中波廣播發(fā)射技術(shù)概述

1、1中波廣播發(fā)射技術(shù)概述陳柏年陳柏年2講授提綱講授提綱1. 中波廣播的任務(wù)和基本規(guī)定中波廣播的任務(wù)和基本規(guī)定2. 廣播發(fā)射臺的組成要素廣播發(fā)射臺的組成要素3. 射頻有源器件射頻有源器件4. 調(diào)幅基本分析調(diào)幅基本分析5. 高頻功率放大器高頻功率放大器3廣播電視系統(tǒng)的基本構(gòu)成廣播電視系統(tǒng)的基本構(gòu)成三大組成部分三大組成部分：1.節(jié)目制作與播出節(jié)目制作與播出2.發(fā)送與傳輸發(fā)送與傳輸3.接收與重現(xiàn)。接收與重現(xiàn)。 4廣播電視系統(tǒng)組成部分的作用廣播電視系統(tǒng)組成部分的作用1.節(jié)目制作與播出節(jié)目制作與播出：利用必要的廣播電視設(shè)備及技術(shù)手段制作出符合標準的廣播電視節(jié)目信號，并按一定的時間順序（節(jié)目表）將其播出到發(fā)送

2、傳輸端。2.發(fā)送與傳輸發(fā)送與傳輸：將廣播電視節(jié)目信號進行一定的技術(shù)處理（如編碼、調(diào)制等）后，經(jīng)過某種傳輸方式（如地面射頻傳輸、衛(wèi)星廣播、有線傳輸?shù)龋﹤魉偷浇邮斩恕?.接收與重現(xiàn)接收與重現(xiàn)：接收廣播電視節(jié)目信號，并對其進行必要的處理和變換，最終還原成圖像及聲音。 5廣播的兩層含義廣播的兩層含義 廣播（廣播（Broadcasting） ：一種“定點發(fā)定點發(fā)送、群點接收送、群點接收”的通信方式。 泛指：泛指：通過無線電波或有線系統(tǒng)向廣大聽眾或觀眾傳送節(jié)目的過程，按照傳送的信息形式，可分為聲音廣播，電視廣播和數(shù)據(jù)廣播。 特指：特指：聲音廣播聲音廣播-廣播電臺向廣大聽眾進行的節(jié)目傳送過程。6無線廣播電視

3、節(jié)目覆蓋網(wǎng)無線廣播電視節(jié)目覆蓋網(wǎng) 發(fā)射臺：發(fā)射臺：完成廣播電視節(jié)目的發(fā)射完成廣播電視節(jié)目的發(fā)射任務(wù)的技術(shù)設(shè)施任務(wù)的技術(shù)設(shè)施。 分類：調(diào)幅廣播調(diào)幅廣播(AM)發(fā)射臺發(fā)射臺、調(diào)頻調(diào)頻廣播廣播(FM)發(fā)射臺發(fā)射臺和電視電視(TV)廣播發(fā)廣播發(fā)射臺射臺 它們共同組成我國無線廣播電視覆蓋網(wǎng)。7地面無線電波開路傳輸?shù)孛鏌o線電波開路傳輸1.調(diào)幅中、短波廣播調(diào)幅中、短波廣播：中波（MF）廣播頻率526.51605.5kHz（120頻道），短波廣播頻率5.9526.1MHz，每套節(jié)目的帶寬為 4.5kHz，有天波和地波兩種傳播方式。2.調(diào)頻廣播調(diào)頻廣播：頻率VHF頻段87108MHz，共210個頻道，空間波直線

4、傳播（視距）。3.VHF/UHF電視廣播電視廣播：每個頻道帶寬是8MHz。在VHF和UHF頻段，我國共安排了68個頻道（DS-1到DS-68），但目前只使用了47個頻道?？臻g波直線傳播（視距） 。8極化（極化（PolarizationPolarization）極化：極化：電磁波在空間傳播時，其電場強度方向相對電磁波在空間傳播時，其電場強度方向相對地面按一定規(guī)律變化的現(xiàn)象。地面按一定規(guī)律變化的現(xiàn)象。極化方式極化方式：1.線極化線極化垂直極化水平極化2.圓極化圓極化左旋極化右旋極化接收天線的架設(shè)除指向、頻段、阻抗匹配外，還必須極化匹配。9廣播電視波段（頻段）劃分廣播電視波段（頻段）劃分 中波中波（

