Мощности однополосного сигнала

Двухтоновый однополосный сигнал можно представить выражением:

i= I_mнcos (w-W)t + I_mб coswt,

или:

i= I_mб[m₁cos (w-W)t+coswt)], (1)

где m₁- отношение амплитуд колебаний несущей I_mн и боковой I_mб двухтонового сигнала (рис.4, а и 4, б), т.е. .

Из рис.5.4^а видно, что огибающая такого сигнала описывается формулой:

i_Ω= ,

или:

i_W = I_mб …(2)

По этому закону изменяются огибающие всех меняющихся со звуковой частотой составляющих напряжений и токов в усилителе мощности однополосного сигнала. Из (2) видно, что максимальное значение огибающей равно:

I_Ωmax = I_mб = I_mб (1+m₁) …(3)

При сигнале класса Н3Е, когда m₁=1, I_Ωmax=2I_mб, т.е. максимальное значение огибающей в этом случае равно амплитуде однотонового сигнала (рис.4, а и 4, б).

Постоянная составляющая огибающей однополосного двухтонового сигнала, или – что правильнее – ее среднее значение за период низкой частоты, отличаются от постоянной составляющей огибающей при амплитудной модуляции, где она неизменна и равна амплитуде колебаний в режиме несущей частоты. Среднее значение огибающей при двухтоновом однополосном сигнале определяется выражением:

I_τ= I_mб , (4)

Рисунок 4. Векторная диаграмма (а), осциллограмма тока (б)

Значения интеграла Y(m₁) в зависимости от величины m ₁ приведены на рис.5.

При двухтоновом сигнале класса Н3E m₁=1 и cредние значения всех составляющих напряжений и токов, меняющихся во времени со звуковой частотой, определяются формулой:

I_τ = I_mб … (5)

Колебательная мощность двухтонового сигнала за период высокой частоты равна:

Р _~= ,

где Т _в - период высокой частоты w_, i - мгновенное значение тока, которое описывается (5). Подставляя сюда (5) и интегрируя, получим:

Р_~в = P_~б (1+m₁²+2m₁cosWt), …(6)

где Р_~б – мощность колебаний боковой частоты за период высокой частоты:

P_~б= … (7)

Мощность, отдаваемая в нагрузку за период низкой частоты (средняя мощность), равна:

Р_~τ= Р_~б . …(8)

После интегрирования получим:

Р_~τ= Р_~б(1+m₁²) …(9)

Рисунок 5. Значения интеграла Y(m₁) в зависимости от величины m ₁

 

Из (9) следует, что пиковая мощность однополосного сигнала равна:

Р_~max = P_{~ б}(1+m₁)², …(10)

а средняя мощность за период низкой частоты с учетом (10):

Р_~τ= Р_~б(1+ )= Р_~max …(11)

При сигнале класса Н3Е, когда m₁=1:

Р_~max = 4P_~б, … (12),

при этом

Р_~τ= 2Р_~б = 0,5 Р_~max … (13),

здесь P_~max представляет собой мощность однотонового сигнала с амплитутудой I_a1max = 2I_аmб – максимальной амплитудой первой гармоники анодного тока лампы, допускаемой ее колебательной характеристикой, Р_~б – мощность колебаний боковой частоты, которая определяется (11).

По аналогии с (12) полная мощность, потребляемая лампой от источника питания, средняя за период низкой частоты, равна:

P_0τ= = E_aI_б0Y₁(m₁), …(14)

где Y ₁(m₁)= Y (m₁)/p (рис.5).

Согласно рис.4 I_a0max= I_б0(m₁+1), т.е. I_б0= , тогда:

P_0τ= = E_aI_а0maxY₁(m₁)/(1+m₁). (15)

При m₁=0 I_аmax= I_б,аI_н=0 имеет место однополосный сигнал без несущей

(сигнал класса J3E).

Потери на аноде, средние за период низкой частоты, определяется выражением:

P_aτ = P_0τ – P_~τ,

Величина P_~τ определяется (14), а P_0τ – (16).

Можно показать, что при двухтоновом сигнале класса Н3Е, когда m₁=1, потери на аноде наибольшие. При m₁=1 I_аб0=0,5I_а0max, при этом:

Р_0t =0,5E_aI_а0max Y₁ (m₁) = 0,5Р_0max Y₁ (m₁)= P_0max …(17)

Здесь P_0max – значение мощности, подводимой к аноду лампы при однотоновом сигнале. Принимая во внимание (16) и (14), получим:

Р_аτ = 0,5(1,27Р_0max – P_~max), (18)

Следует отметить, что расчет режима генераторной лампы всегда производится для однотонового сигнала, т.е. на мощность P_~max.

