 1500 PEP. Смотрите (рисунок 6)!
Тот же уровень звука и PEP, но больше несущей!
*********************************
КОММЕНТАРИИ ОТ DON, K4KYV
Эта статья эффективно развенчивает миф о 375-ваттной мощности. Многие парни, кажется, думаю, что в правилах написано, что AM ограничивается Несущая мощность 375 Вт.Люди выражали удивление и недоверие, когда я обратите внимание на то, что в Части 97 нет никакого упоминания об этой фигуре. зависит от формы волны звука и даже таких тонкостей, как линейность модулированной ступени. Было бы поучительно показать, что можно управляйте входом постоянного тока мощностью более «кВт» и модулируйте до 100% в отрицательном направлении и увидеть, что пиковое значение составляет около 1500 Вт, что примерно соответствует тому, что он будет делать с типичные мужские голоса с асимметричным соотношением пиков примерно 2: 1.Если отрицательный пик достигает 100%, положительный пик достигает 50% модуляции, что даст примерно «законный» предел.
Я вспоминаю, как в первые дни я впервые включил передатчик большой мощности воздух, у меня даже не было прицела. Я использовал 866A с пластиной заземлен, и цепь накала подключена к высоковольтному проводу конечного усилителя. Обычно, пока на нити накала есть положительное или нулевое напряжение, 866 не провести.Когда модуляция в отрицательном направлении превышает 100%, она приводит в движение последнюю пластину (и, следовательно, катод 866) отрицательно, а 866 будет мигать синим во время проведения. Я установил 866 в небольшую металлическую коробку, окрашенную черный внутри, с маленьким смотровым окошком. Было легко увидеть самую минуту вспышка, поэтому он сделал надежный, но простой индикатор перемодуляции. Позже, Я смещал пластину примерно на +30 вольт с небольшим блоком питания, способным примерно 100 мельниц с использованием сильного дренажа для поддержания регулирования.Это позволило трубке мигать непосредственно перед 100% модуляцией (также преодолевая напряжение +15 В, необходимое для запустить 866). При модификации вспышка показывала, что передатчик собирался перемодулировать, в то время как исходная схема указывает на состояние сверхмодуляции постфактум. В то время я даже не подозревал о естественной асимметрии человеческого голоса.
Я уверен, что многие другие радиолюбители тоже не знали, и просто предположил, что если вы достигнете 100% на отрицательных пиках, вы автоматически достигнете 100% также на положительных пиках, с модуляцией голоса и синусоидальным тоном.Так Я мог бы запустить свой звук в любом случае. Я уверен много случаев необъяснимые брызги в результате высоких положительных пиков, пытающихся управлять передатчик, способный модулировать только 100% положительный сигнал, что приводит к плоской вершине что вызывает примерно столько же брызг, сколько и отрицательная перемодуляция. Итак, два окорока каждый может иметь передатчик KW, модулированный на 100%, что обозначено отрицательным пиком мигалкой, и один передатчик будет в пределах лимита, а другой пнул измеритель пиков за пределами шкалы и отсутствие знаний о факторе асимметрии, быть совершенно сбит с толку, чтобы объяснить, почему.
Как несколько недель назад заметил Гэри K4FMX, правило PEP на самом деле ударил по сообществу SSB примерно так же сильно, как и AM’ers, потому что правило основан на ошибочном представлении о том, что PEP всегда вдвое превышает среднюю мощность. Это верно для двухтонального тестового сигнала, но для большинства голосов отношение пикового к среднему больше похоже на 7-10 дБ. Вот почему измеритель уровня громкости должен быть снижается только до 30% на пиках голоса во время разговора, а не полностью красная отметка.