5、中頻）526.5kHz（570m）至1605.5kHz（187m），用于對國內(nèi)的聲音廣對國內(nèi)的聲音廣播。播。 短波短波（高頻）2.3MHz（130m）至26.1MHz（11.5m），主要用于對國外的聲對國外的聲音廣播。音廣播。 微波微波用于傳輸節(jié)目和進行衛(wèi)星廣播。傳輸節(jié)目和進行衛(wèi)星廣播?？煞譃樘馗哳l（分米波）、超高頻（厘米波）、極高頻（毫米波）。衛(wèi)星廣播通常使用C波段（3.96.2GHz）和Ku波段(11.712.2GHz)。 10中短波段電波的傳播特點中短波段電波的傳播特點 1、中波：、中波：白天主要由地波傳播白天主要由地波傳播。晚間晚間D層消失，天波由層消失，天波由E電離層電離層反射可傳到

6、較遠距反射可傳到較遠距離離。 鐵塔高度通常為四分之一波長四分之一波長，即幾十米至一百多米，所輻射的地波約可傳播可傳播200公里公里。 2、短波：、短波：主要由天波傳播主要由天波傳播。（F2電離層）電離層） 由于電離層的電離程度和位置高度變化，傳播不穩(wěn)定，收聽的信號忽強忽弱，稱為衰落現(xiàn)象衰落現(xiàn)象。 短波廣播的發(fā)射天線尺寸比中波要短小得多，發(fā)射機的功率也可以小得多。 靠天波傳播的距離很遠，可達上萬公里可達上萬公里。 11中波廣播的基本規(guī)定中波廣播的基本規(guī)定 1、頻率范圍、頻率范圍：按照GB201780的規(guī)定為526.51606.5KHz 2、發(fā)送方式、發(fā)送方式：地面波 3、頻道間隔、頻道間隔：兩個

7、相連頻道標稱頻率為9KHz 4、標稱頻率、標稱頻率：按照GB201780的規(guī)定共有120個編號的標稱頻率。如江蘇人民廣播電臺使用的中波廣播標稱頻率為585KHZ（7號）、702KHZ（20號）、1314KHZ（88號）和1413KHZ（99號）12中波廣播基本規(guī)定中波廣播基本規(guī)定 5、發(fā)射帶寬：、發(fā)射帶寬：按照GB201780的規(guī)定。使用531KHZ（1號標稱頻率）時為+4.5KHz ；使用5401593KHz（2號至119號標稱頻率）時為+10KHZ；使用1602KHz（120號標稱頻率）時為+4.5 6 、射率保護率：、射率保護率：為保證得到滿意的收聽質(zhì)量所需要的欲收信號場強與干擾信號場強

8、的最小比值對同頻為26dB；對鄰頻（9KHz間隔）為5dB。 7、載頻頻率偏差允許限度、載頻頻率偏差允許限度：10Hz 8、同步廣播網(wǎng)頻率同步制相鄰電臺允許頻偏、同步廣播網(wǎng)頻率同步制相鄰電臺允許頻偏0.015Hz13短波廣播基本規(guī)定短波廣播基本規(guī)定 1.頻率范圍頻率范圍 2.326.1 MHz（130.4m11.49m） 2.發(fā)射方式發(fā)射方式 空間 3.頻道間隔頻道間隔 雙邊帶10 kHz，單邊帶5 kHz 4.標稱頻率標稱頻率 5 kHz的整數(shù)倍 5.發(fā)射帶寬發(fā)射帶寬 雙邊帶9 kHz，單邊帶4.5 kHz 6.動態(tài)壓縮動態(tài)壓縮 處理后的動態(tài)范圍 20 dB14廣播發(fā)送技術(shù) 廣播發(fā)送技術(shù)廣播

