第2章第3节电子管板极调幅优秀课件.ppt

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1、第第2章第章第3节电子管板极节电子管板极调幅调幅第1页，本讲稿共44页 一、工作原理一、工作原理 板极调幅是依靠板极电压的变化而改变高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。频电流（电压）振幅的调制方法。在板调（又称屏调）时，电子管的直流供在板调（又称屏调）时，电子管的直流供电电压电电压E EaT 、偏压、偏压、偏压、偏压Eg、激励电压幅度、激励电压幅度U g 和负和负载阻抗载阻抗R R0e0e不变，工作过程是：不变，工作过程是：不变，工作过程是：不变，工作过程是：调制信号调制信号调制信号调制信号u u(t)(t)变化变化Ea变化变化 I a1 a1变化变化变化变化

2、U a a变化。变化。变化。变化。第2页，本讲稿共44页板极调幅发射机原理电路板极调幅发射机原理电路第3页，本讲稿共44页 板极调幅原理电路板极调幅原理电路第4页，本讲稿共44页 在板极电路中，接入与直流电源电压在板极电路中，接入与直流电源电压在板极电路中，接入与直流电源电压在板极电路中，接入与直流电源电压E EaTaT相串联相串联相串联相串联的调制电压的调制电压的调制电压的调制电压u u (t)(t)，令：，令：，令：，令：u u (t)=U(t)=U coscos t t 被调级电子管的总板压为：被调级电子管的总板压为：被调级电子管的总板压为：被调级电子管的总板压为：E Ea a=E=Ea

3、TaT+U+U coscos t t =E =EaTaT 1+1+（U U /E/EaTaT ）coscos t t =E =EaTaT 1+m cos 1+m cos t t 其中，其中，其中，其中，m=Um=U /E/EaT（调幅度）（调幅度）（调幅度）（调幅度）第5页，本讲稿共44页 在调制过程中，电子管的瞬时板压为在调制过程中，电子管的瞬时板压为在调制过程中，电子管的瞬时板压为在调制过程中，电子管的瞬时板压为 e ea=E=Ea+U+U a（t t）cos ct=EaT 1+m cos t t +U +U a T T 1+m cos t t cos c ct (3-4)其中，其中，其中

4、，其中，U a T=EaT （表明在载波状态下，直（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流供电电压与转换得到的高频基波电压之间量的关系，量的关系，为板压利用系数）。为板压利用系数）。第6页，本讲稿共44页 在调制状态下，高频基波电压为在调制状态下，高频基波电压为 u ua a=U=U a T 1+m cos t cos cos ct 板极调幅时，放大器板极调幅时，放大器Ea变化，影响总流变化，影响总流在栅流和板流之间的分配，进而影响板流，此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，为了实现影响作用特别显著。因此，为了实现100%调幅调幅度的不失真调制

5、，在最大调制信号的一周期度的不失真调制，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中，高频放大器的工作状态都应处于过压状态。态。第7页，本讲稿共44页二、板极调幅的能量关系二、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为了简便起见，假定板调的静态调幅特性Ia1a1=f(Ea)和和Ia0=f(Ea)各是一条直线，其斜率各是一条直线，其斜率分别是分别是S1和和S0。第8页，本讲稿共44页 板极调幅关系板极调幅关系 第9页，本讲稿共44页1 1、基本关系、基本关系 由图可以看出，被调级板压和板流按同一规律由图可以看出，被调级板压和板流按同一规律由图可以看出，被调级板压

6、和板流按同一规律由图可以看出，被调级板压和板流按同一规律变化：变化：变化：变化：Ea=EaT+U+U cos t=Et=EaT(1+m cos t)t)U Ua=UaT+Ua a cos t=UaTaT(1+m cos t)Ia1a1=Ia1T+Ia a1 coscos t=Ia1T(1+m cos t)Ia0=Ia0T+Ia a0 coscos t=Ia0T(1+m cos t)第10页，本讲稿共44页 式中调幅度式中调幅度 m=Um=U /EaTaT=Ua /UaT =Ia a1 /Ia1T=Ia a0 /I/Ia0T （注意：（注意：EaT 与与UaT以及以及U 与与Ua a 之间的区之

