Amplitude-modulatie
Voorbeeldschakeling
AM
Servers » TechTalk » Historisch perspectief » Audio » Radio » AM » zender met voedingsspanningsmodulatie

Dit is de tweede uitvoering van onze AM zender. Deze gebruikt voedingsspanningsmodulatie, een principe die lang gebruikt werd bij broadcast (radiodiffusie)
-

-

Index modulatie
Amplitude- frekwentie- en fasemodulatie
Modulatoren en zenders





Op de vorige pagina hebben we een AM zender met één transistor besproken. Van zodra we sterker gaan moduleren stijgt de vervorming, en die is hoorbaar in de ontvanger.

Modulatie door de voedingsspanning

Bij de volgende schakeling wordt de voedingsspanning van de radiofrekwente trap gewijzigd, waardoor ook de amplitude van de draaggolf gewijzigd wordt. Deze methode werd veelvuldig gebruikt bij omroepzenders met radiobuizen.

  • Rode lijn: 24V voeding, laag verbruik, maximaal een 10-tal mA bij volle modulatie. De voedingsspanning moet ontkoppeld worden door een elko van 100µF en een polyester condensator van 100nF om storingen te onderdrukken.

  • Paarse lijn: audiosignaal die versterkt wordt en zo de voedingsspanning wordt voor de zendtrap. In rust moet de spanning 12V bedragen (±1V) om de grootste deviatie mogelijk te hebben.

  • Groene lijn: het hoogfrekwente deel, met een transistor in gemeenschappelijke emitterschakeling. De transistor 2N2222A heeft goede radio-frekwente eigenschappen, waardoor een schakeling met gemeenschappelijke basis niet nodig is.
Idealerwijze moet de HF transistor zich gedragen als weerstand (met de collectorstroom die stijgt met de aangelegde spanning). Een transistor gedraagt zich meer als stroombron, zodat de menging niet optimaal is (een efficiente menging veronderstelt een vermenigvuldiging). Een veldeffekttransistor zou hier beter op zijn plaats zijn (veel modulatoren bestaan uit een veldeffekttransistor met twee gates).

De modulator is een kleine gerecycleerde audio trap. De versterking is ingesteld op 10× (weerstandsverhouding 1kΩ/100Ω). De eindtransistoren zijn complementair maar moeten geen hoog vermogen leveren in deze schakeling.

De NPN eindtransistor van de audiotrap die het uitgangssignaal naar de massa trekt maakt het mogelijk de modulatie sterk te verminderen. Het is echter vooral de NPN transistor op de 24V lijn die stroom levert. Let ook op de bootstrap condensator van 100µF die ervoor zorgt dat de uitgangsspanning dichter naar nul volt kan. Normaal staat over de weerstand van 470Ω een licht positieve spanning, maar die kan negatief gaan dankzij de condensator.

De eerste skoopbeeld toont hier ook een faseverschil tussen het audiosignaal en het uitgangssignaal (antennesignaal), dit wordt veroorzaakt door een condensator met een te lage waarde (ontkoppeling van de emitterweerstand van 1kΩ). De modulatie verloopt echter goed.

Het effekt is zeer duidelijk op het XY skoopbeeld (trapezeumbeeld), de fasefout is hier zichtbaar als een Lissajous figuur. De fasefout is een teken dat de bandbreedte te beperkt is. De condensator (aan de eindtrap) van 1µF werd verhoogd tot 150µF: de fasefout verdween en het geluid werd veel voller.

Het volgend skoopbeeld in XY modus toont de werking van de zender met een normale modulatie (en een condensator van voldoende waarde). Er is een zachte begrenzing aanwezig waardoor de lineariteitsfouten nauwelijks hoorbaar zijn. Veel radiozenders gebruiken een dergelijke softe begrenzing om sterker te kunnen moduleren zonder dat de vervormingen hoorbaar worden.

Bij het laatste skoopbeeld is de modulator overstuurd: de zender valt nagenoeg uit aan de ene kant, terwijl er een duidelijke afplatting aanwezig is aan de andere kant. Het is echter een zachte begrenzing: weliswaar hoorbaar, maar het klinkt niet afschuwelijk.

Een modulatie van meer dan 90% kan een vervorming veroorzaken in bepaalde radiotoestellen (AM detectie door middel van een diode), zelfs al is het uitgezonden signaal perfect. Dat is ook de reden waarom men de benaming trapeze gebruikt (en geen driehoek). Veel skoopbeelden tonen een driehoek om aan te tonen hoe goed een modulator wel werkt, maar in de praktijk klingt een dergelijk signaal afgrijselijk in een omroepradio.

Men merkt ook een lichte asymmetrie in de modulatie (omhullende): de toppen van de hoge modulatie zien er normaal uit, terwijl de dalen gecomprimeerd worden. Dit wordt veroorzaakt door de niet-lineariteit van de schakeling. Hoe meer men het vermogen opvoert, hoe meer deze asymmetrie zichtbaar wordt.

Deze asymmétrie is zichtbaar zowel op de klassieke skoopbeeld als op het trapeze-beeld, maar is bij hoortesten niet merkbaar.

Met deze schakeling hebben we één nadeel van onze schakeling met een transistor opgelost (beperkte modulatie-index). Maar we hebben nog steeds een probleem: de schakeling is niet geschikt voor hogere vermogens. Maar daar komt verandering is met onze AM zender met gescheiden modulator, mixer en vermogentrap

De skoopbeelden die hier getoond worden worden hier verder uitgelegd.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's