Нагрузка типичного настольного SSB-оборудования до максимальных мертвых выход несущей и установите порог ALC только на максимальную выходную мощность мощность передатчика (около 100 Вт). Теперь переключитесь на SSB и настройте усиление микрофона, так что ALC едва улавливает пики голоса. В этот момент передатчик работает 100 Вт PEP. Теперь прочтите среднюю выходную мощность. с надежным ваттметром, например Bird 43. Пики голоса не влияют на метр до 50 Вт, как принято считать, но больше похоже на среднюю мощность 10 Вт.Если усиление микрофона увеличено так, что средняя мощность достигает 50 Вт, сигнал будет сильно плоским, что приведет к разбрызгиванию. Этот объясняет, почему SSB-сигналы обычно были такими широкими на протяжении многих лет, несмотря на утверждения о том, насколько “узким” должен быть SSB.
Правило PEP мало повлияло на большинство SSB’еров, которые в любом случае перегружали свои установки, но у кого-то был чистый усилитель с мощностью от 3 до 4 кВт PEP можно было бы довести установку до старого предела мощности постоянного тока, так что счетчик пинал до входной 1000 Вт на пиках голоса.Они могут быть работает на выходе PEP мощностью 3 или 4 кВт, но их сигнал будет чистым и без брызг / искажений, и они будут достигать средней выходной мощности Выходная мощность 300-500 Вт. Таким образом, правило PEP сделало чистую установку SSB с входом KW. так же «незаконно», как KW вводит AM. Конечно, некоторые любительские линейные усилители были когда-либо способен на чистую энергию в 1500 Вт, но большинство радиолюбителей не подозревают об этом. В только так вы можете запустить SSB в пределах разрешенного лимита PEP и получить предполагаемые 500-750 средняя мощность в ваттах на пиках голоса без брызг, чтобы использовать так много речи обработка, чтобы голосовой сигнал звучал мягко и разборчиво.В типичный радиолюбитель просто перегружает свою линейную SSB до тех пор, пока счетчики не покажут здоровенный количество выходной мощности. Для тех, кто обеспокоен соблюдением правила, перегрузка линейного звука в плоскую вершину и дисторшн так же незаконна как работает AM-передатчик сверх предела 1500 Вт, поскольку Часть 97 также говорит что передатчик должен работать в соответствии с параметрами “хорошей инженерии” и любительская практика “. Кроме того, FCC очень специфичен относительно побочных излучений.См. Раздел 97.307 (d). Если усилитель был произведен после 14 апреля 1977 г. или поступил на рынок после 31 декабря 1977 г. шпоры должны быть уменьшены на 44,77 дБ при мощности 1500 Вт PEP
Суть в том, что до сообщества SSB жалуется, что некоторые AM’ers могут использовать незаконную власть со своими передатчики с пластинчатой модуляцией, им сначала нужно убрать в собственном доме. А также многие крупные артисты будут разочарованы результатами, когда они это сделают.
73, Дон, K4KYV
*********************************************
Комментарии Боба, «Бэкон», WA3WDR
Обратное управление несущей – еще один способ увеличить количество несущих. с фиксированным PEP.
Обычное применение “контроля несущей” вызывает передачу несущая должна быть уменьшена в периоды низкой модуляции. Но что, если мы сделать наоборот? Что, если мы увеличим несущую, когда модуляция низкий? Несущая может варьироваться от 1500 Вт без звука до 300 Вт или так что с полной модуляцией. Пиковая мощность огибающей останется 1500 Вт. Фактически, мы можем получить 1500 Вт несущей и любую степень модуляции. мы хотим – мы просто не можем получить их одновременно.См. Рисунок 7.

При обратном управлении несущей будет подавление шума эффект с приемниками, имеющими среднюю АРУ (типично для старых ламповых приемников), потому что повышенная несущая заставит их АРУ снижать усиление во время эти периоды покоя и повышают усиление в периоды сильной модуляции. При соответствующем сжатии звука в передатчике это расширение на приемник снизит фоновый шум без значительных слышимых артефактов.Приемники с АРУ, чувствительной к пиковым значениям, будут иметь постоянное усиление, которое, по крайней мере, не будет сжимать полученный звук, как обычно.