7、间的区别与联系在于板压利用系数别与联系在于板压利用系数）第11页，本讲稿共44页由上式和图可知，在调幅峰点（由上式和图可知，在调幅峰点（cos t=1t=1瞬间）：瞬间）：瞬间）：瞬间）：E Ea maxa max=E=EaT(1+m)Ua max=UaT(1+m)(1+m)I Ia1 maxa1 max =Ia1Ta1T(1+m)Ia0 max=Ia0T(1+m)P0 max=Ea maxa max I Ia0 max =E=EaT(1+m)Ia0Ta0T(1+m)=P0T0T(1+m)2 第12页，本讲稿共44页P max max=Ia1 max Ua maxa max =I=Ia1T U

8、aTaT(1+m)2 =P=PT(1+m)2 第13页，本讲稿共44页 当当m=1m=1时：时：E Ea max=2EaT Ua max=2UaT Ia1 max=2Ia1T Ia0 max=2I=2Ia0T P0 max0 max=4P0T0T P P max=4P=4PT 第14页，本讲稿共44页 由式（由式（3-4）可知，）可知，当当coscos t=1 时，（调幅峰点）时，（调幅峰点）ea a=ea max =E =EaT（1+m）+U+U a T T（1+m）(3-24)(3-24)式（式（3-24）表明，当板压利用系数为）表明，当板压利用系数为）表明，当板压利用系数为）表明，当板压

9、利用系数为1 1时，时，EaTaT=U=U a T，在，在m=1时，则板极瞬时电压的最大时，则板极瞬时电压的最大时，则板极瞬时电压的最大时，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值等于电源电压的四倍。这是选择电子管的最大值等于电源电压的四倍。这是选择电子管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。允许板压参数的依据。允许板压参数的依据。允许板压参数的依据。第15页，本讲稿共44页2 2、调幅器的负载电阻、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，可用下式表载电阻，即调幅器的

10、负载电阻，可用下式表示：示：RM=Ea /Ia0 a0 =EaT(1+m cos(1+m cos t)/Ia0Ta0T(1+m cos t)t)=E =EaT /Ia0T =mEaT aT /mI/mIa0T =U/Ia0 =1/S0 =常数常数 （3-253-25）式（式（3-253-25）说明，在调制过程中，板极电源）说明，在调制过程中，板极电源）说明，在调制过程中，板极电源）说明，在调制过程中，板极电源的负载是恒定的。的负载是恒定的。的负载是恒定的。的负载是恒定的。第16页，本讲稿共44页3 3、板压利用系数、板压利用系数 =Ua/Ea =UaT(1+m cos t)/EaTaT(1+m

11、 cos t)=UaT/EaT =T =常数常数 (3-26)式（式（式（式（3-26）说明，在调制过程中，板压利用）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系数不变，等于载波状态时的板压利用系数（或者也可写成（或者也可写成=U=Ua a/Ea=I a1 a1R Roe/E/Ea=S1 Roe=常数）。常数）。常数）。常数）。第17页，本讲稿共44页4 4、输入、输出功率、板耗与效率、输入、输出功率、板耗与效率 （1 1）输入功率输入功率P0 P0=Ea I Ia0 a0=Ea Ea/RM M =Ea 2/R/RM M Ea 2 (2)输出功率输出功率输出功率输出功率

12、P P P=Ua a2 2/Roe =(Ea)2/Roeoe =2E Ea 2/Roe Ea 2 以上两式表明，在调制过程中，板极输以上两式表明，在调制过程中，板极输入功率和输出功率的变化与入功率和输出功率的变化与Ea的平方成正比。的平方成正比。第18页，本讲稿共44页 (3)板耗板耗P Pa Pa=P0-P Ea a 2 与与Ea的变化也是抛物线关系，在最大工的变化也是抛物线关系，在最大工作点时的板耗最大。作点时的板耗最大。（4）板极效率）板极效率 a=P/P0 =Ia1Ta1T(1+m cos(1+m cos t)UaT(1+m cos t)/Ia0Ta0T(1+m cos t)EaT(1

