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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 / E
2、aT （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
3、。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
4、（注意： 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= P T (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 co
6、st) = 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P0P0= Ea Ia0 = Ea Ea / RM
7、 = Ea 2/ R M Ea 2 (2)输出功率PP= Ua2/ Roe =(Ea )2/ Roe=2E a 2/ R oe 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PaPa = 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平均输入功率为
8、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波功率由板
9、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 /5LM的作用：
10、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，容易超过额
11、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
12、圈Lg2产生一个感应电压（- 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 = Eama
13、x /2 =U 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EaN 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
