Часть мощности источника . Р=Ро Р,= (1 т1)Ро

не превращается в полезную колебательную мощность и бесполезно расходуется в приборе, вызывая его разогрев. Это обстоятельство является одной из основных причин, ограничивающих возможность увеличения выходных мощностей транзисторных усилителей. В связи с этим поиски режимов работы и схем, в которых могут быть получены большие значения КПД, являются задачами весьма актуальными. Мощность Р может быть определена как среднее значение мгновенной мощности, выделяющейся в приборе:

Р=адЖ (3.58)-

где Ик и 1к - мгновенные значения напряжения на активном элементе и выходного тока. Уменьшение этой мощности ведет к увеличению КПД.

В последнее время в мощных ламповых и особенно транзисторных усилителях получают распространение нелинейные режимы, называемые ключевыми. Они характеризуются тем, что ток через нелинейный элемент протекает, когда Ик~0; когда же Ик=?0, ток к-О. В результате в соответствии с (3.58) мощность Р~0, поэтому Pi~Po и Т]~1.

Таким образом, в нелинейных режимах усиления удается получить значительно большее КПД, чем в линейных.

3.6. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЧАСТОТЫ

Под преобразованием частоты подразумевают перемещение спектра сигнала по шкале частот без изменения характера сигнала, т. е. соотношений между компонентами спектра. Для модулированных колебаний это означает изменение (повышение или понижение) несущей частоты с сохранением вида модуляции и закона изменения модулируемого параметра.

Преобразование частоты осуществляется в нелинейных или параметрических цепях. Рассмотрим преобразование частоты AM колебания

ui = f/i[l + mA:(0]cos(Oi (3.59)

с помощью вспомогательного синусоидального напряжения

U2=Uz<x>&mt (3.60);

в параметрической цепи, ток в которой определяется выражением

г=Ли2 1. (3.61)

Соотношению (3.61) соответствует схема рис. 3.20, содержащая параметрический резистивный элемент, проводимость которого

g=Au2 (3.62)

изменяется пропорционально сигналу иг.

Подставляя (3.59) и (3.60) в (3.61), получаем ток

i=AUiU2[l + mxit) ]cos 1/ cos М= -у 4 f/j t/j [ 1 +mx(t) ] X

Xcos{m + a2)t+- AUiU2[l + mx{t)]<:.os{(x)i-ix)2)i (3.63)

в виде суммы двух AM колебаний, подобных входному сигналу (3.59). На рис. 3.21а, б построены соответственно спектры входных напряжений и тока 1. Для получения AM напряжения с несущей частотой (йпр= = ft)i-©2 достаточно ток i пропустить через параллельный колебательный контур, настроенный на эту частоту; его частотная характеристика сбответствует пунктирной линии на рис. 3.216. Напряжение на таком контуре будет модулированным по амплитуде по тому же закону, что и входной сигнал (3.59):

Ивых= С/вых[ \Л-тх{Ц ] cos сопр, (3.64).

т. е. преобразование частоты произойдет без искажений. Аналогично пpoизвoдиtcя преобразование частоты ЧМ (ФМ) сигналов (см. табл. 3.1).

Рис 3.20

/- \

Рис. 3.21

Преобразование с выделением частоты ©iip=<D.i-©2 осуществляется в радиоприемных устройствах (см. рис. В.6) и во входных частях ретрансляторов радиорелейных линий (РРЛ). В выходных 78

Таблица 3.1

частях РРЛ производится восстановление входного сигнала u\{t) путем выделения суммарной частоты coiip+fi)2=fi)i.

В практических схемах преобразователей частоты используются нелинейные элементы (полупроводниковые диоды, транзисторы, лампы), работающие чаще всего в таких условиях (см. § 2.6), когда они ведут себя как параметрические, управляемые сильным сигналом. В качестве сильного сигнала используется вспомогательное гармоническое колебание (3.60), получаемое от отдельного генератора (гетеродина).

Когда напряжения (3.59) и (3.60) действуют на нелинейный преобразователь частоты с квадратичной ВАХ, ток t=ac+ai ( i-f-+ 2)+a2( i+2 i 2+ 2) имеет компоненту 2a2 i 2, подобную (3.61). Поэтому в числе других в токе содержатся такие же составляющие с частотами coi±ft)2, что и в (3.63), обеспечивающие неискаженное преобразование частоты. В общем случае аппроксимации ВАХ полиномом п-й степени компоненты частот o)i±ft)2 получаются из членов CftU с четными k, что приводит к искажениям огибающей, если п4. Так, из компоненты iaiUiUz, содержащейся в a4( i-j- 2)*, получаются составляющие частот coi±o)2 с огибающей, пропорциональной не x{t), а [l+ax(iO].

3.7. МОДУЛЯЦИЯ

АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ

Амплитудную модуляцию можно осуществлять в нелинейных и параметрических цепях. Ниже рассматриваются нелинейные модуляторы, имеющие более широкое распространение.

На рис. 3.22а изображена схема нелинейного амплитудного модулятора, в котором в качестве нелинейного элемента применя-

я 2S.