13、+m cos t)t)=P =PT/P0T =aT=常数。常数。第19页，本讲稿共44页（5 5）平均输入、输出功率与板耗）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板极调幅在调制信号一周期内的 平均输入功率为平均输入功率为P0平平平平=P0T（1+m2/2/2）,平均输出功率为平均输出功率为P平平=PT（1+m2/2），），平均板耗平均板耗P Pa平平=P0平平-P 平平 =（P0T-PT）（1+m2/2/2）=PaT（1+m2/2）P PaT,平均板耗大于载波点的板耗，在设计放大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器时，应使电子管的额定板耗大于Pa

14、T才行。才行。才行。才行。第20页，本讲稿共44页 由于在板极调幅时效率不变，而输出平均功由于在板极调幅时效率不变，而输出平均功由于在板极调幅时效率不变，而输出平均功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，又率却增加了，其来源是平均输入功率增加了，又率却增加了，其来源是平均输入功率增加了，又率却增加了，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由于板极直流电源供给的功率由于板极直流电源供给的功率由于板极直流电源供给的功率P0T0T=EaT Ia0T 在在在在调制过程中不变化，所以，输出功率的增加实际调制过程中不变化，所以，输出功率的增加实际调

15、制过程中不变化，所以，输出功率的增加实际调制过程中不变化，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：上是来源于调幅器，调幅器提供的功率为：上是来源于调幅器，调幅器提供的功率为：上是来源于调幅器，调幅器提供的功率为：P P =(m=(m2/2)P0T第21页，本讲稿共44页 该值乘以被调级的效率即为边带功率。这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波功率由板极直流电源供说明板极调幅时载波功率由板极直流电源供给，边带功率由调幅器供给（给，边带功率由调幅器供给（(m(m2/2)P0T a a =(m=(m2/2)P/2)PTT 边带功率，边带功率，边带功率，边带功率

16、，P P0T0T a =P=PT 载载波功率）。波功率）。第22页，本讲稿共44页三、板极调幅电路三、板极调幅电路 现以乙类板调为例，说明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。的构成，讨论相关要求。所谓乙类板调是指所谓乙类板调是指所谓乙类板调是指所谓乙类板调是指调制电压调制电压u u(t)(t)是由末是由末级工作于级工作于乙类（推挽）的调幅器提供的。调乙类（推挽）的调幅器提供的。调幅器的输出通常采用变压器耦合。幅器的输出通常采用变压器耦合。第23页，本讲稿共44页 调幅器与被调级相关电路图调幅器与被调级相关电路图 第24页，本讲稿共44页 为消除调幅变压器的直流磁

17、化，电路中接入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了隔直流电容器CM和音频阻流圈和音频阻流圈L LM。CM的作用：防止电源通过变压器次级绕阻而短的作用：防止电源通过变压器次级绕阻而短的作用：防止电源通过变压器次级绕阻而短的作用：防止电源通过变压器次级绕阻而短路，阻止路，阻止路，阻止路，阻止Ia0Ta0T从变压器次级绕组通过，能使音频电从变压器次级绕组通过，能使音频电流通过，流通过，CMM的大小应满足以下关系：的大小应满足以下关系：1/minCM RM/5第25页，本讲稿共44页 LMM的作用：的作用：是是Ia0T的通路，但对音频来说，有很大的阻的通路，但对音频来说，有很大的阻抗

18、，不会经抗，不会经LM和电源而短路，应满足：和电源而短路，应满足：minLM远远大于远远大于RM。图中图中图中图中C，为高频旁路电容，不应该过大，应考为高频旁路电容，不应该过大，应考虑它对调制信号高频分量的影响。虑它对调制信号高频分量的影响。L，为高频阻为高频阻流圈。流圈。第26页，本讲稿共44页 由图可以看出，电流由图可以看出，电流Ia0由两部分组成：由两部分组成：一部分为一部分为I Ia0T a0T，来源于直流电源；，来源于直流电源；，来源于直流电源；，来源于直流电源；另一部分为另一部分为另一部分为另一部分为iao=Ia0 cos t,来源于调制器。来源于调制器。第27页，本讲稿共44页四

