Шахгильдян В.В. Проектирование радиопередатчиков (4-е издание, 2000) (1095865), страница 92
Текст из файла (страница 92)
(7/а)/[1 — тио(7/а)) В формулах для Ес,р и гп(0а) все входящие в них переменные зависят от амплитуды Од, если модуляционная характеристика ШИМ линейна, те гии(Уа) = КшимУа; 1ьщиьг = сопзц Это означает, что при изменении Гта будет изменяться Е„,,р (из-за изменения гио(ГГа)), а модуляция будет идти с искажениями, поскольку динамическая модуляционная характеристика в этом случае оказывается нелинейной. гп = О,бббба + 0,148Уд + 0,00661ьд где бга = 0д/Г/а Можно найти точный закон изменения модуляционной характеристики ШИМ, при котором Еика будет постоянно, а гп = Уа. Однако практически в этом нет неоБходимости. Достаточно это сделать приближенно, путем усложнения входной схемы (рис.
5.29). Приняв 417 ?7 И В ЮФ Рис. В.29 таэ[Г/и = О) = 0,25 и применив дополнительный линейный детектор ДЕТ во входной цепи ШИМ, можно получить следующие соотношения. т„а(Г/п) = 0,25[1+ Г/и); гп = 27/и/(3 — Г?п)' Еа.ср[?/и) = 4[3 — Уп)/[9 —, 6Уп+ 3?/и). При этом оказывается, что Еа,р[Ггп = О) = 1,33, т.е. при проектировании можно руководствоваться соотношением Еа = Еьт/1,33. Для реализации такого режима входная цепь коммутируемой лампы ЧЕ должна содержать компрессор КОМ для предотвращения перемодуляции, линеиныи деректор ДЕТ [желательно с порогом для большего снижения искажений), источник смещения Е, и сумматор СУМ.
Результирующий сигнал после сумматора поступает на вход ШИМ. Полная принципиальная схема выходного каскада ММУ приведена на рис 5.29. На схеме изображены: модуляционный дроссель [здесь Т вЂ” образный фильтр О102С1), заградительный фильтр для тактовой частоты ОЗС2, коммутируемая лампа ЧС, диод ЧО, фильтр для подавления составляющих тактовой частоты в нагрузке О4СЗС4 и сопротивление нагрузки ?сг. Элементы схемы выбираются 'иэ следующих условий; Е = [1...3)?7,/О„.
Частота среза фильтра ОЗС2 /ср — т/Еь7ы Коммутируемая лампа может быть того же типа, что и лампа в ОК. При небольших мощностях передатчиков [до 100...200 кВт) целесообразно применить специально разработанные лампы с магнитной фокусировкой [ГК-12, ГК-!3), отличающиеся малым сопротивлением й„р — — 1/Я„р. Правда, при этом оказывается сложной входная цепь таких ламп. В качестве диода ЧО можно использовать водородные газотроны с малым 7 „.„или цепочки из полупроводниковых диодов, допускающие обратное напряжение ) 2Ею и максимальныи ток ) 2?ьт. КПД ММУ рассчитывается так же, как и КПД предыдущего усилителя.
Примеры расчетов рассмотренного усилителя приведены в [5.14, с. 1?8-1?9, 5.18, с. 108, 109]. В статьях [5.13-5.15) приведены практические схемы, режимы и результаты измерений ММУ с мощностью от 10 до 150 кВт. АЧХ исследованных устройств соответствует существующим нормам. Для получения уровнеи нелинейных искажении, соответствующих ГОСТУ для вещательных передатчиков, оказалось необходимо строить сложную входную цепь коммутируемой лампы, а весь мощный усилитель вместе со входной цепью охватывать очень глубокой частотно- зависимой ООС [до 26 дБ).
б.б.4. Мощные модуляционные устройства с усилителем класса 0 по последовательной схеме Упрощенная схема усилителя. Многочисленные исследования в России и за рубежом показали, что наиболее пригодным мощным усилителем для ММУ является усилитель класса О, собранный по последовательной схеме. Усилитель этого типа обладает следующими достоинствами: а) в нем можно использовать такую' же лампу, как и в ОК; Б) один вывод нагрузочного сопротивления В„[т.е.
