2015-05-30
997
1. Усилители мощности. Требования. Режимы работы.
Усилителем мощности называют усилитель, предназначенный для обеспечения заданной мощности нагрузки Рн при заданном сопротивлении нагрузки Rн. Усилитель мощности является примером устройства силовой электроники. Основная цель таких устройств состоит в том, чтобы отдать нагрузке заданную мощность.
должен удовлетворять следующим основным требованиям:
- мощность в антенне на любой частоте диапазона и при работе на различные типы антенн должна быть не менее требуемой
- мощность в антенне должна обеспечиваться при возможно
большем КПД = Ра/Рпер.
- выходной каскад должен обеспечивать высокую фильтрацию
побочных колебаний и, прежде всего, колебаний на гармониках основной частоты.
Помимо указанных основных требований к выходному каскаду предъявляются и другие:
- высокая надежность и устойчивость работы в заданных условиях эксплуатации
- простота схемы
- минимальное время настройки каскада и др.
Уровень нелинейных искажений и КПД усилителя мощности существенно зависят от начального режима работы, причем нелинейные искажения обусловливаются нелинейностью не только входных, но и выходных характеристик транзисторов, так как они работают в режиме большого сигнала. Минимально возможный уровень нелинейных искажений можно обеспечить в режиме класса А, а максимально возможный КПД — в режиме классов В или АВ.
Режим А — такой режим работы усилительного элемента, в котором при любых допустимых мгновенных значениях входного сигнала ток, протекающий через усилительный элемент, не прерывается. Усилительный элемент не входит в режим отсечки, не отключается от нагрузки, поэтому форма тока через нагрузку более или менее точно повторяет входной сигнал. Теоретический КПД такого каскада при неискажённом воспроизведении сигналов максимально допустимой амплитуды равен 50 %; на практике он существенно ниже. В однотактных транзисторных усилителях мощности КПД обычно равен 20 %
В режиме B усилительный элемент способен воспроизводить либо только положительные, либо только отрицательные входные сигналы. При усилении гармонических сигналов угол проводимости равен 180° или незначительно превосходит эту величину.
Ток покоя усилителя в режиме AB существенно больше, чем в режиме B, но существенно меньше, чем ток, необходимый для режима А. При усилении гармонических сигналов усилительный элемент проводит ток в течение бо́льшей части периода: одна полуволна входного сигнала (положительная или отрицательная) воспроизводится без искажений, вторая сильно искажается. Угол проводимости 2Θc такого каскада существенно больше 180°, но меньше 360°. Предельный КПД идеального каскада в режиме B на синусоидальном сигнале равен 78,5 %, реального транзисторного каскада — примерно 72 %
В режиме C, также как и в режиме B, усилительный элемент воспроизводит только положительные, либо только отрицательные входные сигналы. Однако рабочая точка усилительного элемента выбрана так, что при нулевом напряжении на входе усилительный элемент заперт. Ток через усилительный элемент возникает только после перехода управляющего сигнала через ноль; если этот сигнал гармонический, то усилитель воспроизводит одну искажённую полуволну (угол проводимости меньше 180°).
В недонапряжённом режиме C амплитуда входного сигнал невелика, поэтому усилитель способен воспроизвести вершину этой полуволны. В перенапряжённом режиме C амплитуда входного сигнала столь велика, что усилитель искажает (срезает) и вершину полуволны: такой каскад преобразует синусоидальный входной сигнал в импульсы тока трапециевидной формы. Предельный теоретический КПД недонапряжённого усилителя в режиме C, так же как и в режиме B, равен 78,5 %
В режиме C форма тока выходных транзисторов может принимать вид почти прямоугольных импульсов.
В режиме D такая форма тока заложена по определению: транзистор либо заперт, либо полностью открыт. Сопротивление открытого канала современных силовых МДП-транзисторов измеряется десятками и единицами миллиОм, поэтому в первом приближении можно считать, что в режиме D транзистор работает без потерь мощности. КПД реальных усилителей класса D равен примерно 90 %, в наиболее экономичных образцах 95 %, при этом он мало зависит от выходной мощности. Лишь при малых, 1 Вт и менее, выходных мощностях усилитель класса D проигрывает в энергопотреблении усилителю класса B
2. Методы оценки качества телефонной передачи в системах мобильной связи.
Метод разборчивости. Мерой разборчивости является величина, определяемая отношением числа правильно принятых по испытываемому тракту элементов речи (звуки, слоги, слова или фразы) к общему числу передаваемых элементов и выражающаяся в процентах.
Разборчивость телефонного тракта можно определить экспериментально или рассчитать.
Чаще всего определяют слоговую разборчивость, т.е. разборчивость звукосочетаний, не имеющих смыслового значения. Слоги составляют по определенным правилам и передают в виде таблиц по 100 слогов в каждой. Для получения достаточно достоверных результатов необходимо передать по испытываемому тракту не менее 2000 слогов при участии специально подготовленных операторов. Процент или доля правильно принятых слогов называется коэффициентом слоговой разборчивости S и служит критерием качества телефонной передачи. Качество испытываемого тракта считается удовлетворительным при слоговой разборчивости S = 40 - 55 %, хорошим — при S = 55 - 80 % и отличным — при S > 80 %.
Метод эквивалента затухания по громкости ЭЗГ. Этот метод основан на сравнении громкости при передаче речи по испытываемой системе и эталонной. Эталонная система состоит из передающей части (эталонный микрофон, усилитель), магазина затухания МЗ и приемной части (усилитель приема и эталонный телефон) и обеспечивает неискаженную передачу в широком диапазоне частот и равенство звуковых давлений на приемном и передающем концах.
Эквивалентом затухания по громкости (ЭЗГ) называется затухание, которое требуется ввести в эталонную систему (регулируя затухание магазина МЗ) для получения одинаковой громкости на. приемном конце при передаче речи через испытываемый и эталонный
тракты. При этом громкость на передающем конце должна поддерживаться постоянной, соответствующей звуковому давлению Р = 1 Па.
Метод повторений. Этот метод основан на статистическом наблюдении за телефонными разговорами абонентов в реальных условиях и заключается в определении числа повторений (переспросов) за 100 с разговора. Качество передачи считается удовлетворительным, если число переспросов за это время не превышает трех.
Данный метод наиболее прост, но для получения достоверных результатов требуются большие затраты времени (один цикл испытаний длится 70 — 80 ч).
Метод мнений. Данный метод основан на собирательных оценках (мнениях) качества телефонной передачи, даваемых абонентами, которые ведут разговор в обычных условиях, характерных для испытываемого телефонного тракта. При этом показателем качества является средний балл по условной пятибалльной шкале качества, определяемый на основе достаточно большого числа субъективных оценок, или вероятность появления оценок заданных категорий.
