3.3.1.1. Модуляция на управляющую сетку

Существуют два вида модуляции на управляющую сетку: модуляция смещением и модуляция возбуждением. Первая осуществляется при постоянной амплитуде напряжения возбуждения Ugm изменением напряжения смещения Eg на управляющей сетке по закону модулирующего сигнала низкой частоты. При модуляции возбуждением напряжение смещения на управляющей сетке лампы остается постоянным, а по закону модулирующего сигнала изменяется амплитуда высокочастотных колебаний на ее управляющей сетке, поэтому этот вид сеточной модуляции носит название усиления модулированных колебаний (УМК).

Модуляция смещением

Здесь модулирующее напряжение низкой частоты действует в цепи управляющей сетки лампы вместе с исходным напряжением источника сеточного смещения Egн (рис.3.3), т.е. напряжение на управляющей сетке во время модуляции равно Еg=Egн+UgWcosWt. При этом изменяются и максимальное значение импульса анодного тока iamax, и его угол отсечки q. В 1.7.2 было показано, что линейная зависимость первой гармоники анодного тока от напряжения смещения при постоянных напряжении на аноде и амплитуде возбуждения имеет место при работе генераторной лампы в недонапряженном или критическом режимах при условии, что угол отсечки анодного ток изменяется в пределах углов 600 £ q £1200. Таким образом, в максимальном режиме угол отсечки анодного тока q должен быть равен 1200, а в минимальном 600. Так как глубина модуляции m=(Imax Imin)/(Imax+Imin), то легко видеть, что линейная модуляционная характеристика при модуляции смещением возможна при глубине модуляции m £ 0,61, что является большим ее недостатком. Загиб в верхней части модуляционной характеристики возможен либо в случае, когда величина импульса анодного тока ограничена током эмиссии катода, либо при переходе лампы в режим колебаний класса А.

Рис.3.3

Расчет генератора в максимальном режиме начинают с вычисления коэффициента использования лампы по анодному напряжению в критическом режиме xкр при угле отсечки анодного тока q=1101200, после чего принимают x=(0,981)xкр и рассчитывают амплитуду напряжения на анодном контуре в максимальном режиме Uкmax, первую гармонику и постоянную составляющую анодного тока, Ia1max и Ia0max, эквивалентное сопротивление нагрузки лампы Rэ, напряжение смещения на на управляющей сетке Еgmax и амплитуду напряжения возбуждения Ugm. Для расчета сеточной цепи находят угол отсечки сеточного тока в максимальном режиме:

qgmax = arccos( Egmax/Ugm)

и максимальное значение импульса сеточного тока igmax, которое определяют по статическим характеристикам сеточного тока ig =f(eg) при eamin = Ea Uкmax и egmax = Еgmax+Ugm. Если статических характеристик нет, то в максимальном режиме, когда электронный режим лампы критический, принимают igmax @(0,15÷0,2)iamax. Затем рассчитывают первую гармонику сеточного тока Ig1max=0,7a1gigmax и мощность возбуждения Pg~ = 0,5Ig1maxUgm. Постоянная составляющая сеточного тока в максимальном режиме равна Ig0max = 0,65ag0 igmax . Для определения потерь на электродах лампы и для расчета модулятора необходим расчет режима несущей частоты. В анодной цепи подводимая мощность равна Р0max/(1+m), колебательная мощность P~н~max /(1+m)2, а мощность рассеяния на аноде определяется формулой (3.6). Для расчета сеточной цепи в режиме несущей частоты следует воспользоваться формулой (1.12) для анодного тока в недонапряженном и критическом режимах:

Ia1= mUgm/(aiRi+Rэ)

В режиме несущей частоты Ia=Ia1max/(1+m), и коэффициент приведения в режиме несущей частоты ai=(mUgRэIa)/IaRi (m=1/D, а Ri=1/SD). По найденному из таблиц (см. Приложение 1) значению угла отсечки анодного тока в режиме несущей частоты qн из формулы для косинуса угла отсечки анодного тока в режиме несущей частоты:

cosqн = (Eg н Eg’) / (Ugm DIaRэ)

находят значение напряжения смещения на управляющей сетке в режиме несущей частоты Еgн. Описанная выше методика используется и для построения статической модуляционной характеристики Ia1=f(Eg), для этого задаются рядом значений первой гармоники анодного тока Ia1 в интервале от 0 до Ia1max, т.е. Ia1=0,8Ia1max, 0,6Ia1max и т.д., и для каждого из них находят значение напряжения смещения Еg . Мощность рассеяния на управляющей сетке равна:

Pg= Pg~н Pg0н ,

где Рg~н = 0,5IgUgm мощность возбуждения в режиме несущей частоты, а Рg мощность, рассеиваемая в источнике сеточного смещения в режиме несущей частоты Рg0= |Eg н|Ig. ЗдесьIgи Ig соответственно первая гармоника и постоянная составляющая тока управляющей сетки в режиме несущей частоты: Ig=a1gн igmaxн, Ig=agigmaxн, где igmaxн амплитуда импульса сеточного тока в режиме несущей частоты при остаточных напряжениях на аноде и на управляющей сетке соответсвенно равных eaminн = EaUкн и egmaxн = Egн +Ugm . Угол отсечки сеточного тока в режиме несущей частоты в общем случае определяется равенством qgн = arccos(Eg н /Ugm ). Амплитуда модулирующeго напряжения равна UgW =½Egmax – Egн½, или UgW =½Egmin– Egн½, где Egmin – напряжение смещения на управляющей сетке при Iа1= Iа1min = Iа1н(1– m). Мощность модулятолятора определяется формулой:

Р~W = 0,5UgW IgW ,

где IgW=agWIg0max составляющая звуковой частоты в сеточном токе, которая при изменении напряжения смещения во время модуляции изменяется со звуковой частотой, Ig0max постоянная составляющая сеточного тока в максимальном режиме. Нетрудно показать, что косинус угла отсечки qgW постоянной составляяющей сеточного тока igW равен:

cosqgW = (Ugm |Egн| ) / UgW

Мощность модулятора при модуляции смещением невелика, что является её достоинством.

