AM modulatie : voorbeeld van een high level modulatieversterker

High level modulatieversterker

Servers » TechTalk » Historisch perspectief » Audio » Radio » AM » High level modulatieversterker

Sitemap radio

Radiozenders voor de omroep gebruikten vaak high level modulatieversterkers, dit zijn zenders waarbij het audiosignaal toegevoegd wordt aan de draaggolf in de eindtrap. Dit systeem geeft de beste modulatie (minder vervorming) en werd lange tijd gebruikt, zelfs na de productie van vermogenstransistoren omdat de buizen meer betrouwbaar waren en een "stootje" konden verdragen (blikseminslag op de antenne).

Index modulatie Amplitude modulatie Modulatoren en zenders

Rechts hebben we het principe van de high level modulator.
V1 is de RF eindtrap, het kan zowel een single ended versterker zijn of een push pull versterker (er zijn een aantal dubbele vermogenstriodes op de markt gebracht met twee anodeaansluitingen bovenaan).
V2 is de modulator zelf (audio eindtrap), hier gebruikt men bijna altijd een audio push pull versterker. Het vermogen dat deze versterker moet leveren is de helft van het vermogen van de zender zelf.

Modulatietransformator

De modulatietransformator heeft een secundaire wikkeling die met de RF hoogspanning verbonden is (doorgaans is dit een hogere spanning dan de hoogspanning voor de rest van de zender). De uitgangsspanning van de transfo staat op de RF hoogspanning als er geen modulatie is en kan variërten van 0V tot de RF spanning X 2 als de modulatie maximaal is.

De modulatietransformator is een speciale transformator met luchtspleet om niet in saturatie te gaan door de constante stroom van de RF eindtrap. Het moet dus een redelijk zware transformator zijn: de transformator bepaalt de frekwentiecaracteristiek van de zender.

High level modulatie

Deze modulatietechniek wordt high level genoemd omdat het mengen op hoog vermogen gebeurt. Dergelijke zenders werden in de omroep gebruikt omdat de geluidskwaliteit zeer goed was (rekening houdend met de beperkingen van de amplitudemodulatie).

Ook radio-amateurs gebruikten en dergelijke zender om een betere zendkwaliteit te bekomen. Radio-amateurs kochten vaak een goedkoere zender, die dan in de loop der jaren verbeterd werd. De meest gebruikte modulatie in goedkope zenders was de stuurroostermodulatie en schermroostermodulatie, maar de vervorming was hoog bij hoge modulatiediepte: er ontstond veel mengprodukten die zelfs bij radio-amateur toepassingen als storend ervaren werden.

De modulator kon eventueel gevolgd worden door een lineaire versterker die voor meer vermogen kon zorgen zonder dat de modulator zwaarder uitgevoerd moest worden.

Modulatieversterker

Op deze pagina gaan we ons concentreren op de modulatieversterker. In feite is dit een audio-versterker die een hoog audio vermogen kan leveren, maar de kwaliteit moet niet noodzakelijk hoog zijn:

In Europa is de hoogste frekwentie beperkt tot 4.5kHz (bandbreedte 9kHz), in de Verenigde Staten is de bandbreedte minder beperkt.
De dynamiek moet niet zo hoog zijn omdat er altijd ruis is en deze modulatie kan de ruis niet onderdrukken zoals bij FM.
Een lage vervorming is niet nodig omdat de diodedetectie in de normale ontvangers een vervorming van meerdere percenten veroorzaakt.

Als je een schakeling van een modulatieversterker vind, moet je die niet gebruiken om een hifi versterker te maken. Modulatieversterkers zijn trouwens allemaal mono.

We hebben eerst een dubbele triode 6SL7 als microfoonversterker. Er is een condensator van 330pF om de bandbreedte te beperken, maar zijn plaatsing is problematisch omdat de bandbreedte afhangt van de bronimpedantie. Het was beter geweest de condensator tussen beide triodes te plaatsen.

Dan hebben we een dubbele diode 6H6 (een dubbele detectiediode) die als begrenzer werkt zodat de zender niet overgemoduleerd wordt. De versterker heeft twee volume potmeters: de eerste is de normale volumeregeling en wordt eventueel aangepast aan de bron zodat er een correcte modulatie gebeurt. De tweede potmeter wordt gebruikt om het maximaal signaal dat de versterker mag leveren in te stellen.

De 6J6 is een enkelvoudige triode die een transformator stuurt om het asymmetrisch signaal om te zetten naar een symmetrisch signaal (push pull).

De drivertrap is symmetrisch uitgevoerd met een dubbele triode 6SN7 die een lager versterking maar ook een lage uitgangsimpedantie heeft en is goed geschikt als drivertrap.

De 813 is een directe verhitte beam tetrode die gebruikt werd als push pull zendbuis in radio-amateur zenders. De buis kon het maximaal toegelaten vermogen voor amateur licenties leveren en daarom was de buis zeer geliefd bij de radio-amateurs.

Om een zendvermogen van 1kW te halen had de buis een direct verhitte cathode (de gloeidraad fungeerde als cathode). De gloeidraad bestaat uit wolfram met thorium en moest helder gloeien om voldoende emissie te hebben. Bij deze hoge vermogens was een bariumcathode niet bruikbaar.

De 813 wordt hier gebruikt als audio eindtrap, met de modulatorstroom van 50mA en de hoogspanning van 2000V komt men een een dissipatie van 100W voor beide buizen, we zitten dus ruim onder de maximale dissipatie (125W voor ICAS-bedrijf [Intermittent Commercial and Amateur Service] en 100W voor CCS [Continuous Commercial Service]).

We zien dat dit geen normale audioversterker is (zelfs niet voor public address toepassingen):

Een begrenzer die de modulatiediepte beperkt (verplicht in AM zenders). In public address versterkers gebruikt men soms een compander die het signaal minder vervormt.
In hifi versterkers gebruikt men geen transformator om het symmetrisch signaal te produceren. Deze tweede transformator beperkt nog meer de eigenschappen van de versterker.
Geen tegenkoppeling, een tegenkoppeling zou trouwens enkel gebruikt kunnen worden vanaf de 6J5 triode.
De elko's hebben een zeer lage waarde, maar de brom wordt onderdrukt door de symmetrische opbouw van de eindtrappen. Intermodulatievervorming is echter mogelijk, zelfs in symmetrische trappen. Intermodulatie hoort men als de aanwezigheid van de brom in het audiosignaal zelf.

Het is dus een versterker dat je niet moet nabouwen. Zelfs op een lager vermogen is de versterker niet bedoelt voor hifi weergave. Dergelijke schakelingen werden enkel gebruikt als modulator in AM zenders. De kwaliteit van de diode detectie in de ontvanger was doorgaans zo slecht dat de mindere audiokwaliteit van de modulator geen rol speelde.

Publicités - Reklame