катод лампы ОК) соединен с корпусом; в) катод коммутируемой лампы ЧЕ соединен с корпусом через боль- шуЮ емкость, поэтому влияние емкостеи накального трансформатора и источников напряжения питания для экранирующей и управляющей сеток будет малозаметно; г) усилитель имеет хорошую устойчивость, допустимую АЧХ и малые искажения [1...2 % или — 40...— 50 дБ) и поэтому уже нашел применение в нескольких ~илах мощных зарубежных вещательных передатчиков, Усилитель класса О по последовательной схеме [рис. 5.30,а) содержит коь1мутируемую лампу Ч'ч на управляющую сетку которои от широтно-импульсного модулятора ШИМ подаются импульсные сигналы, Напряжение импульсов выБрано так, чтоБы лампа работала в ключевом режиме.
Анодный ток этой лампы представляет последователь. ность импульсов с несколько скошенной вершиной из-за влияния индуктивности дросселя Ьф. В момент отсечки тока, текущего через лампу Ч1 и дроссель Еф, на дросселе возникает напряжение гг.ф — — -Еф й/Й, открывается рекуперационный диод ЧО и в цепи ЧО, Еф, йг продел. жает течь ток за счет накопленной в дросселе Еф энергии. Индуктивность Еф и емкость Сф являются Г-образным фильтром, подавляющим колебания тактовои частоты и ее гармоник. Поэтому на нагрузке Л выделяется напряжение, пропорциональное входному модулирующему напряжению Ц„. У7 а) Рас.
В.ЗО 418 419 йнп(г) = 1 — тн(1). где 420 На рис. 5.30,6 приведен вариант схемы последовательного усилителя класса О, в котором дроссель Ьф выполнен в виде двух магнитно- связанных катушек 61 и 12, перенесенных в анодную цепь лампы. Через одну катушку течет ток лампы У'ц а через другую — ток диода УО. Для увеличения связи между катушками включен конденсатор С,. Накопленная в катушке П энергия во время протекания тока через лампу после его отсечки через С и магнитную связь передается в катушку 12 и вызывает ток в цепи 12УОВ».
Таким образом, ток в В, не прерывается. Конденсатор Сф, имеющий сопротивление для тактовой частоты 1/»нтСф много меньше, чем В,, ослабляет в нагрузке Яг токи составляющих тактовои частоты и ее гармоник. Следует, наконец, отметить, что усилитель можно выполнить с катушками 11 и 12 магнитно не связанными.
Нужно лишь увеличить их индуктивность примерно в два раза и увеличить емкость конденсатора С . Методика расчета параметров режима усилителя класса 13 с последовательной схемой. В работах [5.11, 5.14, 5.16] подробно изложен принцип работы этих усилителей, приведены эпюры напряжений и токов. В [5.16, 5.18] приведен энергетическии анализ этих усилителей, дана методика расчета параметров усилителей для квазигармонического модулирующего сигнала (радиовещание с АМ), приведен пример расчета энергетических параметров. Поэтому при проектировании ММУ по такой схеме для передатчиков с амплитудной модуляцией следует использовать методику расчета из [5.18]. В этом же разделе ниже и в [5,16] приводится методика расчета параметров режима усилителя огибающеи, используемого в передатчике для радиовещания с ОМ и ослабленной несущеи (НЗЕ, КЗЕ). Построенные по последовательной схеме ММУ и мощные усилители огибающей (МУО) — это одно и то же техническое устройство, используемое в разных системах передатчиков.
В методике расчета ниже учтена также возможность реализации автоматического регулирования уровнеи несущеи (АРН), о чем более подробно будет сказано ниже. Модулированный сигнал с ОМ ослабленнои несущей на выходе передатчика записывается в виде 7/ом(1) = 7осКн(гл)~'н + 7/6»ннх»п соэ(ыэ + 11)С Здесь Ун = Уа»ннх — амплитуда несущей и боковой полосы; т— коэффициент модуляции в боковой полосе; то, — коэффициент ослабления несущеи (уо, = 1,0 при НЗЕ, 7„= 0,5 при КЗЕ); Кн(гп) ( 1— коэффициент для регулирования несущей при АРН. Если АРН не предусматривается, то ниже во всех расчетах нужно положить Кн(т) = 1. Нормированные огиБающие модулированных колебаний при АМ и 'ОМ: 6', = Бт(1+ пгсозйг)/2; Ун ом = Уогн»нх ТгоКг(гл) + гпг + 27осКн(гп) соз121/(1+ 'У с).