9、發(fā)送技術(shù)：關(guān)于廣播節(jié)目發(fā)送系統(tǒng)和設(shè)備的技術(shù)。 廣播發(fā)送設(shè)備廣播發(fā)送設(shè)備：完成運載音頻信息的一種工具，是廣播電視系統(tǒng)的一個重要組成部分。 廣播發(fā)送系統(tǒng)廣播發(fā)送系統(tǒng)：完成音頻信息轉(zhuǎn)換為空間電磁波的工作系統(tǒng)。 廣播發(fā)射臺的首要任務(wù)廣播發(fā)射臺的首要任務(wù)：把要傳送的音頻信號通過一定的方式調(diào)制在載波上，并放大到額定的功率，然后利用天線以電磁波的方式發(fā)射出去，在一定的覆蓋范圍內(nèi)利用接收機就可以收聽到聲音廣播。15廣播發(fā)射臺的組成框圖 16發(fā)射臺的基本任務(wù)發(fā)射臺的基本任務(wù)1.產(chǎn)生高頻振蕩激勵電能產(chǎn)生高頻振蕩激勵電能, 由高頻振蕩器產(chǎn)生高頻電流或電壓；2.控制高頻振蕩電能控制高頻振蕩電能, 用傳送的節(jié)目信號（基

10、帶信號）去調(diào)制高頻振蕩，使高頻電能按所傳送信號的變化而變化；3.將受控高頻振蕩電能轉(zhuǎn)換為空間電磁波將受控高頻振蕩電能轉(zhuǎn)換為空間電磁波，由天線向空間發(fā)射。17廣播發(fā)射臺組成和工作過程 組成組成：發(fā)射機（中、短波調(diào)幅廣播發(fā)射機）、天饋線系統(tǒng)、電源設(shè)備和其他輔助設(shè)備等。 過程過程：從廣播電臺送來的節(jié)目信號，經(jīng)線路放大器送到主用發(fā)射機，發(fā)射機將節(jié)目信號放大、調(diào)制變?yōu)殡姶挪?，從天線發(fā)射出去。發(fā)射臺所需的電能由電網(wǎng)電源提供。為了保證在發(fā)生故障或停電時不致中斷電波的發(fā)射，發(fā)射臺的關(guān)鍵設(shè)備或部件設(shè)有備份。 18中、短波廣播發(fā)射臺的構(gòu)成中、短波廣播發(fā)射臺的構(gòu)成 1 1、發(fā)射機、發(fā)射機：用音頻信號對載波進行調(diào)幅，

11、并將調(diào)幅波放大到額定的功率電平的裝置。 2 2、饋線、饋線：將發(fā)射機輸出的已調(diào)制的高頻電流送到天線上去的裝置。阻抗匹配由調(diào)配網(wǎng)絡(luò)調(diào)配網(wǎng)絡(luò)完成。 3 3、天線、天線：將饋線送來的已調(diào)高頻電流轉(zhuǎn)換為無線電波并輻射到空間去的設(shè)備。 4 4、控制臺、控制臺：a.將被傳送的信號切換到發(fā)射機的輸入端；b.對發(fā)射機進行開、關(guān)機等主要操作；c.對發(fā)射機主要工作狀態(tài)和播出質(zhì)量進行監(jiān)測。 5 5、配電裝置、配電裝置：向各種設(shè)備不間斷供電。 6、輔助設(shè)備、輔助設(shè)備：包括冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)、假負載假負載和調(diào)試檢測設(shè)備調(diào)試檢測設(shè)備等。 19中波廣播發(fā)送設(shè)備的特點中波廣播發(fā)送設(shè)備的特點 1、高效率高效率：高效率不僅關(guān)系到能

