Шахгильдян В.В. Радиопередающие устройства (3-е издание, 2003) (1095866), страница 74
Текст из файла (страница 74)
(7.15) Графики функций Иг(Х) при о = 0,3 приведены на рис. 7.19 и обозначены 1, 2, 3 соответственно для выражений (7.13) — (7.15). Можно видеть, что для всех трех распределений значения плотности распределения вероятностей И'(Х) для амплитуд, больших 0,6...0,7, малы и быстро уменьшаются по мере увеличения Х. Параметры о этих распределений однозначно связаны со средней мощностью группового сигнала на выходе усилителя Р, , средней потребляемой усилителем мощностью Ря и вероятностью перемодуляции Р„.
Если известны статические модуляционные характеристики У,(Х) = У,(Х)1У, „по первой гармонике анодного тока (амплитудная характеристика) и ге(Х) = 1 а(Х)11ая по постоянной составляющей, а также напряжение анодного питанйя Е, и сопротивление нагрузки в анодной цепи Я„„то а Р = ((1г Л2Е„) ) У (Х) И'(Х) 1Х = Р У'(о). о Р— Е 1 ~У (Х) И'(ХфХ вЂ” Р !' (о).
о Энергетическую эффективность анодной цепи усилителя можно оценивать средним КПД: саар 1 3 ся7~ Оар ( 3 тиа'Рафаи )( Ю 10(о))' (7.16) Отношение Р, ~Р„, . = ц,а численно равно КПД анодной цепи в максимальном режиме. Величина В = .Р, АР, называется загрузкой. Она показывает степень использования мощности передатчика при передаче того нли другого сигнала.
В практических случаях при Х> 1 значения И'(Х) малы: И'(Х) ~ 0 (см. рис. 7.19). Поэтому в формулах для расчета Р, и Ра верхний предел интегрирования можно полагать равным единйце. При рекомендуемых загрузках усилителя и идеализированных модуляционных характеристиках (Г, = Х, У,= Х) ошибка в вычислениях Р„„и Р для группового сигнала с распределением (7.15) не превосходит 6 %, а для сигналов с распределениями (7.13) и (7.14) оказывается много меньше 1 %, >гп 'га ср > Убо бб гб ' З,б роз ю гб' Лб уб-б аз бу Дг б,б бгс СГ б,б Рис. 7.20.
Графики аероятиости перемо- дуляции и среднего КПД Рис. 7.1а Графики плотности и распределения сгиба>о>пей Таблица 7.! хг 2 Вариант группо- аого сигнала Рп 1,000 1Т 370 Решение о допустимой загрузке отдельного усилителя или группового тракта в целом является компромиссным. При увеличении В сначала сравнительно быстро увеличиваются Р,, и КПД при малом значении р„.
При дальнейшем увеличении В начинает быстро расти также р„и, следовательно, резко нарастает уровень нелинейных искажений. Карис. 7.20 приведены графики для вероятности перемодуляции ри и среднего КПД анодной цепи усилителяс идеализированной АХ в виде двух отрезков прямых: наклонного, проходящего через точки Х = О, г'= 0 и Х = 1, г'= 1, и горизонтального при Х > 1, начинающегося в точке Х = 1, г' = 1, построенные для групповых сигналов с РЭЛЕЕВСКИМ (7)„рр, Ре ) И ЭКСПОНЕНЦИаЛЬНЫМ (7), „Р„,) РаСПРЕДЕЛЕ- ниями амплитуд. Можно видеть, что если с возрастанием о 7)„растет линейно, то ра растет по экспоненциальному закону и уже прис= = 0,2...0,3 достигает нескольких сотых.
Расчетным путем, а также с помощью экспериментов была определена допустимая загрузка В для различных вариантов групповых сигналов, и по ним разработаны рекомендации МККР (781. Некоторые из них приведены в табл.7.1. В таблице буквами Т и Р обозначены соответственно телеграфное и телефонное (речевое) сообщения. Число перед буквой обозначает число отдельных сообщений, передаваемых в одном групповом канале. Окончание табл.7.
! При определении приведенных в таблице параметров независимо от числа активных каналов было принято, что Х = 1, а максимальные мощности сигналов в телефонных каналах одийаковы. 7.!О. УСИЛЕНИЕ ГРУППОВОГО СИГНАЛА В ПЕРЕДАТЧИКЕ С ОМ При рассмотрении структурной схемы передатчика с ОМ отмечалось, что групповой однополосный сигнал в современных передатчиках формируется в возбудителе на низком уровне мощности (! В на нагрузке в 75 Ом).
Все последующее усиление однополосного сигнала выполняется в каскадах ЛУ. Основные требования, предъявляемые к ЛУ, касаются заданной полезной мощности Р, на его выходе, получения достаточного высокого КПД малых нелинейных искажений, допустимой неравномерности Р, в диапазоне рабочих частот и, наконец, обеспечения допустимого малого уровня побочных излучений. Подробные рекомендации для выполнения двух последних требований даны в гл.З. Полезная мощность и КПД. Отдаваемая усилителем полезная мощность ВЧ колебания Р, определяется выбранным типом электронных приборов и его загрузкой. Выбор ЭП для передатчиков с ОМ несколько отличается от выбора для передатчиков с ЧМ или АМ при анодной модуляции, поскольку для каждого усилителя в передатчике с ОМ задаются одновременно и максимальная полезная мощность Р, а,„„и допустимое значение коэффициента нелинейных искажений (КНИ).
