РАДИОПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С АНОДНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ Российский патент 1996 года по МПК H04B1/04 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться при построении радиопередатчиков.

Известны устройства с амплитудной модуляцией, где для упрощения ключевого усилителя грубое ступенчатое регулирование напряжения питания сочетается с управлением углом отсечки тока в усилительном элементе оконечного каскада, т.е. фактически осуществляется модуляция изменением смещения [1]
Однако поскольку модуляционная характеристика при модуляции изменением смещения является принципиально нелинейной, недостатком этого устройства является относительно большой уровень нелинейных искажений выходного сигнала.

Известны радиопередающие устройства с амплитудной модуляцией, содержащие оконечный усилительный каскад на многоэлектродной лампе, источники модулируемого и модулирующего сигналов, формирователь анодного ступенчатого напряжения, амплитудный модулятор, усилитель амплитудно-модулированного сигнала, выход которого подключен к управляющей сетке многоэлектродной лампы оконечного каскада [2] В этих устройствах обеспечивается 100%-ная модуляция при уменьшении нелинейных искажений.

Задача изобретения уменьшение нелинейных искажений при упрощении реализации.

На фиг. 1 представлена функциональная электрическая схема радиопередающего устройства с анодной модуляцией; на фиг. 2 а, б диаграммы работы.

Радиопередающее устройство с амплитудной модуляцией содержит (фиг. 1) многоуровневый компаратор (МК) 1, формирователь ступенчатого анодного напряжения (ФСАН) 2, регулятор 3 напряжения, дроссель 4, лампу 5 оконечного каскада, разделительный конденсатор 6, резонансную нагрузку 7, амплитудный модулятор (АМ) 8, источник 9 модулирующего сигнала, источник 10 напряжения несущей частоты, амплитудный детектор 11, блок 12 инверторов и линейный усилитель 13.

Радиопередающее устройство с анодной модуляцией работает следующим образом.

Низкочастотный модулирующий сигнал U_мод от источника 9 модулирующего сигнала поступает на модулирующий вход амплитудного модулятора (АМ) 8, на высокочастотный вход которого подается напряжение от источника 10 напряжения. АМ 8 может быть построен по схеме анодной модуляции, обладающей хорошей линейностью. После усиления линейным усилителем 13 АМ сигнал (фиг. 2а) поступает на вход амплитудного детектора 11 и на управляющую сетку лампы 5. Огибающая амплитуд усиленного АМ сигнала, в соответствии с которой производится ступенчатое регулирование анодного напряжения питания Е_а оконечного каскада, выделяется амплитудным детектором 11 и подается на многоуровневый компаратор 1, который формирует сигналы управления формирователем ступенчатого анодного напряжения (ФСАН) 2. С выхода ФСАН 2 изменяющееся ступенями напряжение Е_а поступает через дроссель 4 на анод лампы 5. Для наглядности на фиг. 2а напряжения Е_а, U_мод и U_a изображены в одном масштабе, причем модулирующее напряжение смещено по вертикали и совмещено с огибающей амплитуд напряжения U_a. Сигнал с выхода многоуровневого компаратора 1 через блок инверторов поступает также на регулятор 3 напряжения, выходное напряжение которого Е_с2 показано на фиг. 2б. Напряжение Е_с2 изменяется в противофазе с анодным напряжением Е_а и с некоторым масштабным коэффициентом относительно начального значения Е_С20, которое соответствует максимальному напряжению анодного питания Е_амакс, осуществляет компенсацию влияния изменений напряжения анодного питания на выходной сигнал радиопередающего устройства с амплитудной модуляцией (АМ). Амплитуда изменения экранного напряжения относительно анодного напряжения небольшая, и некоторое увеличение Е_с2 относительно начального уровня Е_с20 не приведет к росту потерь на экранной сетке сверх допустимой величины.

