Шахгильдян В.В. Радиопередающие устройства (3-е издание, 2003) (1095866), страница 63
Текст из файла (страница 63)
Для повышения линейности транзисторных каскадов УМК полезно применение двухтактной трансформаторной схемы, как это практикуется в МУЗЧ. Для линейного усиления колебаний с меияющейся амплитудой выпускаются специальные так называемые линейные транзисторы или транзисторы для линейного усиления !14, 15, 73). Степень линейности усиления таких транзисторов оценивается двухтоновым методом (см. гл. 7); к сожалеиию, при серийном выпуске возникает большой разброс транзисторов по степени линейности даже в одной партии, например от — 32 до -45 дБ, т. е.
не гарантируется требующаяся в многоканальных магистральных передатчиках лопустимая степень нелинейности (не хуже -36 дБ). Приходится прибегать к подбору транзисторов, введению 3! б Е, = Е,, + (7 соайц (6.47) где Е, — напряжение на коллекторе в телефонном режиме; (㠄— амплитуда напряжения ЗЧ. Этот вид модуляции отличается высокой эффективностью, как и анодная модуляция. Для данной схемы действительны все соотношения, полученные для анодной модуляции.
Следует иметь в виду, что в отличие от лампового генератора транзистор не допускает кратковременного превышения допустимого напряжения на коллекторе екэ„„. Поэтому должно быть тщательно проверено неравенство ек . Ек + (Укп+(гк~ екэ (6.48 а) или (6.48б) илга а аае жааа «аааа и ж а) Рне. 633, Схенгьг реализации ноллен- горной цепи АЫ 3!7 отрицательной обратной связи, трудно реализуемой в транзисторных усилителях радиочастот.
и другим мерам, удорожающим транзисторный линейный усилитель. Линейные транзисторы обычно имеют меньшую паспортную мощность, чем аналогичные обычные, н стоят заметно дороже, Колеакпгорная модуляция — самый распространенный способ получения АМ, применяемый в транзисторных ГВВ. Простейшая схема генератора с коллекторной модуляцией приведена на рис. 6.33,а; она аналогична схемам, приведенным на рис.
6.16 н 6.20. На рнс. 6.33,б показана схема, применяемая на практике и содержащая два каскада передатчика и каскады МУЗЧ, обеспечивающие комбинированную коллекторную модуляцию. Модулируемый ГВВ работает в перенапряженном или ключевом режиме. Напряжение питания на коллекторе изменяется в соответствии с сигналом ЗЧ: (см. рис. 6.18), где бк — амплитуда радиочастотного напрнжения на коллекторе в максимальном режиме при т = 1. Соответственно в отличие от мощности лампы при анодной модуляции номинальная мощность транзистора равна пиковой: Р „= Р,„х„= Р„(1 + т) тт)„, где и„-- КПД контура (ср. с формулой (6.29)).
Теоретический анализ статической модуляционной характеристики при коллекторной модуляции затруднен сложностью процессов в транзисторе прн перенапряженном режиме и зависимостью параметров транзистора от режима. Статическая модуляционная характеристика Ук( (Ек) в общем случае нелинейна. Для многих транзисторных генераторов, исследованных экспериментально, действительна зависимость Ук, = Ук, (Ек/Ек)' Я, где Ь вЂ” эмпирический коэффициент, изменяющийся в пределах 0 < Ь ~ 0,25.
Модуляционная характеристика может быть линеаризована дополнительной базовой модуляцией. Существует еще одна особенность, которую надо учесть при расчете схем коллекторной модуляции. При малых напряжениях на коллекторе происходит смешение коллекторного перехода в прямом направлении под воздействием входного напряжения. Это приводит к непосредственному прохождению колебаний РЧ через открытый коллекторный Р-л переход транзистора. На рис.
6.34 по вертикальной оси отложены значения амплитуды первой гармоники тока ук,; перемена знака 7», означает, что в точке а фаза колебаний в выходной цепи меняется на противоположную. Из-за изменения коллекторного тока на участке 0 — а появляется перемодуляция при больших уровнях сигнала, что может привести к нелинейным искажениям. Во избежание этого применяют дополнительную коллекторную модуляцию предыдущего каскада (т. е. напряжения базы (Уй рассматриваемого каскада с коэффициентом модуляции шв = 0,75...0,8). Дополнительная модуляция обычно осуществляется на коллекторе пРедыдУщего каскада. МодУлЯциЯ Уя способствУеттакиселинеаРизацни модуляционной характеристики 1к, (Е ).