При увеличении напряжения возбуждения У,„значения Рп КПД и КНИ также /', ////// растут (рис .7.2!), причем имеется об- Р/, ласть значений У,„, в которой рост Р, л//а ' ннн с увеличением (/,„замедляется, а ! КНИ растет ускоренно (см. З 2.!2) . /Г////дюк На границе этой области и устанавливаются значения (/,„,„„к и Р, „,, При /7 //ь „, //ь таком выборе коэффициент полезно- ГО дЕйСтеня аНОДНОй ЦЕЛИ УСИЛИтЕЛя Рис 7ДЬ Графики КПД и искажений 371 са Еа гг е, с Ес оак Рис. 7 23 Стах ические харагне- рнстики тетрода а анодных ко- ординатах Рис. 7.22, Статические харакчеристики тетрода а сегочных координатах 372 7),„,а, > 0,6 длЯ Работы в классе АВ и 0,2... 0,25 дла Работы в классе А. ДлЯ современных ламп максимальный коэффициент использования мощности ч„= Р, 1Р, „,„= 0,4...0,8, где Р, „,„— номинальная мощность лампы (в телеграфном режиме).
Например, для ламп ГУ-74 (Р, = 0,9 кВт), ГУ-83Б (Р, „,„= 45 кВт), ГУ-94П (Р, „,„= ! 00 кВт), ГК-11А (Р, „,„= 250 кВт), значения ч„, равны соответственно, 0,6; 0,62; 1; 0,4. Для транзисторов разных типов тт = 0,3... 0,7, т. е. заметно ниже, чем для ламп. Для ламп и транзисторов, работающих в предварительных каскадах ЛУ, значения ча и ч, еще ниже, поскольку ЭП в этих каскадах для уменьшения искажений, как правило, работают в классе А. Низкие значения та и ч получаются по следующим причинам. Вопервых, режим работы входной цепи ЭП выбирается с малыми токами в этой цепи, поскольку ее нелинейность при больших токах очень велика.
Для этой цели в предварительных ламповых усилителях применяют пентоды и тетроды и ставят их в режим работы без сеточных токов. В мощных выходных усилителях для получения значительной мощности иногда допускается работа с небольшими токами в цепи управляющей сетки (рис. 7.22). При этом, чтобы не увеличивать КНИ из-за нелинейности цепи сетки, приходится увеличивать мощность предыдущего каскада и создавать ему дополнительную нагрузку с помощью балластного сопротивления, величина которого выбирается меньше минимального сопРотивлениЯ сеточной цепи (Яе < Я, „= У, /7„) [141. В пРедварительных каскадах транзисторных усилителей целесообразно ставить достаточно мощные ВЧ транзисторы с большим коэффициентом усиления 1))г22„обеспечивать им работу в классе А и слабо использовать и„. < 0,5.
В мощных выходных усилителях, чтобы сократить число транзисторов в каскаде, допускается работа в классе В с ббльшими токами базы, чем в предварительных каскадах. Вторая причина низкого значения ч„„„и ч, „,. обусловлена несколько меньшим значением г„„. Для этой цели верхнюю точку а (рис. 7.23) динамической характеристики выбирают заметно правее сгиба характеристик 1, =Де,), г, „. « ~„.
Делается это для того, чтобы уменьшить влияние на АХ усилителя нелинейной зависимости анодного тока от напряжения на аноде е„при малых его значениях. В предварительных ламповых и транзисторных усилителях ~ принимают равным (0,6...0,8)г, . В выходных мощных усилителях, где нежелательно сильно снижать полезную мощность по сравнению с номинальной и работать при низких КПД, обычно принимают с „~ (0,85... 0,9) с Нелннейные мскаженмя. Нелинейные искажения группового сигнала в усилителях передатчиков с ОМ возникают в основном из-за нелинейности статических и динамических характеристик ЭП.
Эти характеристики имеют наибольшую нелинейность как при малых (работа на нижнем сгибе характеристик), так и при сравнительно больших токах (крнтический и перенапряженный режимы). Второй важной причиной возникновения нелинейных искажений является зависимость реактивных параметров ЭП от действующих токов. К этим параметрам следует прежде всего отнести нелинейные емкости коллекторного перехода в транзисторах и эквивалентную индуктивность ламп при работе последних вблизи граничных частот. Третьей причиной, которая также может приводить к заметным искажениям, является частотная зависимость выходного сопротивления фильтров источников питания для составляющих спектра огибающей усиливаемого сигнала. При этом интенсивность нелинейных искажений из-за различия постоянных времени цепей литания может меняться при изменении частотного состава модулирующего сигнала. Наконец, одной из важных причин (особенно при работе ЭП с большими токами в цепи управляющего электрода) является амплитудно-фазовая конверсия (АФК) в цепи возбуждения из-за зави'- симости динамической входной емкости и входного сопротивления ЭП от амплитуды возбуждения и напряжения на выходном электроде, Указанные причины могут действовать как порознь, так и вместе.
В предварительных маломощных усилителях, как правило, удается надежно исключать третью и четвертую причины. Что же касается выходных мощных усилителей, здесь приходится, вообще говоря, считаться со всеми причинами. Количественную оценку нелинейности АХ усилителя наиболее часто получают, оценивая степень искажения специального испытательного сигнала при прохождении его через усилитель.
При дальнейшем изложении будем предполагать, что усилитель может быть представлен в виде ЭП и ПФ с узкой полосой пропускания. 373 Рнс, 7.24 Спектр двухтоиового сигнала с искюкениями ыс ир+Вл ив+И В качестве испытательного выбирается сигнал с переменной амплитудой н точно известным спектром. Чаще всего используется так называемыйй двухтоновый равноампдитудный сигнал (7.17) их(г) = 0,5У совах,7 + 0,5Ц,совгохг = Ц,совЫсовох б имеющий наиболее простой спектр (рнс.7.2447) для сигнала с переменной амплитудой1УосовЛг~. В(7.17) приняты следующие обозначения: хх = (го — о71)72; го = (гд, + о7З)/2; Л < й /(5...7).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
