Анализ причин нелинейности смх при модуляции смещением

Для выявления причин нелинейности СМХ при модуляции смещением воспользуемся основным уравнением генератора вида для активной зоны работы АЭ

.

В этом уравнении напряжение смещения в явном виде отсутствует. Однако, как было показано ранее, величина угла отсеки зависит от напряжения смещения

.

Из последнего выражения следует, что функция и связаны между собой линейной зависимостью.

Если пренебречь влиянием из-за малости величины проницаемости D и воспользоваться понятием приведенной СМХ, то аналитическое уравнение приведенной СМХ можно записать в следующем виде

.

Из этого выражения следует, что вид СМХ в активной зоне работы АЭ ГВВ полностью определяется поведение функции , которая в целом является нелинейной функцией. Если установить зависимость функции от функции и, следовательно, от Е_см, то мы получим график приведенной СМХ и установим все предельные возможности модуляции смещением по управляющему электроду (например, базе).

Из анализа графика СМХ можно сделать следующее выводы.

1. Активный элемент в амплитудном модуляторе смещением за счет изменения угла отсечки поочередно работает во всех нелинейных классах: в кл. «С» при , кл. «В» при и кл. «АВ» при .

2. Линейный участок СМХ заключен в интервале изменения приблизительно от 60⁰ до 120⁰, при которых функция принимает значения , соответственно.

3. Максимально допустимая глубина модуляции смещением составляет

,

Среднее значение глубины модуляции будет равно

Для речевого модулирующего сигнала .

4.Середина линейного участка СМХ соответствует классу «В», следовательно, напряжение источника должно быть равно напряжению отсечки

.

5. Максимальную амплитуду модулирующего сигнала можно рассчитать из соотношения

6. Мощность, потребляемую от источника модулирующего сигнала можно оценить по формуле

.

6. Максимальное значение электронного КПД амплитудного модулятора смещением равно

.

Обычно режим максимальной мощности амплитудного модулятора смещением стараются сделать недонапряженным, но близким к критическому режиму. При КПД генератора, работающего в режиме близком к критическому, равен приблизительно 60%, т.е.

КПД несущего режима и средний КПД амплитудного модулятора смещением в этом случае составят

При речевом сообщении средний КПД амплитудного модулятора смещением не будет превышать

.

7. Информативная мощность передатчика при модуляции смещением составит

,

т.е. примерно в два раза меньше предельного значения, если бы максимальная глубина модуляции достигала .

Выводы

1. Амплитудные модуляторы смещением реализуются на основе ГВВ, работающим в нелинейном, но недонапряженном режиме.

2. Модулирующий сигнал вводится в цепь базы последовательно с напряжением смещения.

3. Нагрузкой источника модулирующего сигнала является входное сопротивление транзистора по постоянной составляющей базового тока. Эта нагрузка является нелинейной из-за нелинейности входной характеристики транзистора. Поэтому для устранения возможных искажений в процессе модуляции источник модулирующего сигнала должен быть источником напряжения, т.е. обладать малым внутренним сопротивлением.

4. При АМ смещением недопустимо появление автоматического смещения, т.к. оно приводит к появлению паразитной нелинейной АМ (ПАМ) за счет меняющейся постоянной составляющей базового тока. Суммируясь с рабочей АМ, ПАМ увеличивает уровень нелинейных искажений в процессе модуляции.

5. Достоинствами АМ смещением является простота реализации амплитудного модулятора и малая мощность, требуемая от источника модулирующего сигнала.

6. Недостатками АМ смещением следует считать малое значение максимальной глубины модуляции ; низкое значение среднего электронного КПД, который не превышает 40%.; заниженный почти в два раза уровень информативной мощности, что уменьшает дальность связи в сравнении с предельно возможной с тем же передатчиком примерно в раза.