Модуляция смещением

При модуляции смещением модулирующее низкочастотное напряжение U_Ω подают в цепь базы транзистора последовательно с напряжением смещения Е_Б. При модуляции напряжение на базе – это сумма трех напряжений, которые управляют коллекторным током:

e_Б(t) = Е_{Б МОЛ} + U_Бcosωt + U_ΩcosΩt.

Cхема генератора, модулируемого смещением, приведена на рис.16.5,а.

Процессы, происходящие в генераторе, легко понять с помощью временных диаграмм напряжений в цепи базы и тока коллектора (рис. 16.5,б).

Рис16.5

При изменении смещения изменяются как величина импульса коллекторного тока, так и угол отсечки. Для оценки линейности модуляции необходимо построить СМХ генератора, то есть зависимость первой гармоники коллекторного тока I_к1 от напряжения смещения Е_Б при постоянной величине напряжения возбуждения U_Б. Форма статической модуляционной характеристики может быть объяснена с помощью системы двух соотношений, полученных при анализе работы ГВВ:

(16.1)

Е_Б = (16.2)

Связать между собой I_к1 и Е_Б, то есть получить уравнение модуляционной характеристики, трудно из-за трансцедентности соотношений (16.1 и 16.2), но качественную оценку формы СМХ сделать можно. Величины S, U_Б, в этих уравнениях постоянны, следовательно, I_к1 пропоционален γ₁(θ), а Е_Б пропорционально – cosθ. В свою очередь, как следует из рис.16.5, в диапазоне значений cosθ от –1/2 до +1/2 (соответственно для углов осечки тока коллектора θ = = (60^о – 120^о) коэффициент связан практически линейной зависимостью с (– cosθ). Можно сделать вывод, что если угол отсечки коллекторного тока за счет смещения меняется в пределах от 60^о до 120, то зависимость I_к1 от Е_Б (статическая модуляционная характеристика) будет линейной, и амплитудная модуляция не будет сопровождаться нелинейными искажениями.

Рис. 16.6

Рис. 16.7

На рис 16.7 изображена статическая модуляционная характеристика транзисторного генератора. Она начинается при напряжении , и ее линейный участок соответствует недонапряженному режиму ГВВ. С переходом в перенапряженный режим СМХ становится нелинейной. Следовательно, при модуляции смещением генератор должен работать в недонапряженном режиме и только при максимальной мощности напряженность режима может быть граничной.

Смещение, соответствующее режиму молчания Е_{Б МОЛ}, выбирают на середине линейного участка. Это позволяет получить глубину модуляции с малым уровнем искажений 70 – 75 % при изменении угла отсечки от 60 до 120. Правой границе линейного участка СМХ соответствуют значения тока: I_{к1 МАКС}=(1+m) I_{к1 МОЛ}, напряжения на коллекторе

U_{к МАКС} =(1+m) U_{к МОЛ}, и мощности: Р_1 МАКС=(1+m)²Р_{1 МОЛ}

Как же выбрать режим транзистора?

Режим выбирают таким образом, чтобы максимизировать значение КПД. Для этого на правой границе линейного участка СМХ режим ГВВ выбирают граничным и угол отсечки уменьшают до  = 110.

КПД даже в максимальной точке оказывается невысоким, так при . В режиме молчания , , а . В точке минимума КПД вообще не рассматривают (близок к нулю). Если учесть, что среднестатистическая глубина модуляции не превышает 0,3, КПД генератора при модуляции смещением невысок. Это основной недостаток модуляции смещением. По этой причине модуляцию смещением не используют в мощных радиопередатчиках.