19、、四极管板极与帘栅极同调四、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，称为板进行板调的同时，还要进行帘栅调，称为板帘同调。帘同调。第28页，本讲稿共44页不能单纯板调的原因：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；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，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，容易超过额定帘栅耗，否调制时帘栅流很大，容易超过额定帘栅耗，否则就得不到线性调幅和较高的板极效

20、率；则就得不到线性调幅和较高的板极效率；第29页，本讲稿共44页 三是某些四极管在高调幅的谷点（即板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，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。使调幅波产生很大的失真。第30页，本讲稿共44页 为了避免上述缺点，采用板极与帘栅极同为了避免上述缺点，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调的双重调制。帘栅极同调时调制电压按合适的比例同

21、时送至板极和帘栅极，所以板压和帘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。板压和帘栅压同步变化，其工作强度不变。第31页，本讲稿共44页实现板极与帘栅极同调的原理电路图实现板极与帘栅极同调的原理电路图实现板极与帘栅极同调的原理电路图实现板极与帘栅极同调的原理电路图第32页，本讲稿共44页自动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第33页，本讲稿共44页 自动实现帘栅调的原理是：当板压变化时，自动实现帘栅调的原理是：当板压变化时，自动实现帘栅调的原理是

22、：当板压变化时，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，而帘栅流例如板压增加，则板流增加，而帘栅流例如板压增加，则板流增加，而帘栅流例如板压增加，则板流增加，而帘栅流i i i ig2g2减小减小,阻流圈阻流圈L Lg2g2产生一个感应电压（产生一个感应电压（产生一个感应电压（产生一个感应电压（-L-Lg2g2 di di di dig2 g2/dt/dt）,阻止阻止阻止阻止i ig2g2的减小，起到提高帘栅压的作用，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，促使板流进一步加大；反之，当板压减小时，在在L L L Lg2g2上产生一个感应电压

23、上产生一个感应电压,使总的帘栅压降低，使总的帘栅压降低，使板流进一步减小。图使板流进一步减小。图3-43-43-43-4中中中中C Cg2g2为帘栅极高频为帘栅极高频旁路电容，它对音频应该有较高的阻抗旁路电容，它对音频应该有较高的阻抗第34页，本讲稿共44页五、板极调幅的设计原则五、板极调幅的设计原则 1 1、被调放大器工作状态的计算被调放大器工作状态的计算 从最大工作点入手，计算出从最大工作点入手，计算出从最大工作点入手，计算出从最大工作点入手，计算出P max max、P0 max0 max、P Pa max、Ea max、Ia1 max、I Ia0 max、Roe 、a、Egmax、Ug

24、、Ig1maxg1max、Ig0max、自给栅偏压电阻等。、自给栅偏压电阻等。、自给栅偏压电阻等。、自给栅偏压电阻等。第35页，本讲稿共44页 若调制特性为直线，则可求出直流板压和若调制特性为直线，则可求出直流板压和最大音频电压：最大音频电压：EaT=Eamax/2 =U/2 =U 因因 I Ia0 平平=Ia0 Ta0 T=Ia0 max/（1+m1+m）=Ia0 max/2 /2 (m=1),(m=1),所以所以 P Pa a 平平=Pa T （1+m1+m2/2）=Pa max a max /(1+m)/(1+m)2 （1+m1+m2/2）=3 P=3 Pa max/8 应小于所选电子管

25、的额定板耗应小于所选电子管的额定板耗PANAN。第36页，本讲稿共44页2 2、关于电子管的选择、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根据高频工作频率和最大工作点功率来选择根据高频工作频率和最大工作点功率来选择根据高频工作频率和最大工作点功率来选择电子管。当电子管。当电子管。当电子管。当m=1m=1时，在调制信号正半周峰值时，时，在调制信号正半周峰值时，时，在调制信号正半周峰值时，时，在调制信号正半周峰值时，电子管的板压将电子管的板压将电子管的板压将电子管的板压将2 2 2 2倍于载波点电压，再考虑到高倍于载波点电压，再考虑到高倍于载波点电压，再考虑到高倍于载波点电压，再考