Сигналы с выхода многоуровневого компаратора 1 через блок 12 инверторов поступают на регулятор 3 напряжения, который может быть выполнен так же, как ФСАН 2. Когда Е_а возрастает на величину одной ступени, напряжение Е_с2 уменьшается на требуемую величину. Амплитудно-модулированный сигнал (АМ) (в частности однополосный сигнал), усиленный линейным усилителем 13, поступает на управляющую сетку лампы 5 в качестве напряжения возбуждения, а огибающая амплитуд АМ сигнала, в соответствии с которой производится регулирование напряжения анодного питания, выделяется амплитудным детектором 11. Работа радиопередающего устройства в однополосном режиме позволяет получить высокий КПД. Высокий КПД обеспечивается также грубым ступенчатым регулированием напряжения анодного питания Е_а, взаимосвязанным с величиной амплитуды усиливаемого сигнала. При уменьшении усиливаемого сигнала уменьшается Е_а, в результате чего снижаются потери в оконечном каскаде. Возможные нелинейные искажения при таком регулировании компенсируются изменением напряжения на экранной сетке лампы 5 в противофазе с изменением анодного напряжения (а не в фазе, как это имеет место в анодно-экранных модуляторах).

Оконечный каскад, собранный на лампе 5, работает в режиме усиления модулированных колебаний (в недонапряженном режиме), следовательно, огибающая амплитуд выходного высокочастотного напряжения во все моменты времени повторяет форму огибающей амплитуд высокочастотного напряжения на управляющей сетке, которая задается амплитудным модулятором 8. Форма огибающей выходного напряжения на резонансной нагрузке 7 мало зависит от формы напряжения анодного питания, поэтому изменение напряжения анодного питания (которое осуществляется для достижения высокого КПД) может осуществляться по достаточно грубому закону, что, во-первых, значительно упрощает схему формирователя ступенчатого анодного напряжения 2, а во-вторых, существенно снижает требование к быстродействию мощных полупроводниковых ключевых приборов, на которых может быть реализован ФСАН 2.

Таким образом благодаря использованию режима усиления модулированных колебаний, а также использованию противофазного регулирования напряжения на экранной сетке лампы 5 (которое компенсирует искажения, возникающие из-за грубого регулирования анодного напряжения) в радиопередающем устройстве с амплитудной модуляцией обеспечивается понижение уровня нелинейных искажений.

Использование: в радиотехнике, при построении радиопередатчиков. Сущность изобретения: для снижения уровня нелинейных искажений при высоком коэффициенте полезного действия радиопередающее устройство с амплитудной модуляцией содержит многоуровневый компаратор (МК) 1, формирователь ступенчатого анодного напряжения (ФСАН) 2, регулятор 3 напряжения, дроссель 4, лампу 5 оконечного каскада, разделительный конденсатор 6, резонансную нагрузку 7, амплитудный модулятор (АМ) 8, источник 9 модулирующего сигнала, источник 10 напряжения несущей частоты, амплитудный детектор 11, блок 12 инверторов и линейный усилитель 13. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. РАДИОПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С АНОДНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ, содержащее формирователь ступенчатого анодного напряжения, лампу оконечного каскада, анод которой через разделительный конденсатор соединен с резонансной нагрузкой, последовательно соединенные источник напряжения несущей частоты, амплитудный модулятор и линейный усилитель, а также источник модулирующего сигнала, при этом выход линейного усилителя подключен к управляющей сетке лампы оконечного каскада, отличающееся тем, что в него введены последовательно соединенные амплитудный детектор, многоуровневый компаратор, блок инверторов и регулятор напряжения, выход которого подключен к экранной сетке лампы оконечного каскада, при этом вход амплитудного детектора соединен с выходом линейного усилителя, вход формирователя ступенчатого анодного напряжения подключен к выходу многоуровневого компаратора, выход источника модулирующего сигнала соединен с низкочастотным входом амплитудного модулятора, а выход формирователя ступенчатого анодного напряжения - с анодом лампы оконечного каскада через введенный дроссель. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что амплитудный модулятор выполнен в виде формирователя амплитудно-модулированных однополосных сигналов.