广播电视发送技术 电子管板极调幅.ppt

1、第三节电子管板极调幅中国传媒大学信息工程学院,一、工作原理 板极调幅是依靠板极电压的变化而改变高频电流（电压）振幅的调制方法。 在板调（又称屏调）时，电子管的直流供电电压EaT 、偏压Eg 、激励电压幅度U g 和负载阻抗R0e不变，工作过程是： 调制信号u(t)变化Ea变化 I a1变化 U a变化。,板极调幅发射机原理电路,板极调幅原理电路,在板极电路中，接入与直流电源电压EaT相串联的调制电压u(t)，令： u(t)= Ucost 被调级电子管的总板压为： Ea = EaT + Ucost = EaT 1+ （U / EaT ） cost = EaT 1+ m cost 其中，m= U

2、/ EaT （调幅度）,在调制过程中，电子管的瞬时板压为 ea = Ea +U a（t） cosct= EaT 1+ m cost + U a T 1+ m cost cosct (3-4)其中，U a T =EaT （表明在载波状态下，直流供电电压与转换得到的高频基波电压之间量的关系， 为板压利用系数）。,在调制状态下，高频基波电压为 ua = U a T 1+ m cost cosct 板极调幅时，放大器Ea变化，影响总流在栅流和板流之间的分配，进而影响板流，此影响作用特别显著。因此，为了实现100%调幅度的不失真调制，在最大调制信号的一周期中，高频放大器的工作状态都应处于过压状态。,二、

3、板极调幅的能量关系 为了简便起见，假定板调的静态调幅特性Ia1= f(Ea) 和Ia0= f(Ea)各是一条直线，其斜率分别是S1和S0。,板极调幅关系,1、基本关系 由图可以看出，被调级板压和板流按同一规律变化：Ea = EaT + Ucost=EaT (1+ m cost) Ua =UaT + Uacost=UaT(1+ m cost) Ia1 =Ia1T + Ia1cost=Ia1T (1+ m cost) Ia0 =Ia0T + Ia0cost=Ia0T (1+ m cost),式中调幅度 m= U / EaT= Ua / UaT = Ia1 / Ia1T= Ia0 / Ia0T （注

4、意： EaT 与UaT以及U与Ua之间的区别与联系在于板压利用系数）,由上式和图可知，在调幅峰点（cost=1瞬间）：Ea max= EaT (1+ m) Ua max = UaT (1+ m ) Ia1 max = Ia1T (1+ m) Ia0 max = Ia0T (1+ m ) P0 max= Ea maxIa0 max = EaT (1+ m) Ia0T (1+ m ) = P0T (1+m)2,P max= Ia1 max Ua max = Ia1T UaT (1+ m)2 = PT (1+ m)2,当m=1时： Ea max =2EaT Ua max= 2UaT Ia1 max=

5、 2Ia1T Ia0 max= 2Ia0T P0 max= 4P0T P max= 4PT,由式（3-4）可知， 当cost=1 时，（调幅峰点）ea = ea max = EaT（1+ m） + U a T （1+ m） (3-24) 式（3-24）表明，当板压利用系数为1时，EaT = U a T ，在m=1时，则板极瞬时电压的最大值等于电源电压的四倍。这是选择电子管的最大允许板压参数的依据。,2、调幅器的负载电阻 被调高频放大器对板极电源所呈现的负载电阻，即调幅器的负载电阻，可用下式表示： RM = Ea / Ia0 = EaT (1+ m cost) / Ia0T (1+ m cost

6、) = EaT / Ia0T = mEaT / mIa0T = U/ Ia0 =1/ S0 = 常数 （3-25） 式（3-25）说明，在调制过程中，板极电源的负载是恒定的。,3、板压利用系数 = Ua / Ea = UaT(1+ m cost) / EaT (1+ m cost) = UaT / EaT =T =常数 (3-26) 式（3-26）说明，在调制过程中，板压利用系数不变，等于载波状态时的板压利用系数（或者也可写成= Ua / Ea= I a1Roe / Ea = S1 Roe =常数）。,4、输入、输出功率、板耗与效率 （1） 输入功率P0 P0= Ea Ia0 = Ea Ea

7、/ RM = Ea 2/ RM Ea 2 (2)输出功率P P= Ua2/ Roe =(Ea )2/ Roe =2Ea 2/ Roe Ea 2 以上两式表明，在调制过程中，板极输入功率和输出功率的变化与Ea的平方成正比。,(3) 板耗Pa Pa = P0- P Ea 2 与Ea的变化也是抛物线关系，在最大工作点时的板耗最大。（4）板极效率 a= P / P0 = Ia1T (1+ m cost) UaT(1+ m cost) / Ia0T (1+ m cost) EaT (1+ m cost) = PT/ P0T = aT=常数。,（5）平均输入、输出功率与板耗 板极调幅在调制信号一周期内的

8、平均输入功率为P0平= P0T （1+m2/2）, 平均输出功率为P平= PT （1+m2/2）， 平均板耗Pa平= P0平- P平 = （P0T - PT） （1+m2/2）= PaT（1+m2/2） PaT , 平均板耗大于载波点的板耗，在设计放大器时，应使电子管的额定板耗大于PaT才行。,由于在板极调幅时效率不变，而输出平均功率却增加了，其来源是平均输入功率增加了，又由于板极直流电源供给的功率P0T = EaT Ia0T 在调制过程中不变化，所以，输出功率的增加实际上是来源于调幅器，调幅器提供的功率为： P =( m2/2 ) P0T,该值乘以被调级的效率即为边带功率。这说明板极调幅时载