26、虑到高频正半周峰点瞬时电压，那么电子管板极上有可频正半周峰点瞬时电压，那么电子管板极上有可频正半周峰点瞬时电压，那么电子管板极上有可频正半周峰点瞬时电压，那么电子管板极上有可能出现能出现能出现能出现4 4 4 4倍于载波点电压的瞬时电压。所以载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波电压不能选得过高，否则电子管有被击穿的危险。的危险。第37页，本讲稿共44页 电子管的选择是决定最大输出功率的因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素。当电子管的额定板压EaN 10kV 10kV 10kV 时时,可取可取Ea max 20 kV。第38页，本讲稿

27、共44页3 3、最大起始数据的确定、最大起始数据的确定 取取P max max=P T（1+m）2,amax=800-900，在板帘双重调制时，可，在板帘双重调制时，可工作于接近临界的过压或欠压，但计算时取工作于接近临界的过压或欠压，但计算时取 =界界 。第39页，本讲稿共44页4 4、调幅器的设计原则、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：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。性失真小；工作

28、稳定，不会产生寄生振荡。第40页，本讲稿共44页关于调幅器电子管的选择问题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由于要求调幅器的输出功率为P =(m2/2/2)P)P0T ，考虑到调幅变压器的效率，考虑到调幅变压器的效率B，则调幅，则调幅，则调幅，则调幅器末级电子管输出的功率器末级电子管输出的功率器末级电子管输出的功率器末级电子管输出的功率P P ，=P /B=(m2 2/2)P0T /B =m2 PT/（2a a B）（3-35）第41页，本讲稿共44页 a为被调级板极效率，一般为为被调级板极效率，一般为0.7左右；左右；大功率变压器的大功率变压器的B为为 0.9-0.98，

29、中功率变压器的，中功率变压器的B B为为 0.8-0.92，小功率变压器的，小功率变压器的 B为为 0.7-0.850.7-0.85；将将将将a a 和和B 及及及及m=1代入式（代入式（3-35），可得），可得P ，0.8 P0.8 PT ,这说明调幅管的输出功率与被调放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。大器的载波功率有同样的数量级。第42页，本讲稿共44页 为减少失真，在调制器中电压和电流的利为减少失真，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，通常取额定用率不能像高频放大器那样高，通常取额定功率功率PNN=1.5 P ，=1.5 x 0.8 PT=1.

30、2 PT ,据此据此据此据此选择电子管。通常选与被调级同类型同数量的电选择电子管。通常选与被调级同类型同数量的电选择电子管。通常选与被调级同类型同数量的电选择电子管。通常选与被调级同类型同数量的电子管（多只电子管可并联或推挽或并联推挽运行。子管（多只电子管可并联或推挽或并联推挽运行。子管（多只电子管可并联或推挽或并联推挽运行。子管（多只电子管可并联或推挽或并联推挽运行。第43页，本讲稿共44页结束语：结束语：板极调幅在大功率中短波电子管发射机中得板极调幅在大功率中短波电子管发射机中得板极调幅在大功率中短波电子管发射机中得板极调幅在大功率中短波电子管发射机中得到广泛应用，除前文涉及到的乙类板调外

31、，属于到广泛应用，除前文涉及到的乙类板调外，属于到广泛应用，除前文涉及到的乙类板调外，属于到广泛应用，除前文涉及到的乙类板调外，属于板调发射机的还有板调发射机的还有板调发射机的还有板调发射机的还有PDMPDMPDMPDM（脉宽调制）发射机、（脉宽调制）发射机、PSMPSMPSMPSM（脉冲阶梯调制）发射机、后两者只是（脉冲阶梯调制）发射机、后两者只是得到高电平音频信号的手段，不是通过逐级得到高电平音频信号的手段，不是通过逐级放大，而是通过放大，而是通过PDMPDMPDMPDM或或PSMPSM（这样处理可提高（这样处理可提高调制系统的效率），最终都要进行板极调制。调制系统的效率），最终都要进行板极调制。第44页，本讲稿共44页