Управление обратной несущей – естественный результат использования быстрый ALC на линейном усилителе AM. Линейный усилитель будет работать больше эффективно с обратным управлением несущей, потому что выход несущей находится на полный выходной уровень.

*******************************************
Комментарии Джона , WA5BXO
Возможно, комбинация управления обратной несущей и перевернутого звука будет иметь менее резко влияет на АРУ приемника.Это могло быть какое-то реальное хорошее экспериментирование.
Факты об амплитудной модуляции для детей
Сравнение звуковой волны, волны AM и волны FM
Амплитудная модуляция , обычно сокращается до AM , это простой способ отправки радиосигнала. Сигнал может распространяться на большие расстояния и появляться в далеких местах из-за ионосферы Земли.
Амплитуда – это высота волны. Несущая волна модулируется (изменяется) путем добавления звука.Комбинированный сигнал передается по частоте. AM-сигналы могут быть приняты радиоприемником с кварцевым питанием, которому не нужны батареи или источник электроэнергии. Многие ранние радиоприемники были самодельными и использовали наушники.
AM-сигналы в основном передаются на средних и коротковолновых частотах. Они не передают звук высокой точности, но звук достаточно хороший, чтобы слышать большинство вещей. Аналоговые сигналы могут усиливаться и исчезать или иметь помехи от линий электропередач и электростанций. Активность солнечных пятен также может ослаблять сигналы.
В первые годы коммерческого радиовещания в 1920-х годах AM средних волн (от 540 до 1600 килоциклов) было единственным широко используемым видом радио. Радиопрограммы были очень похожи на сегодняшние телевизионные программы, включая новости, спорт, драму, музыку, комедии и другие развлечения.
Позднее было разработано радио с частотной модуляцией (FM). У него была лучшая точность, но сигналы не могли распространяться так далеко, поэтому AM по-прежнему была важна. После того, как телевидение стало обычным явлением в 1950-х годах, AM стал основным форматом популярной музыки.Когда в 1970-х годах FM стал обычным явлением, на радиостанциях AM было больше новостей и ток-шоу.
Коротковолновые радиосигналы (от 3000 до 30 000 килоциклов) могут путешествовать по всему миру и используются странами для отправки программ в отдаленные места. В этих программах представлены новости о стране, примеры их родной культуры и истории, а иногда и уроки иностранного языка.
Картинки для детей
Рис. 1: Аудиосигнал (вверху) может передаваться несущим сигналом с использованием методов AM или FM.
Иллюстрация амплитудной модуляции
Рис. 3. Спектрограмма голосового вещания AM показывает две боковые полосы (зеленые) по обе стороны от несущей (красный) с течением времени в вертикальном направлении.
Анодная (пластинчатая) модуляция. Напряжение на пластине тетрода и экранной сетке модулируется через звуковой трансформатор. Резистор R1 устанавливает смещение сетки; и вход, и выход представляют собой настроенные цепи с индуктивной связью.
Один из примитивных предвакуумных ламповых AM передатчиков, дуговой передатчик Telefunken 1906 года. Несущая волна генерируется 6 электрическими дугами в вертикальных трубках, подключенных к настроенной цепи. Модуляция осуществляется большим угольным микрофоном (конусообразной формы) в антенном выводе.
Система модуляции экранной сетки
Изобретение, описанное здесь, может быть произведено и использовано правительством или по его поручению в правительственных целях без выплаты мне каких-либо лицензионных отчислений.
Это изобретение относится к системе модуляции экранной сетки и предлагает для этой цели схему, которая адаптирована для создания модулирующих потенциалов на сеточном электроде анодного экрана трубок или электронно-разрядных устройств, имеющих четыре или более электродов.