Нагрузкой модулятора является нелинейное входное сопротивление генераторной лампы, которое меняется во время модуляции при изменении напряжения смещения на сетке. Сеточный ток генераторной лампы представляет собой периодическую последовательность импульсов, которые появляются во время положительного полупериода модулирующего напряжения, когда напряжение на сетке становится положительным, поэтому период повторения импульсов равен периоду модулирующей звуковой частоты. Составляющие сеточного тока звуковой частоты и ее высших гармоник проходят через выходное сопротивление модулятора, при этом на нем создаются падения напряжения высших гармоник звуковой частоты, которые накладываются на модулирующее напряжение, искажая его форму. Во избежание нелинейных искажений необходимо, чтобы величина выходного сопротивления модулятора была как можно меньше. По этой причине в выходном каскаде модулятора используют катодные повторители, трансформаторные усилители с понижающим нагрузочным трансформатором и т.п. Цепь управляющей сетки генераторной лампы не должна содержать активных сопротивлений, если генераторная лампа работает с сеточным током.

При модуляции на управляющую сетку в экранированных лампах, тетродах и пентодах, необходимо иметь в виду, что питание экранной сетки должно быть от отдельного источника Еg2 с малым внутренним сопротивлением. При питании экранной сетки от источника питания анода Еа через гасящий резистор Rg2 остаточное напряжение на экранной сетке равно eg2 = Ea Rg2Ig20 , где Ig2 постоянная составляющая экранного тока, которая при модуляции изменяется со звуковой частотой. Это изменение будет противодействовать модуляции и может явиться причиной искажений: при модуляции «вверх» одновременно с ростом анодного тока возрастает и ток экранной сетки, при этом остаточное напряжение на экранной сетке уменьшается, что препятствует возрастанию анодного тока. При одинаковой колебательной мощности токи управляющей сетки у экранированных ламп меньше, чем у триодов, поэтому требуется менее мощный модулятор. В этом преимущество экранированных ламп перед триодами.

Модуляция возбуждением

Сеточная модуляция возбуждением (усиление модулированных колебаний УМК), как и модуляция смещением, производится в недонапряженном режиме. Форма модуляционной характеристики при УМК зависит от угла отсечки анодного тока q. Из 1.7.1 следует, что линейная модуляционная характеристика имеет место при угле отсечки q=900. Нетрудно показать, что при q<900 происходит углубление модуляции, что может привести к увеличению уровня фона и т.п., поэтому значений угла отсечки q <900 следует избегать. Расчет максимального режима при УМК производится так же, как при модуляции смещением. Угол отсечки анодного тока принимают равным 900, при этом напряжение смещения на управляющей сетке равно напряжению запирания Egmax= . Мощность рассеяния на управляющей сетке, как и при модуляции смещением, рассчитывают в режиме несущей частоты. Амплитуда возбуждения Ugmн и угол отсечки сеточного тока qg н в режиме несущей частоты определяются формулами:

Ugmн = Ugmmax/(1+m),

qg н = arccos( Egmax/Ugmн ).

Амплитуду импульса сеточного тока находят по статическим характеристикам сеточного тока генераторной лампы при остаточных напряжениях на ее электродах в режиме несущей частоты: eamin н = EaUкн и egmax н = Egmax + Ugmн.

Если угол отсечки анодного тока в максимальном режиме q ≠ 900, то при изменении амплитуды напряжения возбуждения Ugm в процессе модуляции угол отсечки q изменяется. Для расчета мощности рассеяния на сетке необходимо найти амплитуду напряжения возбуждения в режиме несущей частоты Ugmн, это позволит определить амплитуду импульса и угол отсечки сеточного тока в режиме несущей частоты и рассчитать мощность рассеяния на сетке. Первая гармоника анодного тока в режиме несущей частоты определяется выражением:

Ia= Sсрн(Ugmн DUкн) = (Ugmн DUкн) = (Ugmн DUкн),

где Uкн= IaRэ, а aiн коэффициент приведения импульса анодного тока при угле отсечки qн. Косинус угла отсечки qн в режиме несущей частоты равен:

соsqн= .

Помножив числитель формулы для Iaна это выражение для соsqн , а знаменатель – на соsqн, получим, что

Ia = S(Eg Egiβ

где β зависящий от угла отсечки qн табулированный коэффициент, который равен: b= . Тогда

b= .

С помощью ЭВМ по вычисленной величине b находят значение угла отсечки анодного тока qн в режиме несущей частоты и вычисляют амплитуду напряжения возбуждения в режиме несущей частоты Ugmн:

Ugmн = = .

Первую гармонику анодного тока можно представить формулой

Ia= ,

тогда

Ugmн=

Затем определяют остаточные напряжения на электродах лампы и угол отсечки сеточного тока qgн в режиме несущей частоты и вычисляют мощность рассеяния на управляющей сетке – так, как это было описано выше.

Устройства генерирования и формирования радиосигналов


*****

© 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.