RU2057397C1 - Anode-modulated radio-transmitting device - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering. SUBSTANCE: amplitude-modulated radio-transmitting device has multilevel comparator 1, stepped anode-voltage shaper 2, voltage regulator 3, choke coil 4, final stage tube 5, isolating capacitor 6, resonance-tuned load 7, amplitude modulator 8, modulating signal source 9, carrier-frequency voltage supply 10, amplitude detector 11, inverter unit 12, and linear amplifier 13. EFFECT: reduced level of nonlinear distortions at high efficiency. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться при построении радиопередатчиков. The invention relates to radio engineering and can be used in the construction of radio transmitters.

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.Amplitude modulated devices are known where, to simplify a key amplifier, coarse stepwise regulation of the supply voltage is combined with control of the current cutoff angle in the amplification element of the terminal stage, i.e. modulation is actually carried out by changing the displacement [1]
However, since the modulation characteristic during modulation by changing the bias is fundamentally non-linear, the disadvantage of this device is the relatively high level of non-linear distortion of the output signal.

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. Known radio transmitting devices with amplitude modulation, containing a terminal amplifier stage on a multi-electrode lamp, sources of modulated and modulating signals, an anode step voltage generator, an amplitude modulator, an amplitude-modulated signal amplifier, the output of which is connected to the control grid of a multi-electrode lamp of the terminal stage [2] In these devices provide 100% modulation while reducing non-linear distortion.

Задача изобретения уменьшение нелинейных искажений при упрощении реализации. The objective of the invention is the reduction of nonlinear distortion while simplifying the implementation.

На фиг. 1 представлена функциональная электрическая схема радиопередающего устройства с анодной модуляцией; на фиг. 2 а, б диаграммы работы. In FIG. 1 shows a functional electrical diagram of a radio transmitting device with anode modulation; in FIG. 2 a, b work diagrams.

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. A radio transmitter with amplitude modulation contains (Fig. 1) a multilevel comparator (MK) 1, a stepped anode voltage shaper (FSAN) 2, a voltage regulator 3, a choke 4, a terminal stage lamp 5, an isolation capacitor 6, a resonant load 7, an amplitude modulator ( AM) 8, a modulating signal source 9, a carrier frequency voltage source 10, an amplitude detector 11, an inverter unit 12, and a linear amplifier 13.

Радиопередающее устройство с анодной модуляцией работает следующим образом. Radio transmitting device with anode modulation works as follows.

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.The low-frequency modulating signal U _mod from the source 9 of the modulating signal is fed to the modulating input of the amplitude modulator (AM) 8, to the high-frequency input of which voltage is supplied from the voltage source 10. AM 8 can be built according to the anode modulation scheme, which has good linearity. After amplification by an AM linear amplifier 13, the signal (Fig. 2a) is fed to the input of the amplitude detector 11 and to the control grid of the lamp 5. The envelope of the amplitudes of the amplified AM signal, in accordance with which stepwise regulation of the anode supply voltage E _{a of the} end stage is performed, is detected by the amplitude detector 11 and fed to the multi-level comparator 1 which generator generates control signals anode voltage stepwise (FSAN) 2. 2 FSAN output voltage E varying stages _and flows through the throttle 4 to the anode of the lamp 5. For clarity, in FIG. 2a, the voltages E _a , U _mod and U _{a are} depicted on the same scale, the modulating voltage being offset vertically and aligned with the envelope of the amplitudes of the voltage U _a . The signal from the output of the multi-level comparator 1 through the inverter unit also goes to the voltage regulator 3, the output voltage of which E _{c2 is} shown in FIG. 2b. The voltage E _c2 changes in antiphase with the anode voltage E _a and with a certain scale factor relative to the initial value E _C20 , which corresponds to the maximum voltage of the anode supply E _amax , compensates for the effect of changes in the voltage of the anode supply on the output signal of the amplitude-modulating (AM) radio transmitting device. The amplitude of the change in screen voltage relative to the anode voltage is small, and a slight increase in E _c2 relative to the initial level E _c20 will not lead to an increase in losses on the screen grid beyond the permissible value.

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).The signals from the output of the multilevel comparator 1 through the block of 12 inverters are supplied to the voltage regulator 3, which can be performed in the same way as the FSAN 2. When E _a increases by one step, the voltage E _c2 decreases by the required value. The amplitude-modulated signal (AM) (in particular a single-band signal), amplified by a linear amplifier 13, is supplied to the control grid of the lamp 5 as the excitation voltage, and the amplitude envelope of the AM signal, in accordance with which the anode supply voltage is regulated, is extracted by the amplitude detector 11 The operation of the radio transmitting device in single-band mode allows to obtain high efficiency. High efficiency is also ensured by coarse stepwise regulation of the voltage of the anode supply E _a , interconnected with the magnitude of the amplified signal amplitude. When reducing the amplified signal decreases _and E, resulting in reduced losses in the final stage. Possible nonlinear distortions with this regulation are compensated by a change in voltage on the screen grid of lamp 5 in antiphase with a change in anode voltage (and not in phase, as is the case in anode-screen modulators).

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. The terminal cascade assembled on lamp 5 operates in the mode of amplification of modulated oscillations (under-stressed mode), therefore, the envelope of the amplitudes of the output high-frequency voltage at all times repeats the shape of the envelope of the amplitudes of the high-frequency voltage on the control grid, which is specified by the amplitude modulator 8. The shape of the envelope of the output voltage at the resonant load 7 is little dependent on the shape of the voltage of the anode power, therefore, the change in voltage of the anode power (which is carried out to achieve eniya high efficiency) can be carried out at a sufficiently coarse law that, firstly, the driver circuit greatly simplifies the step 2 of the anode voltage, and, secondly, significantly reduces the requirement for speed power semiconductor device key, which may be implemented FSAN 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. Thus, through the use of the mode of amplification of modulated oscillations, as well as the use of out-of-phase voltage regulation on the screen grid of the lamp 5 (which compensates for distortions arising from coarse regulation of the anode voltage) in a radio transmitting device with amplitude modulation, a decrease in the level of nonlinear distortion is ensured.

Claims (2)

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. 1. A RADIO-TRANSMITTING DEVICE WITH ANODE MODULATION, comprising a step-by-step anode voltage generator, a terminal stage lamp, the anode of which is connected to a resonant load through a dividing capacitor, a carrier voltage source, an amplitude modulator and a linear amplifier, as well as a modulating signal source, and the output of the modulating signal, the output being modulated the linear amplifier is connected to the control grid of the lamp of the terminal stage, characterized in that a series-connected amplitude d a tector, a multi-level comparator, an inverter unit and a voltage regulator, the output of which is connected to the screen grid of the terminal stage lamp, while the input of the amplitude detector is connected to the output of the linear amplifier, the input of the step anode voltage generator is connected to the output of the multi-level comparator, the output of the modulating signal source is connected to the low-frequency the input of the amplitude modulator, and the output of the step-by-step anode voltage generator with the anode of the lamp of the terminal stage through the introduced inductor. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что амплитудный модулятор выполнен в виде формирователя амплитудно-модулированных однополосных сигналов. 2. The device according to claim 1, characterized in that the amplitude modulator is made in the form of a shaper of amplitude-modulated single-band signals.

Images