Целью изобретения является создание системы, которая может использоваться как для телефонного, так и для телеграфного передатчика; и который особенно хорошо адаптируется к комбинации радиотелефона и телеграфа без ущерба для эффективности обеих служб.По существу, то же самое устройство можно использовать для высокоскоростного набора в телеграфной системе, а также для других средств модуляции, таких как голос или музыка в телефонной системе. Поскольку в соответствии с настоящей системой требуется небольшой ток или его отсутствие для отключения управляющих контактов, гарантируются высокие скорости при положительном срабатывании.
Целью изобретения является создание системы, простой в установке и готовой к применению в существующих радиопередатчиках, в которых используются одна или несколько трубок сетки экрана или их эквиваленты, без необходимости радикальных изменений.
Еще одна важная задача изобретения – экономия в эксплуатации. В настоящей системе отношение мощности, необходимой для модуляции, к мощности, которая должна модулироваться, очень мало, порядка 1/10 или меньше. Изобретение может использоваться в сочетании с любой стандартной радиочастотной колебательной или усилительной системой; и он позволяет регулировать относительно высокие мощности с помощью очень небольшого количества оборудования и без необходимости создания больших модулирующих напряжений.
По мере продолжения описания появятся другие объекты.
Варианты осуществления изобретения проиллюстрированы на прилагаемом чертеже, на котором: фиг. 1 – схематическая схема, показывающая одну из форм изобретения применительно к телефонному передатчику; и на фиг.2 показано изобретение, примененное к телеграфному передатчику.
На обоих рисунках чертежа цифра I представляет трубку, которая должна быть модулирована, которая показана в каскаде усилителя мощности передатчика радиочастоты. Показанная здесь трубка представляет собой четырехэлементную трубку, состоящую из нити или катода 2, управляющей сетки 3, пластины или анода 4 и сетки анодного экрана 5. -7, связанный с настроенным выходным колебательным контуром 8, питающим антенную систему А.Блокирующий конденсатор 9 вставлен в пластинчатый вывод 10 цепи. Управляющая сетка подключается к источнику высокочастотного входа, который не требует подробного описания.
На сетке анодного экрана 5 поддерживается положительный потенциал относительно нити накала или катода 2, но предпочтительно менее положительного значения, чем напряжение на аноде 4. Понятно, что эта трубка может быть, а может и не быть последней ступенью, поскольку здесь представлены; и показана только часть принципиальной схемы лампы, необходимая для понимания работы, поскольку такие схемы хорошо известны в данной области техники.Трубка 1 может быть названа трубкой модулятора. Эта трубка, которая размещена последовательно со схемой сетки экрана трубки I, здесь показана как трехэлементная трубка, содержащая нить 12, пластину 13 и управляющую решетку 14, хотя понятно, что другие типы трубок могут быть заменены. Пластинчатый вывод 15 этой трубки соединяется через радиочастотный дроссель 16 с пластиной 4 трубки I, а вывод 17 накала через сопротивление 18 соединяется с сеткой 5 анодного экрана трубки i. Байпасный конденсатор 19 помещается между выводом 17 накала и положительной стороной цепи накала трубки I.Следует отметить, что пластинчатая цепь накала лампы II размещена последовательно с сеткой экрана лампы I, а не с вторичной обмоткой трансформатора. Провод 20 соединяет пластинчатую цепь, общую для трубок I и II, с положительным электродом источника высокого напряжения, как в позиции 21.
Как показано на фиг. 1, на трубку модулятора II воздействуют звуковые волны от микрофона M, при этом модулированная энергия воздействует на управляющую сетку 14 трубки II обычным способом.На сетке 14 поддерживается отрицательное смещение от источника, обычно обозначаемого -C. Блокирующий конденсатор показан под номером 22.
.