Средние за период низкой частоты потери на управляющей сетке равны:

P_gτ = P_g~τ – P_g0τ,

где Р_g~t - средняя за период низкой частоты мощность возбуждения, Р_g0t –средняя за период низкой частоты мощность, рассеиваемая в источнике сеточного смещения. По аналогии с (14) для сигнала класса H3E:

P_g~t= 0,5P_g~max,

где P_g~max - мощность возбуждения при однотоновом сигнале.

Средняя за период низкой частоты мощность, рассеиваемая в источнике смещения, равна:

P_g0τ I_g0τ

и по аналогии с (16) при сигнале класса Н3Е:

P_g0t= P_g0max,

тогда:

P_gτ=0,5(P_g~max– P_g0max) …(19).

При использовании тетрода средняя мощность рассеяния на экранной сетке при сигнале класса Н3Е определяется формулой:

P_g2t=Е_g2I_g20τ,

где Е_g2- напряжение на экранной сетке, а I_g20τ – среднее значение постоянной составляющей экранного тока. Принимая во внимание (9), получим:

P_g2t= Е_g2I_g20τ

Так как I_g20τ=0,5I_g2max, где I_g20max – постоянная составляющая экранного тока при однотоновом сигнале, то

P_g2t= Е_g2I_g20max,

или:

P_g2t = ×P_g2max =0,637 P_g2max, …(20)

где P_g2max – мощность, рассеиваемая на экранной сетке при однотоновом сигнале.

Мощности тепловых потерь на электродах лампы не должны превышать допустимых значении.

 

Заключение

При прохождении учебной практики мною были проделаны следующие работы:

-показана актуальность этой темы;

- рассмотрены типы балансных модуляторов;

- приведены энергетические показатели усилителей мощности однополосного сигнала;

- приведена методика расчета мощностей рассеяния на электродах лампы усилителя мощности однополосного сигнала.

 

Список литературы

1. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: учеб.пособие для вузов/ М.: Дрофа, 2006. – 719 с.

2. Устройства генерирования и формирования радиосигналов: Учебник для вузов / Л.А. Белов, В.М. Богачев, М.В. Благовещенский и др.; Под ред Г.М. Уткина, В.Н. Кулешова и М.В. Благовещенского. –2-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1994. – 416 с.: ил.

3. Радиопередающие устройства: Учебник для вузов / Л.А. Белов, М.В. Благовещенский, В.М. Богачев и др.; Под ред. М.В. Благовещенского, Г.М. Уткина. – М.: Радио и связь, 1982. – 408 с.

4. Генерирование колебаний и формирование радиосигналов: учеб. пособие / В.Н.Кулешов, Н.Н.Удалов, В.М.Богачев и др.; под ред. В.Н.Кулешова и Н.Н.Удалова. М.: Издательский дом МЭИ, 2008. – 416 с.

5. Проектирование радиопередающих устройств. В.В.Шахгильдян, М.С.Шумилин, В.Б.Козырев; -М.: Радио и связь, 1999.

6. Проектирование транзисторных каскадов радиопередатчиков. М.С.Шумилин, В.Б.Козырев, В.М.Богачев; - М.: Радио и связь, 1989.

7. Радиопередающие устройства: Учебник для вузов / В. В. Шахгильдян, В. Б. Козырев, А. А. Ляховкин и др.; Под ред. В. В. Шахгильдяна.– 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1996.–560 с.: ил.

8. Проектирование радиопередающих устройств с применением ЭВМ: Учеб. пособие для вузов/ О.В. Алексеев, А.А. Головков, А.Я. Дмитриев и др.; Под.ред. О.В. Алексеева.– М.: Радио и связь, 1987. – 392 с., ил.

9. Устройства генерирования и формирования радиосигналов. Сборник лабораторных работ / В.Г Захаров, Л.Д. Храмов; Чуваш. ун-т, Чебоксары. 1999. 96 с.

10. Устройства формирования радиосигналов. Метод. указания к лабораторным работам / Сост. В.Г Захаров, И.П. Плотников; Чуваш. ун-т, Чебоксары. 2002. 52 с.

11. Расчет радиопередающих устройств: Метод. указания и задания для курсового проектирования / Сост. В.Г Захаров, А.Г. Чертановский; Чуваш. ун-т, Чебоксары. 2004. 52 с.

 

 

[1] из программы практики

[2] из программы практики