Känner du till grunderna i kraftförstärkare?

Med så mycket uppmärksamhet på IBOC är det lämpligt att gå tillbaka och granska de grundläggande principerna för RF-förstärkare.

Radiosändaren är en samling scener. Varje steg modifierar signalen på något sätt för att producera önskad utgång. I det första steget genererar en oscillator eller exciter den önskade driftsfrekvensen. Utsignalen från detta avsnitt höjs sedan till det angivna sändarutgångsvärdet. Denna effektökning kan ske medelst successivt större förstärkningssteg eller i vissa fall, där exciterutgången är tillräcklig, direkt till sändarens slutliga effektförstärkare (PA).

RF-signalen som överförs måste ha viss information. Vid sändning har den överförda informationen form av tal eller musik och kallas modulering. Med amplitudmodulering (AM) varieras RF-bäraren i styrka (amplitud) med en hastighet beroende på ljudets frekvens.

Bild 1. I en klass A-förstärkare flyter ingen nätström förrän nätet blir positivt. Icke-linjär drift sker när nätströmmen slutar spåra plattströmmen.

Oavsett var modulering av bäraren äger rum är det viktigt att förstärkningssteget ger en ren, linjärt förstärkt signal.


Från början

De tidigaste sändarna använde amplitudmodulering och detta har fortsatt i en eller annan form under ungefär 100 år. Det är förmodligen den enklaste moduleringsmetoden, som endast kräver förmågan att variera effektutgången i ett RF-steg genom att variera ingångsljudsignalen.

I 1930s utvecklades frekvensmodulering (FM). Det åstadkoms genom att variera frekvensen för den överförda RF-signalen i stället för amplituden. Olika metoder för att producera frekvensmodulering har utvecklats, inklusive vanliga mekaniska och fasändringssystem. Fasmodulering ger samma effekt i en FM-mottagare som frekvensmodulering.

Sändarens sista steg kan vara direkt modulerad (i AM), eller den mottar en redan modulerad RF-signal (FM). Många moderna sändningssändare använder fast tillståndsmoduler i sina effektförstärkningssteg, men det finns fortfarande ett betydande antal sändare som fortsätter att använda vakuumrör i sina sista steg. Solid-state-enheter ger avsevärd minskning av driftskostnaderna och deras användning ger möjlighet, i de flesta fall, att byta en felaktig modul på en driftssändare utan att behöva stänga av.


Känner till A, B, Cs

Det viktigaste kännetecknet för en förstärkare är linearitet. Det är scenens förmåga att förstärka alla delar med samma mängd så att alla signaler förstärks lika.

I en förstärkare av klass A flyter strömmen konstant och avbryts inte under någon del av cykeln. I en rörkonstruktion uppnås detta genom att tillhandahålla tillräcklig negativ förspänning till styrnätet för att säkerställa att det aldrig går positivt över 0V vid någon tidpunkt i cykeln.

Detta innebär att ingen nätström flyter och källan inte krävs för att producera någon drivkraft. Om exempelvis insignalen har en 30V-svängning och förspänningen är -30V, skulle nätspänningen svänga mellan -60V och 0V och ingen plattström skulle flöda.

Bild 2. När en förstärkare av klass B är kraftigt avstängd, orsakar de positiva topparna nätström och plattströmflöde i en serie halvvågspulser.

Eftersom klass A-förstärkare i sig är ineffektiva med avseende på erforderlig spänning och ström, används de inte i dag i kommersiella sändningssändare. I stället är klass B- och klass C-förstärkare vanliga eller variationer av klass B- och klass C-kretsar, till exempel en klass AB-förstärkare.

Med introduktionen av pulsvaraktighetsmodulering och digitala operativsystem har förstärkare förändrats avsevärt, men de grundläggande fakta gäller fortfarande.

Principerna för förstärkning förblir desamma oavsett om det är ett rör eller en solid-state-förstärkare. På grund av spridningen av högeffektsändare som fortfarande använder rör bör du överväga styregenskaperna för en vakuumrörförstärkare.

Figur 1 visar de dynamiska egenskaperna hos en trioderörförstärkare. Den heldragna linjen representerar plattströmmen. Korsningen mellan denna linje och den negativa nätspänningsaxeln visar avstängningspunkten vid vilken röret är så kraftigt negativt partiskt att ingen plattström flyter. När den negativa förspänningen minskar och passerar genom noll till det positiva området, ökar plattströmmen. Ju mer brant plattströmmen stiger när nätspänningen blir positiv, desto större är rörledningen. Detta styr förstärkningsfaktorn. När den överlagrade RF-spänningen appliceras på styrnätet blir förspänningen mer negativ på negativa toppar och mindre negativ på positiva toppar. Men nätet kommer aldrig att bli positivt så att ingen nätström flyter.

Skillnader i alternativ

Den största skillnaden mellan de olika klasserna av förstärkare i rörkonstruktioner är spänningsnivån som appliceras på effektförstärkarens styrnät. I klass A, eftersom plattströmmen aldrig är helt avstängd, är effektiviteten hos en förstärkare av klass A låg, ungefär 30 procent, och så är effektuttaget. Klass AB-drift uppnås genom att låta en liten mängd nätström flyta efter behov.

Vid drift av klass B ökas förspänningen på styrnätet så att plattströmmen är just vid avstängning. Den positiva delen av den applicerade signalen kommer att få plattströmmen att strömma omedelbart. Oavsett hur långt negativt nätet går, kommer plattströmmen aldrig att flyta. Denna typ av operation kräver tillräcklig signalspänning för att driva nätet positivt. Toppplattströmmen höjs och ibland använder den genomsnittliga plattströmmen två rör i push-pull-drift. Figur 2 visar driftsegenskaperna. Utgången är en serie av halvvågor med en verkningsgrad på cirka 65 procent.

Funktion i klass C är liknande förutom att styrnätet är förspänt långt förbi avskuren. Plattströmmen flyter endast med hög excitation och kan nå mättnad. Effektiviteten är hög, cirka 90 procent. Vågformen kan emellertid förvrängas dåligt vid användning av klass B och C. På grund av detta måste den korrekta belastningsimpedansen innehålla en resistiv komponent för att utveckla den erforderliga effekten. Detta är vanligtvis transmissionslinjens ingångsmotstånd.

Om du är intresserad av effektförstärkare och FM / TV-sändarutrustning är du välkommen att kontakta oss:[e-postskyddad] .

Lämna ett meddelande 

meddelande~~POS=TRUNC