В отношении варианта осуществления изобретения, показанного на фиг. 1, режим работы описывается следующим образом; Модуляция осуществляется путем изменения потенциала сетки экрана трубки I на желаемой частоте. Сопротивление пластинчатой нити лампы II изменяется с той же частотой, что и сопротивление микрофона; это, в свою очередь, изменяет ток сетки экрана трубки I с той же частотой.Этот переменный ток сетки экрана, протекающий через сопротивление пластина-нить накала и последовательное сопротивление 18, вызывает переменное падение потенциала через такие сопротивления, что приводит к изменению потенциала сетки экрана, вариации которого такие же, как и частота, воздействующая на микрофон. Ток пластины трубки I изменяется с той же частотой, что и потенциал ее экранной сетки, в результате чего ток антенны модулируется с частотой микрофона.
Теперь обратимся к Рис.2 схема 6 показана адаптированной для работы высокоскоростного манипулятора в телеграфном передатчике. Этот вариант осуществления отличается от показанного на фиг. 1 тем, что другая трубка 24 расположена перед трубкой II модулятора. Трубка 24 может быть обозначена как трубка ключа и здесь показана как обычная трехэлементная трубка, имеющая нить 25, пластину 26 и управляющую сетку 27. Пластинчатая цепь трубки 24 питается от регулируемого или регулируемого источника 28 высокого напряжения через переменное сопротивление 29, имеющее соединение с сеткой трубки II через вывод 30.Источник 31 напряжения вставлен между цепью накала трубки II и батареей 28. В цепи сетки накала трубки 24 манипулятора вместо микрофона подключен ключ 32, или при желании может быть заменен ленточный передатчик. В только что упомянутую схему также включен источник напряжения 33 смещения.
Режим работы системы манипуляций, показанной на фиг. 2, поясняется следующим образом. Как и в случае варианта осуществления, показанного на фиг. 1, трубка II функционирует как трубка модулятора.Ключ осуществляется путем запуска и остановки протекания тока сетки экрана через эту трубку; то есть, открывая и закрывая схему сетки экрана. Трубка 24, ранее обозначенная как трубка манипуляции, функционирует для изменения смещения сетки на трубке модулятора II таким образом, что, когда ключ открыт, к решетке трубки II прикладывается достаточное отрицательное смещение, так что ток сетки экрана отсутствует. протекает через него; и когда ключ закрыт, достаточно меньшее значение отрицательного смещения или положительного смещения применяется к сетке трубки I I, чтобы заставить протекать надлежащий ток сетки экрана для работы трубки I.
На практике можно объяснить, что, когда ключ 32 открыт, решетка трубки 24 свободна. Напряжение батареи 28 регулируется по отношению к трубке 24 таким образом, что в условиях свободной сетки ток пластины протекает в указанной трубке 24. Этот ток пластины, протекающий через сопротивление 29, создает отрицательное смещение на сетке трубки II в соответствии с регулировка переменного контакта или средства регулирования указанного сопротивления и изменение напряжения аккумуляторной батареи 31. Регулировки выполняются таким образом, что, когда ключ 32 открыт, отрицательное смещение, помещенное на сетку трубки II, является достаточным для предотвращения тока сетки экрана трубка I от проточной трубки II.Когда ключ 32 замкнут, отрицательный потенциал батареи 33 прикладывается к сетке трубки 24, которая отсекает ток ее пластины. Когда ток через пластину не течет, отсутствует падение ИК-излучения через сопротивление 29, таким образом, меньший отрицательный потенциал или положительный потенциал, как указано ранее, помещается на сетку трубки I, что вызывает протекание тока сетки экрана трубки I. через трубку II и позволяет трубке I функционировать должным образом.
Выбор ламп с подходящими характеристиками и регулирование напряжений для успешной работы такой системы, как здесь раскрыто, будут очевидны для специалистов в данной области техники.Следует отметить, что после выполнения необходимых регулировок контакты клавиш не прерывают ток, что делает возможными очень высокие скорости манипуляции.
Настоящая система легко применима к обстоятельствам, требующим комбинированного телеграфного и телефонного передатчика. Очевидно, что переход с телеграфа на телефон и наоборот может быть осуществлен без ущерба для эффективности. Настройка передатчика для лучшей модуляции выполняется только в модуле модулятора.
