Сайт "Cner"

В современных передатчиках амплитудная модуляция осуществляется изменением со звуковой частотой напряжений на одном или одновременно на нескольких электродах лампы модулируемой ступени. В зависимости от того, на каком электроде изменяется напряжение, различают модуляцию на управляющую, экранирующую или защитную сетку, модуляцию на анод и анодно-экранную модуляцию.

Рассмотрим сначала модуляцию смещением на управляющую сетку, получившую наибольшее распространение в любительской практике.

При таком способе модуляции напряжение смещения на управляющей сетке лампы модулируемой ступени изменяется со звуковой частотой, в то время как питающие напряжения на аноде и остальных ее электродах, а также амплитуда возбуждающего напряжения остаются в процессе модуляции неизменными.

С увеличением отрицательного напряжения смещения высота импульса и угол отсечки анодного тока уменьшаются, а с уменьшением - увеличиваются. Такое изменение формы импульса в процессе модуляции приводит к тому, что амплитуда первой гармоники анодного тока изменяется пропорционально модулирующему напряжению.

Генератор, работающий в режиме амплитудной модуляции, отдает максимальную колебательную мощность при пиковом значении модулирующего напряжения, когда коэффициент модуляции m=1. Режим генератора в пиковой точке обычно выбирается близким к критическому (пограничному), так как при этом мощность, которую может отдать лампа, приближается к максимальной. Вследствие того, что при сеточной модуляции смещением анодное напряжение генератора остается неизменным и должно выбираться не выше  номинального для примененной в нем лампы, максимальная мощность, которую может отдать лампа с вольфрамовым катодом в пиковой точке, не будет превышать номинальной мощности лампы для телеграфного режима. Как будет видно из дальнейшего, при этом виде модуляции от ламп с активированным катодом в пиковой точке также не представляется возможным отбирать колебательную мощность, заметно превышающую номинальную.

При переходе в телефонную точку (режим несущей частоты) напряжение смещения на управляющей сетке лампы увеличивается. Вследствие этого амплитуда первой гармоники анодного тока и высокочастотного напряжения на колебательном контуре уменьшается в два раза, а отдаваемая генератором колебательная мощность - в четыре раза. Режим генератора становится сильно недонапряженным и его коэффициент полезного действия по анодной цепи оказывается весьма низким (обычно не превышает 35%). Поэтому, хотя от ламп с активированным катодом в пиковой точке и возможно получить мощность, превышающую номинальную, практически эту возможность использовать не удается, так как в этом случае при молчании перед микрофоном мощность, рассеиваемая на аноде лампы, превысит допустимую величину. Иначе говоря, мощность, которую можно отбирать от лампы с активированным катодом в пиковой точке, всецело определяется мощностью, рассеиваемой на аноде лампы в режиме несущей частоты, и практически не превышает номинальной мощности лампы.

Таким образом, при сеточной модуляции смещением мощность телефонного передатчика в режиме несущей частоты при номинальном анодном напряжении оказывается в четыре раза меньшей, чем номинальная мощность ламп, работающих в его выходной ступени, а КПД вдвое ниже, чем у генератора, работающего в пограничном режиме. Это является крупным недостатком рассматриваемого способа модуляции.

К достоинству сеточной модуляции смещением относится то, что  ее осуществления требуется модулирующее устройство сравнительно небольшой мощности.

При сеточной модуляции возбуждением (режим усиления модулированных колебаний) со звуковой частотой изменяется амплитуда высокочастотного возбуждающего напряжения, а питающие напряжения на всех электродах лампы остаются неизменными. В связи с тем, что анодное напряжение в процессе модуляции не изменяется, а в телефонной точке генератор работает в сильно недонапряженном режиме, и при этом способе модуляции допустимая мощность в режиме несущей частоты получается в четыре раза меньшей, чем номинальная мощность ламп, установленных в выходной ступени передатчика.

