Петров Б.Е. Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах (1989) (1095875), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Временные зависимости, изображенные на рис. 4.51, могут быть реализованы, если ЛПД поместить в резонатор, эквивалентный последовательному колебательному контуру с низкой нагруженной добротностью (Я„= =1,5 ... 4). Современные ЛПД, работающие в режиме с захватом плазмы, позволяют получить импульсные мощности порядка сотен ватт на частотах 1 ...
3 ГГц. Недостатком режима с захватом плазмы является более высокий уровень шумов генератора. ГЛАВА $ МОДУЛЯТОРЫ Модулятор †э каскад радиопередатчика, в котором осуществляется модуляция высокочастотиых колебаиий в соответствии с передаваемым сообщеииемэ. Как известио, модуляцией в радиотехиике иазывают процесс управления одиим из параметров высокочастотною колебаиия и (г) = 0 соз (ю(+ю)= = 0 соз ф где 0 — амплитуда, ю — частота, гр— иачальиая фаза, ф — мгиовеииая фаза колебаиия.
Измеияя с помощью управляющего иизкочастотиого сигиала амплитуду 0 или мгиовеииую фазу ф высокочэстотиых колсбаиий, получим два осиовиых вида модуляции: амплитудную и угловую. Последияя, в свою очередь, разделяется иа часюотияю и фозгюрю. Модулироваииые высокочастотные колебаиия являются сигиалом, т. е. иосителем ииформации, поэтому частота ю иазывается иесущей.
$5.1. Амплитудная модуляция Структурная схема модулятора изображена на рис. 5.1. Преобразование спектра, которое происходит при модуляции, возможно Рис. 5.1. Структуриая схема модулятора в нелинейных системах либо в линейных системах с переменными параметрами. Последние обычно реализуются с помощью нелинейных элементов (НЭ), поэтому в состав модулятора, как правило, ' В радиотехиической литературе модулятором иногда иазывают выходиой каскад усилителя модулирующих иизкочастотиых колебаиий, а каскад, где осуществляется модуляция, иазывают «модулируемым каскадомэ.
16! входит НЭ. В качестве НЭ используют полупроводниковые диоды и транзисторы. Согласукицие цепи модулятора предназначены дли наиболее полной передачи мощностей от источников к НЭ и выходной мощности в нагрузку. Кроме того„входная и выходная согласующие цепи несущей частоты обеспечивают оптимальный режим работы НЭ. Существуют и более сложные — импульсные виды модуляции, где передаваемый сигнал модулирует последовательность импульсов, которая, в свою очередь, используется для модуляциии несущей частоты.
Импульсные модуляторы составляют предмет специального рассмотрения. Мы же рассмотрим амплитудные, частотные и фазовые модуляторы. При амплитудной модуляции (АМ) амплитуда несущих колебаний изменяется по закону модулирующего сигнала. Обычно сигнал имеет сложный спектр, однако при изучении характеристик АМ- колебаний можно допустить, что модулирующий сигнал гармонический ио = Уп соз Йу, где Уо — амплитуда сигнала; Й вЂ” круговая частота. Рнс. 5.2.
Времеиибе предстаалеине колебаний при амплитудной модуляции одним тоном (а) и спектром частот (б) Модулированные по амплитуде несущие колебания- можно представить в виде инЯ =У„(1+па созЙ1) созсоа(, (5.1) где и„— мгновенное напряжение несущей частоты в„(со„)) Й); ӄ— амплитуда несущих колебаний; т — коэффициент модуляции. Для исключения искажений передаваемого сигнала должно быть выполнено условие О с..
и ~ 1. На'рис. 5.2 представлены временные зависимости АМ-колебаний. Как следует из (5.!), максимальная и минимальная амплитуды несущих колебаний могут быть рассчитаны следующим образом: Уа,„= У„(1+ пт), Умы = У„(1 — т), откуда па = (Уп„— 182 — У„ь)1(У„аа+ У,ап). Полученное выражение позволяет вычислить коэффициент модуляции по виду АМ-колебаний на экране осциллографа н может быть использовано не только при гармоническом модулирующем сигнале (рис. 5.2, а), но н в более сложном случае, когда спектр сигнала занимает некоторую полосу частот Р,„,а — Рыа„(Рис. 5.2> б).
Как видно из рис. 5.2, б, при модуляции сложным сигналом коэффициент модуляции т является функцией времени. Для отсутствия нелинейных искажений максимальное значение коэффициента модуляции не должно превышать единицы. Среднее значение т за Уа дыаг I "и ~ У«'била уа аква ул'дляа ау Ул-Д Га гаер а) Рис.