9、波功率由板极直流电源供给，边带功率由调幅器供给（ ( m2/2 ) P0T a = ( m2/2 ) PT 边带功率， P0T a = PT 载波功率）。,三、板极调幅电路 现以乙类板调为例，说明板极调幅电路的构成，讨论相关要求。 所谓乙类板调是指调制电压u(t)是由末级工作于乙类（推挽）的调幅器提供的。调幅器的输出通常采用变压器耦合。,调幅器与被调级相关电路图,为消除调幅变压器的直流磁化，电路中接入了隔直流电容器CM和音频阻流圈LM。 CM的作用：防止电源通过变压器次级绕阻而短路，阻止Ia0T从变压器次级绕组通过，能使音频电流通过，CM的大小应满足以下关系： 1/minCM RM /5,LM

10、的作用： 是Ia0T的通路，但对音频来说，有很大的阻抗，不会经LM和电源而短路，应满足：minLM远远大于RM 。 图中C，为高频旁路电容，不应该过大，应考虑它对调制信号高频分量的影响。L，为高频阻流圈。,由图可以看出，电流Ia0由两部分组成： 一部分为Ia0T ，来源于直流电源； 另一部分为iao= Ia0 cost ,来源于调制器。,四、四极管板极与帘栅极同调 如果高频末级使用四极管，一般来说在进行板调的同时，还要进行帘栅调，称为板帘同调。,不能单纯板调的原因： 一是由于帘栅极的屏蔽，板流随板压而变化的灵敏度很低，难得到深度调幅； 二是线性调幅处在对帘栅而言的过压状态，调制时帘栅流很大，容

11、易超过额定帘栅耗，否则就得不到线性调幅和较高的板极效率；,三是某些四极管在高调幅的谷点（即板压最小时）板极产生二次发射电子，并被高电位的帘栅极所吸收，从而使板流出现负阻效应，它会严重破坏调幅特性曲线的直线性，使调幅波产生很大的失真。,为了避免上述缺点，采用板极与帘栅极同调的双重调制。帘栅极同调时调制电压按合适的比例同时送至板极和帘栅极，所以板压和帘栅压都是随着调制信号成正比例地变化。由于板压和帘栅压同步变化，其工作强度不变。,实现板极与帘栅极同调的原理电路图,自动实现板极与帘栅极同调的原理电路图,自动实现帘栅调的原理是：当板压变化时，例如板压增加，则板流增加，而帘栅流ig2减小,阻流圈Lg2产

12、生一个感应电压（-Lg2 dig2 / dt ）,阻止ig2的减小，起到提高帘栅压的作用，促使板流进一步加大；反之，当板压减小时，在Lg2上产生一个感应电压,使总的帘栅压降低，使板流进一步减小。图3-4中Cg2为帘栅极高频旁路电容，它对音频应该有较高的阻抗,五、板极调幅的设计原则 1、被调放大器工作状态的计算 从最大工作点入手，计算出P max 、P0 max、 Pa max 、Ea max 、Ia1 max、 Ia0 max、Roe 、a、Egmax、Ug、Ig1max、Ig0max、自给栅偏压电阻等。,若调制特性为直线，则可求出直流板压和最大音频电压： EaT = Eamax /2 =U

13、因 Ia0 平=Ia0 T=Ia0 max /（1+m） = Ia0 max/2 (m=1) , 所以 Pa 平= Pa T （1+ m2/2） = Pa max /(1+m )2 （1+ m2/2） =3 Pa max /8 应小于所选电子管的额定板耗PAN 。,2、关于电子管的选择 根据高频工作频率和最大工作点功率来选择电子管。当m=1时，在调制信号正半周峰值时，电子管的板压将2倍于载波点电压，再考虑到高频正半周峰点瞬时电压，那么电子管板极上有可能出现4倍于载波点电压的瞬时电压。所以载波电压不能选得过高，否则电子管有被击穿的危险。,电子管的选择是决定最大输出功率的因素。当电子管的额定板压E

14、aN 10kV 时,可取Ea max 20 kV 。,3、最大起始数据的确定 取P max = P T（1+m）2, amax =800-900 ，在板帘双重调制时，可工作于接近临界的过压或欠压，但计算时取=界 。,4、调幅器的设计原则 板调时要求的调幅功率大，调幅设备是多级的大功率低频放大器，对它们的要求是：能给出足够的功率和电压；频率失真和非线性失真小；工作稳定，不会产生寄生振荡。,关于调幅器电子管的选择问题： 由于要求调幅器的输出功率为P =( m2/2 ) P0T ，考虑到调幅变压器的效率B，则调幅器末级电子管输出的功率P ，= P /B =( m2/2 ) P0T / B = m2 PT /（ 2a B ） （3-35）,a为被调级板极效率，一般为0.7左右；大功率变压器的B为 0.9-0.98，中功率变压器的B为 0.8-0.92，小功率变压器的B为 0.7-0.85；将a 和B 及m=1代入式（3-35），可得P ，0.8 PT ,这说明调幅管的输出功率与被调放大器的载波功率有同样的数量级。,为减少失真，在调制器中电压和电流的利用率不能像高频放大器那样高，通常取额定