Рис Ь 34. Статические модуляционные харак. теристики нри каллекторной АМ а лростейшем случае (снлошнан линия) и дополшпельиой (шгрихояан линии) модулн- циях аотбуждения 318 Поскольку напряжение коллекторного питания в режиме молчания Ек, ~ 0,5Ек „,„, появляется возможность бестрансформаторного построения МУЗЧ, как это показано на рис. 6.33,6. Здесь же показано, как осуществляется модуляция предшествующего каскада. Так как в современных транзисторных передатчиках чаще используется широкополосный, а не резонансный вариант построения ГВВ, на рисунке показаны двухтактные трансформаторные каскады ГВВ (см. рис, 3.39).
Здесь может быть применен УЗЧ класса 2) (см. 9 6.8 и !111). Использование ключевого (2)) режима в ГВВ и в УЗЧ дает наилучший энергетический результат. Регулировка глубины модуляции предоконечного каскада радиочастоты позволяет минимизировать нелинейные искажения. Для уменьшения искажений дополнительно применяют отрицательную обратную связь, что в транзисторных каскадах РЧ связано с существенными трудностями. Радиовещательные транзисторные передатчики НЧ и СЧ с АМ проектируются на мощность 1...10 кВт (иногда до 50 кВт).
При - гощности одного транзистора примерно 0,2...0,3 кВт в выходном каскаде передатчика приходится совместно использовать десятки и сотни транзисторов, складываемых с помощью мостов при двухтактном построении блоков и параллельном включении нескольких транзисторов в одном плече блока. Возникают дополнительные трудности из-за разброса параметров транзисторов, потерь в устройствах сложения и распределения мощности, трудностей согласования малых сопротивлений коллектбрной нагрузки, выпрямителей, рассчитанных на небольшие напряжения и большие токи, необходимости сложных устройств защиты транзисторов от недопустимых состояний и др.
Габаритные размеры транзисторных передатчиков мощностью 10...50 кВт могут оказаться больше, чем размеры равных им по мощности полностью ламповых или комбинированных (лампово-транзисторных) передатчиков !23). 6.8. ПОВЫШЕНИЕ КПД РАДИОВЕЩАТЕЛЬНЫХ ПЕРЕДАТЧИКОВ Необходимость повышения КПД радиовещательных передатчиков обусловлена их большой мощностью, практически круглосуточной работой, непрерывным повышением стоимости электроэнергии, большим числом таких передатчиков.
Кроме того, повышение КПД приводит к облегчению теплового режима и повышению надежности передатчиков, упрощению и удешевлению систем охлаждения, уменьшению габаритных размеров 116, 27, 56, 57). Проблема повышения КПД возникла одновременно с появлением радиовещательных передатчиков с АМ. В настоящее время интерес к повышению КПД передатчиков с АМ несколько снижается и переносится на вещательные и связные однополосные передатчики (см, гл.7). 319 Как было показано в 9 6.2, КПД каскада ГВВ при АМ возбуждением или смещением меняется по линейному закону от некоторого максимума, соответствующего критическому режиму при рационально выбранном угле отсечки, до нуля.
При анодной АМ (см. 9 6.3) КПД модулнруемого каскада остается примерно постоянным и относительно большим, но КПД выходного каскада модуляционного устройства МУЗЧ при его работе в режиме В меняется по линейному закону и тем снижает общий КПД передатчика. Денежные расходы на оплату электроэнергии, мощность и сложность системы охлаждения передатчика определяются не пиковым, а усредненным за длительное время значением КПД передатчика при его заданной номинальной мощности. Поэтому значение КПД играет существенную роль в режиме молчания и при небольших, наиболее вероятных в реальной передаче глубинах модуляции. Способы повышения КПД радиовещательных передатчиков с АМ можно разделить на три основные группы: повышение КПД модулируемого ГВВ (модулятора); повышение КПД МУЗЧ; регулировка питающего напряжения.
Часто эти способы используются в одном передатчике, Пути повышения КПД ГВВ были рассмотрены в гл.2. Одним из наиболее эффективных является ключевой режим активного элемента ГВВ (см. 92.3). Поскольку в мощных ламповых генераторах ключевой режим нереализуем, часто используется бигармонический режим (см. з 2.13). Естественным развитием идеи применения ключевого ГВВ в передатчике с АМ является перевод мощных ключевых каскадов тракта радио- частоты на широтно-импульсную модуляцию (ШИМ), т. е.
в режим класса.0. Однако этому препятствует расширение спектра при коротких импульсах и вредное влияние паразитных емкостей — коммутативные потери (см. з 2.19). Поэтому каскады класса 27 в тракте радиочастоты передатчиков с АМ в диапазонах НЧ, СЧ, ВЧ не применяются. В мощных модуляционных устройствах МУЗЧ передатчиков с АМ режим класса Ю все более широко применяется [23, 27, 28, 56, 57]. Главное достоинство этого режима — постоянный КПД усилителя при разных уровнях усиливаемого сигнала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