ПРи подаче ьГнем или 17н н на ШИМ с тактовой частотой / и тактовым интервалом т нормированные длительности ШИМ импульсов будут иметь вид: при АЗЕ тн(1) = 0,5(1+ соей»); при НЗЕ и ЙЗЕ йн(1) = Ц ЕЦ(гп)+пгг+27о,Кн(гл)созЖ/(1+ +7 ) Приведенная длительность импульсов тока в рекуперационном диоде УО равна На интервале О, ..тн(Х), когда лампа открыта, напрях»ение Е„прикладывается к фильтру ЕфСф. Индуктивность 7ф конечна, и поэтому вершины импульсоа тока» имеют нарастающий характер, импульсы жетока»р в момент запирания лампы (и соответственно отпирания диода) равны»„, затем постепенно спадают из-за разряда индуктивности Еф.
Ток нагрузки складывается иэ средних значении токов», и»п. Тактовую частоту обычно выбирают с условием, что /т > (3... ...7)Гюн„, Рн, — верхняя частота спектра модулирующего сигнала, или т» ~ (Тмн»»н/(3...7), где Тнн»»н — минимальная длительность периода модулирующего сигнала. В этом случае напряжение 7/н(тн) на нагрузке В„= В„ток в нагрузке»н(тн) и мощность, выделяемую в нагрузке, можно записать следующим образом: 17„(тн) = Е„тн; »н(тн) = тнЕ,/В; Рн(тн) = тгЕг/В . Средние значения токов, протекающих через лампу и диод за период модуляции, 7а.ор(п») — тйЕн/Вя~ Тп,ор(гл) = тй(1 тн)Ен/Вн- Средняя мощность, отдаваемая в нагрузку усилителя: Р„(гл) = Рн(тн) = 63Ег/В = фЕн — е „)г/Вн, д [,„гйг(,„) + глг]/(1+ )г Средние мощности потерь в лампе Р„в диоде Рп и в омическом сопротивлении фильтра Рф равны: Рн = »„фВрр, .Рп = »~.> фйр, Рф — »г »г ф(тн) = Ентнэ/Воз,; »' (тн) = Фг(1 — й )Ег/Вг »фг г,(тн) = »и нф(тн) = тнг = Ег/Вг.
Таблица 5.3 Таблица 5.4 Р» вых = ! гтСа.кЕ /4тг. 2 +Рф(т) + Р„р(т) + Р х). !! Еа = »е /хе Рис. 5.З1 т)мму = 1 — е . /Е (тп). 423 422 Если расчет ведется для ММУ, используемого в передатчике с АМ, то значения 72, тя и 72(1 — т„) можно нанти в [5.11]. Если же МУО рассчитывается для передатчика с ОМ, то зти величины можно получить из табл. 5.3.
Значения 51(7»»), Яз(уо») при Го, = 1 (излучение НЗЕ) и То, = 0,5 (излучение йЗЕ) приведены в табл. 5.4. Приведенные выше расчетные формулы справедливы для ключевого усилителя класса О с идеальным ключом. В реальных ММУ на реальных приборах, в которых пролет электронов в лампе или диоде занимает время г„р, а между анодом и катодом существуют паразитные емкости.
С, импульсы анодного тока имеют трапецеидальную форму, т.е. на интервале твр лампа находится в недонапряженнам режиме, вследствие чего в лампе появляются дополнительные потери: Ряр ='Еп(э)тяргвах/Бйв ° Потери из-эа паразитных емкостей приблизительно равны Коэффициент полезного деиствия ММУ вычисляется по формуле т)мму(т) = Р„(т)/(Р„(т) + Р,(т) + Рр(т) + Для ориентировочнои оценки КПД можно воспользоваться упрощенной формулой, которая получается при рассмотрении упрощенной схемы устройства (рис. 5.31): В тех случаях, если в ММУ желательно выбрать произвольные лампы и диоды, они должны допускать следующие средние значения тока пРи тп = 1 и 'уо» = 1: /в,»р, ЯЕв/Втх 0 5Ев/Кн 0»5/аогввх~ /Р»р (Г! /~51( 7» ) Г!7»)Е /К» 0 21/ее эвах' Некоторое искажение формы импульсов т и зр 'из-за наличия С „ и Ср приводит к нелинейности модуляционной характеристики. Статическую модуляционную характеристику можно вычислить иэ формулы У~/Е„= 0 5(т„/т~+ (т„/г,)2+ 8В„(С, „+ Ср)/Зт,), где (/я — сопротивление на нагрузке Л .
Из формулы следует, что чем меньше ли, Сан и Ср и больше т, тем лучше линейность модуляционной характеристики. Например, если принятьЛ„хз5000м,С„=10пФ,Ср=20пФит =2 10 вс, то КГИ при пт = ! достигает 1,2...1,4 %. Наличие в схеме ФНЧ несколько снижает КГИ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