Анодная модуляция по характеру протекающих процессов и энергетическим соотношениям резко отличается от сеточной модуляции. В этом случае со звуковой частотой изменяется анодное напряжение, в то время как возбуждающее напряжение остается неизменным. Для большинства ламп анодное напряжение в пиковой точке может быть выбрано вдвое больше номинального значения, в результате чего максимальную мощность при этом виде модуляции без труда можно довести до удвоенной номинальной мощности.

При переходе в режим несущей частоты мощность генератора уменьшается в четыре раза и оказывается равной примерно половине номинальной мощности применяемой лампы. Анодное напряжение при этом уменьшается в два раза по сравнению с его значением в пиковой точке и режим генератора становится более перенапряженным. В результате амплитуда первой гармоники анодного тока и его постоянная составляющая уменьшаются вдвое. Следовательно, их отношение в процессе модуляции остается постоянным. Почти не изменяется и коэффициент использования анодного напряжения.

Коэффициент полезного действия ступени по анодной цепи при анодной модуляции практически не изменяется и в режиме несущей частоты равен примерно 70-75%, т.е. в два раза больше, чем при сеточной модуляции. Поэтому, хотя мощность генератора в режиме несущей частоты (в случае использования одних и тех же ламп) при анодной модуляции вдвое превышает мощность при сеточной модуляции, мощность, рассеиваемая на аноде ламп, в первом случае получается примерно в два с половиной раза меньшей, чем во втором.

Средняя мощность, рассеиваемая на аноде ламп и определяющая их тепловой режим, при -процентной анодной модуляции в полтора раза больше, чем в режиме несущей частоты. Однако и она оказывается значительно меньшей, чем рассеиваемая в режиме несущей частоты при сеточной модуляции смещением и практически получается меньшей, чем допустимая для ламп, работающих в ступени.

Если применить в модулируемой ступени лампы с оксидным катодом и несколько форсировать их по току в пиковой точке, то в режиме несущей частоты при анодной модуляции можно получить  мощность, составляющую примерно 0,7-0,75 номинальной, несмотря на то, что анодное напряжение в этом случае обычно приходится уменьшать на 20 процентов по сравнению с номинальным.

Энергетические соотношения при анодно-экранной модуляции получаются примерно такими же, как и при анодной модуляции.

Сравнивая сеточную и анодную модуляции, можно прийти к выводу, что мощность, отдаваемая передатчиком с анодной модуляцией, вдвое, а в ряде случаев и больше, превышает мощность, отдаваемую передатчиком с сеточной модуляцией (при применении в выходных ступенях обоих передатчиков одинакового количества однотипных ламп). В тоже время для осуществления анодной модуляции требуется довольно сложное модулирующее устройство, содержащее большое количество ламп и отдающее на выходе мощность, составляющую около 75 процентов мощности модулируемой ступени. Это увеличивает установленную мощность ламп и понижает общий КПД передатчика и тем самым значительно снижает, а иногда вследствие низкого КПД модулятора по анодной цепи и сравнительно большой мощности, потребляемой на накал его ламп, сводит на нет энергетические преимущества анодной модуляции.

В 1943 году Н.Г. Круглов предложил новую оригинальную схему модуляции, названную им автоанодной, при которой модулируемая ступень передатчика работает с таким же высоким КПД по анодной цепи и отдает такую же мощность, как и при анодной модуляции, но не требует применения мощного модулятора.

Применение автоанодной модуляции позволяет по сравнению с анодной модуляцией примерно вдвое уменьшить установленную мощность ламп в передатчике и в полтора-два раза повысить его общий КПД.

До последнего времени автоанодная модуляция применялась лишь в мощных передатчиках, работающих на триодах. В помещенной для скачивания статье Н.Г. Круглова (журнальный вариант в формате PDF) рассматривается вопрос о применении этого способа модуляции в маломощных, в том числе и любительских передатчиках, работающих на тетродах и пентодах.