Такая система адаптируется к передатчикам, которые используют выпрямленный ток сетки для управления смещением, что позволяет получить высокую модуляцию с минимальными искажениями.
Очевидно, что могут использоваться каскады радио или звукового усиления, если это будет сочтено необходимым или желательным; например, звукоусиление может быть расположено между микрофоном M и сеточной нитью накала трубки 11, как показано на фиг.1, в соответствии с напряжениями, требуемыми на решетке указанной трубки II, и в соответствии с типом микрофона и микрофонный трансформатор используется. Изобретение было описано в связи с некоторыми предпочтительными вариантами осуществления, но понятно, что оно допускает изменения и модификации в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.Заявлено следующее: 1. Система модуляции экранной сетки, содержащая в схеме передатчика модулируемую электронную лампу, имеющую средство 25 экранирующей сетки анода; средство для поддержания положительного смещения на указанном средстве экранирующей анодной сетки; трубку модулятора, функционально соединенную последовательно с первой названной трубкой; вспомогательную трубку, функционально связанную с указанной трубкой модулятора; и средство для подачи модулирующих частот на указанное средство сетки экрана анода через указанную вспомогательную трубку и указанную трубку модулятора, включая средства для запуска и остановки потока тока сетки экрана через указанную трубку модулятора.2. Система модуляции экранной сетки, содержащая в схеме передатчика электронную лампу, имеющую анод и средства экранирующей сетки анода; схему экранной сетки и средство в указанной схеме для поддержания положительного потенциала на указанном средстве экранирующей сетки анода, но меньшего положительного значения, чем на указанном аноде; трубку модулятора в упомянутой схеме сетки экрана, функционально соединенную последовательно с упомянутой первой названной трубкой; и средство модуляции для запуска и остановки потока тока сетки экрана через трубку модулятора, указанное средство включает в себя вспомогательную трубку, присоединенную перед трубкой модулятора.
3. Система по п.1, в которой указанное средство модуляции для запуска и остановки потока тока сетки экрана через трубку модулятора содержит средство манипуляции; средства переменного сопротивления; переменный источник потенциала; и вспомогательную трубку, помещенную между средством манипуляции и указанной трубкой модулятора.
4. Система модуляции сетки экрана, содержащая в схеме передатчика модулируемую электронную лампу, при этом трубка имеет элементы сетки экрана анода; трубку модулятора в упомянутом кольце, функционально соединенную последовательно с первой названной трубкой; трубку управления манипуляцией в указанной схеме, функционально связанную с указанной трубкой модулятора; средство для создания модулирующих изменений на указанных элементах сетки экранирования анода через указанную трубку управления манипуляцией и указанную трубку модулятора, указанное средство содержит ключ и средство смещения сетки, действующее через указанную трубку управления манипуляцией, чтобы запускать и останавливать поток тока сетки экрана через указанную трубку модулятора как сказал ключ закрыт и открыт.

	A	B	С
1	.4	.05	0
2	.6	.1	0
3	.7	.2	0
4	.83	.3	.05
5	1,0	.42	.1
6	1,2	.58	.2
7	1,4	.7	.3
8	1,5	.8	.4
9	1,7	1,0	.55
10	1.9	1,2	0,67

Расчет	Уравнение	Расчет
Действующее значение напряжения	= Пик (вольт) *.707	= 2000 (В) * .707 = 1414 RMS Вольт
Сопротивление нагрузки (модулятор)	= конечная пластина постоянного тока (вольт) / конечный ток пластины постоянного тока (амперы)	= 2000 (вольт) / 0,5 (ампер) = 4000 (ом)
Мощность (модулятор)	= среднеквадратичное значение (вольт) в квадрате / сопротивление нагрузки (Ом)	= (1414 Вольт) * (1414 Вольт) / 4000 (Ом) = 500 Вт