脉宽调制发射机(1)

二、调宽脉冲的产生
脉宽调制发射机原理方块图
脉宽调制（脉持头）器 原理方块图
载波状态下，脉宽调制器输出超音频 等幅等宽的脉冲序列；在调制状态下，它 输出超音频等幅调宽的脉冲序列。
1、载波状态
超音频正弦波发生器产生的信号，经
处理变为三角波送入比较器，在载波状态 三角波与送入比较器的一个大小适当的固 定直流电压进行比较，比较器输出的是等 幅等宽的脉冲序列，脉冲持续期与脉冲重 复周期之比称为占空比或占空因数k，此时 的k= KT =0.5。
（4-1）
为了达到要求的载波电平和相应的边 带功率，无论是载波状态还是调制状态， 脉宽调制器输出的等宽或调宽脉冲序列， 都必须放大到指定的电平，即寓于等宽脉 冲序列中的直流成分恰好使高频末级板极 输出要求的载波电压，寓于调宽脉冲序列 之中的音频分量，恰好能使被调级获得 100%调幅。
三、脉宽调制发射机的分类
第四节 脉宽调制发射机
一、概述
乙类板极调幅发射机的主要缺点是设备 庞大，需要功率大、体积大、重量大的调 幅变压器和调幅阻流圈，失真来源多，整 机效率不高（主要是调制系统不高）。
脉宽调制（Purse Dutation Modulation — PDM）发射机是为克服乙类 板调板调机的缺点而开发的新的调制方式， 从20世纪70年代起在世界范围内得到广泛 应用。随着技术的不断发展，有不少脉宽
解调器应满足下列要求： （1）、对脉冲序列的基波频率成分，至少 应衰减70dB以上,对边带成分mωc t +nΩ （n>0） 一般也应衰减60dB以上,以免最后 对射频载波调制产生边带杂波。
（2）、解调器对脉冲序列的基波频率以及 边频mωc t +nΩ应有很高的输入阻抗， 以防止过大的开关电流。因此，滤波器一 般采用串联电感输入形式，滤波器输入端 并联杂散电容越小越好。
串馈PDM发射机根据调制级接地还是 被调级接地，分为：
（1）盖茨（gates）电路, 调制级接地,多用 于中波发射机中；
（2）潘太尔（PANTEL —PDM Anode Modulation System Telefunken ）电路, 被调级接地, 多用于短波发射机中。
第二类：并馈PDM发射机
在调制状态，被放大的调宽脉冲，经 低通滤波器解调后，得到含有直流成分的 音频电压，使高末级得到直流电压EaT和音 频电压uΩ(t)= UΩcosΩt的板压，进行如常的 板极调幅。
如调制信号为余弦信号，脉宽调制器
输出的调宽脉冲的瞬时占空因数k可用下式
表示：
k= KT (1+m·cosΩt) m是调幅度，m= UΩ/ EaT
以正弦调制信号、m=100%为例， 在调制信号的正半周，所有脉冲的占 空因数k都大于KT ，对应正弦调制信号的 峰点，k= Kmax=1； 在调制信号的负半周，所有脉冲的占空 因数K都小于KT ，对应正弦调制信号的谷 点，k=Kmin=0； 在调制信号一个周期中，平均占空因数 k平=KT 。
调宽脉冲序列
调制发射机已被改造为脉冲阶梯调制 （PSM）发射机，现在还在使用的脉宽调 制发射机的数量越来越少。
脉宽调制发射机信号处理的基本过程 是：将低电平的音频调制信号通过脉宽调 制器，变为重复频率为超音频的调宽脉冲 序列，经过工作于开关状态的开关放大器 （有高的效率）放大到所需的电平，再利 用一个低通滤波器（又称解调器）把调宽 脉冲序列还原为高电平的音频电压，用该 幅度足够大的音频电压，最后对高频末级 进行如常的板极调幅。
特点:调制级与被调级并联工作，要求 高压整流器输出的直流电压，与普通板调 时相同。
四、调宽脉冲波频谱分析 与
解调 器设计要求
1、 调宽脉冲波频谱分析
令载波状态的占空因数为KT，脉冲为矩形 波，重复周期为T，重复频率为1/T=fc ，则 载波状态的脉冲宽度为KTT。为简单起见， 令调制信号为uΩ(t)= cosΩt，则双沿调制时 的矩形调宽脉冲波可写为下面的形式：
在全世界范围内得到应用的PDM发射 机，按照调制级与被调级联接方式的不同， 可分为两大类。
第一类：串馈PDM发射机
特点:调制级与被调级直接耦合，串联 工作；要求高压整流器输出的直流电压， 等于调制级与被调级要求的直流高压之和， 即等于普通板调时直流高压的2倍或比2倍 稍多一些。串馈PDM发射机在全世界范围 内得到广泛应用。
严格来说，脉宽调制发射机仍然属于 板极调幅，它的高频系统与传统的板调发 射机是相同的，不同的仅是产生高电平的 音频信号的方法不是逐级电压放大与功率 放大，而是逐级对调宽脉冲进行开关放大， 因而有较高的效率。
脉宽调制发射机的一些特点，为一些 新技术（例如浮动载波调幅、高效率单边
带及梯调等）的应用创造了条件。
由式（4-2）可以看出： (1) 频谱中含有直流分量KTT； (2) 不失真的调制信号分量KTTcosΩt； (3) 脉冲序列的基波和全部谐波分量 mωc及边带分量nΩ。
频谱成分中的音频分量中，仅有Ω成分， 而无其谐波，这意味着消除了传统音频放 大器的非线性失真问题。
1、 解调器设计要求 PDM发射机中的脉冲解调器实际上是低通滤 波器，它的任务就是选择出寓于调宽脉冲 序列中的音频调制信号成分。
该脉冲系列经过开关放大器放大，再 经低通滤波器滤波（即脉冲解调器解调）， 得到高电平的直流电压，与该电压相对应， 高频末级功率放大器电子管的板极相当于 有一个板极电压EaT 。与此相应，末级高频 功率放大器输出等幅的高频振荡。
等宽脉冲序列
2、调制状态
在调制状态下，超音频三角波与送入比较 器的（固定直流电压+音频调制信号）进行 比较，比较器输出的是等幅调宽的脉冲序 列，占空因数k随着调#43;cosΩt）+
j 2 (m )
K 0
T
m1
m
· sin(mπKT )cosmωc t
j 2 (m )
K + m1n1
n
T
m
· sin(mπKT +nπ/2 )cos(mωc t +nΩt)
(4-2)
式中为脉宽调制系数，m和n是整数， j0和jn分别为 第一类0阶和n阶贝塞尔函数。