б.э. Спектры модулироиаииых по амплитуде колебаиий при модуляции одним тоиом (о) и сложным сигналом (б) На рис. 5.3, а показан спектр АМ-колебаний, построенный в согласии с (5.2). Если модулирующий сигнал сложный, содержащий частоты в полосе Рыы — г" „, то спектр АМ-колебаний имеет вид, изображенный на рис. 5.3, б. Как видно из рис. 5.3, б, ширина спектра АМ-колебаний равна 2Е „. Модуляционные характеристики. Качество передачи сигналов через радиотракт оценивают тремя основными показателями: 1) коэффициентом гармоник ' ~/т,а., л 2 где 1о„— амплитуда и-й гармоники тока на выходе детектора в приемнике, возникающей из-за неидеальности тракта (при гармоническом входном сигнале); 1п, — амплитуда первой гармоники тока; 2) допустимым отклонением коэффициента модуляции в заданной полосе модулирующих частот от среднего значения съгп!гп; 1зз длительный промежуток времени, соизмеримый с периодом самой низкой частоты сигнала, составляет обычно 0,35 ...
0,4. Спектр АМ-колебаний может быть получен из (5.)): ии (() = У„соз м„1+ —" соз (ы„+ И) ( + —" соз (м„— Я) 1. (5.2) 3) уровнем паразитной модуляции (уровнем шума) Р„,1Р,а, где Рм — мощность шумов; Р,н — средняя во времени мощность передатчика при и = 1. Типичные значения перечисленных параметров качества А„=2 ... 5а4; 1О(ой(бтЕо!)= ~1 ... 1,5дБ, 101оп(РыЕР,р) = — 50дБ. Есм е и~ е е !84 Оценить значения й„и Лоитя можно, пользуясь модуляционными характеристиками — статическими н динамическими. Статической модуляционной характеристикой называют зависимость амплитуды высокочастотных колебаний на выходе модулятора от модулирующего фактора. Под ! модулирующим фактором пони! ! ! ! мают ту электрическую величии,д, ! ! ин ! ну, которая изменяется поддействием низкочастотного сигнала, например напряжение питания У„амплитуду напряжения Рис. 5.4.
Статические модуляционные характеристики возбухндения У „напряжение смещения У,„на управляющем электроде НЭ и др. Эту характеристику рассчитывают или определяют экспериментально при подаче на модулятор колебаний несущей частоты и прн отсутствии колебаний низкочастотного сигнала. Примеры статических модуляционных характеристик приведены на рис. 5.4. С помощью этой характеристики выбирают режим НЭ, чтобы получить максимальный коэффициент модуляции от при минимальном коэффициенте гармоник й„. Пример выбора режима показан на рис.
5.4. Для исключения нелинейных искажений необходимо, чтобы У,„(1) и У (Е) изменялись в пределах линейного участка характеристики. Из рис. 5.4 легко видеть, что максимальный коэффициент модуляции получается при выборе напряжения смещения режима несущих колебаний Е, и аналогично напряжения питания Е„в середине линейного участка. Динамические модуляционные характерисншки бывают амплитудными и частотными (рис. 5.5). Динамической амплитудной модуляционной характеристикой называют зависимость коэффициента модуляции от амплитуды модулирующего сигнала Уо.
Динамической частотной модуляционной характеристикой называют зависимость коэффициента модуляции от частоты модулирующего сигнала Р. С помощью амплитудной характеристики можно определить амплитуду низкочастотного сигнала, необходимую для получения заданного коэффициента модуляции. По частотной характеристике легко рассчитать параметр Лнт/нг в заданной полосе Р !„... Р,„. динамические модуляционные характеристики измеряют или рассчитывают при подаче на модулятор как высокочастотных колебаний несущей частоты, так и низкочастотного сигнала. Энергетические режимы нелинейных алементов в амплитудных модуляторах. При амплитудной модуляции амплитуда высокочастотных колебаний медленно меняется с течением времени по закону модулирующего сигнала: (х'(1) = У„(1 + и соз Йг), где сх'„— амплитуда выходных колебаний модулятора в отсутствие модуляции.
Соответственно изменяются условия работы НЭ, а следовательно, его выход- ,~ «~.,~ ~, ла ная мощность, КПЛ и дру- ! 11 гие энергетические параметры. Различают следую! щие трн энергетических д режима НЭ в амплитудных модуляторах. 1. Режим «молчания», рис. Ьд. Амялитулная (а) н частотная (б) или режим несущих коле- лннамнчеснне молтлиинонные хаРантеРнбаний, существует в паузах передаваемого сообщения, когда нет сигнала и т =- О. Выходная мощность модулятора Р„= 0,5 (х«Я„,, где 1«„— эквивалентное сопротивление нагрузки модулятора.
2. Максимальный режим соответствует промежутку времени, когда соз Йг ж 1 и амплитуда высокочастотных колебаний близка максимальной: У„„„= У„(1+ т). В этом случае мощность на выходе модулятора Ртах = О бУй~ах/Йн = (! +щ) Рн. При максимальном коэффициенте модуляции («и = 1) Р = 4Р„. 3. Минимальный режим соответствует промежутку времени, когда соз Ф вЂ” 1 и амплитуда высокочастотных колебаний близка минимальной: У„„„= У„(1 — т). Выходная мощность модулятора в минимальном режиме Рано — — 0,5Уе~п))тн = (! — щ)" Р„. При нт = 1 Р„,м = О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