12、源節(jié)省，而且關(guān)系發(fā)射機的可靠性的提高。 2、屏調(diào)幅方式、屏調(diào)幅方式：屏極調(diào)幅電路構(gòu)成簡單，工作穩(wěn)定，易于維護調(diào)整，且直流電壓低，效率略高。 3、強制冷卻、強制冷卻：主要有蒸發(fā)冷和風冷。 4、系統(tǒng)繁復(fù)、系統(tǒng)繁復(fù)：為了發(fā)送設(shè)備達到大功率和高可靠性的要求。保證安全優(yōu)質(zhì)播出。一般發(fā)射臺均設(shè)有十分繁復(fù)的系統(tǒng)。如有主備機倒換系統(tǒng)。故障越限報警系統(tǒng)。電網(wǎng)自動倒換系統(tǒng)等。20中波發(fā)射臺系統(tǒng)簡圖中波發(fā)射臺系統(tǒng)簡圖音頻切換器音頻處理器音頻分配器電子管發(fā)射機全固態(tài)PDM 發(fā)射機功放手動切換器AM接收機巡回監(jiān)聽控制器32路音頻監(jiān)測器顯示器取樣整流衛(wèi)星接收機微波接收機光接收機標頻MFS （1）標頻MFS （2）SG-1

13、輸出 （1）SG-1輸出 （2）音頻處理器調(diào)配網(wǎng)絡(luò)9kHz9kHz去各主發(fā)射機去各備發(fā)射機饋線信號系統(tǒng)發(fā)射系統(tǒng)同步激勵器系統(tǒng)監(jiān)聽系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)調(diào)幅度音頻21主要組成設(shè)備和系統(tǒng) 一、發(fā)射臺的核心設(shè)備一、發(fā)射臺的核心設(shè)備-發(fā)射機發(fā)射機 廣播發(fā)射機是用被傳送的音頻信號對其載波進行調(diào)幅，并放大到額定功率電平的設(shè)備。有專門用于中波廣播和短波廣播的發(fā)射機。 二、天饋線系統(tǒng)二、天饋線系統(tǒng) 饋線是將發(fā)射機輸出的已調(diào)制的高頻電流送到天線上去的裝置。天線則是將已調(diào)制的高頻電流的能量轉(zhuǎn)換成電磁波的形式輻射出去的設(shè)備。為了使天線輸入阻抗與饋線阻抗相匹配，在天饋線之間一般裝有調(diào)配裝置。22主要組成設(shè)備和系統(tǒng) 三、輔助設(shè)備

14、三、輔助設(shè)備 1.冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)：發(fā)射機的功率放大管的耗散功率很大，特別是板極耗散功率最大。為了使發(fā)射機工作正常，就必須采用各種強制冷卻方式使耗散功率產(chǎn)生的熱量盡快散發(fā)掉。通常采用的冷卻方式有風冷、水冷、蒸發(fā)冷卻，或幾者兼而有之。 2.假負載假負載：當發(fā)射機需要調(diào)整和功率計需要校正時，它能為發(fā)射機提供一個標準的負載電阻，并能承受發(fā)射機送來的全部功率。 3.調(diào)試監(jiān)測設(shè)備調(diào)試監(jiān)測設(shè)備：供測試發(fā)送設(shè)備技術(shù)指標的專用設(shè)備和供監(jiān)聽、監(jiān)測發(fā)射機工作狀態(tài)的設(shè)備。 23主要組成設(shè)備和系統(tǒng) 四、控制臺四、控制臺 在有人職守的發(fā)射臺一般都設(shè)有控制臺，控制臺的主要作用是：1.切換被傳送的信號到發(fā)射機的輸入端；2.

15、對發(fā)射機進行開、關(guān)機等主要操作；3.對發(fā)射機主要工作狀態(tài)和運行質(zhì)量進行監(jiān)測。 五、配電裝置五、配電裝置 為了不間斷地向各種設(shè)備供電，發(fā)射臺一般都有兩路電源，用一備一，并設(shè)有配電裝置。24調(diào)幅廣播發(fā)射機的類型 1、低電平調(diào)幅發(fā)射機、低電平調(diào)幅發(fā)射機：有柵極調(diào)幅、簾柵極調(diào)幅、抑制柵極調(diào)幅 和自動板極調(diào)幅四種方式。其特點是信號在低電平級進行調(diào)幅， 整機效率低，電聲指標差，現(xiàn)已被淘汰不用。 2、乙類板極調(diào)幅發(fā)射機、乙類板極調(diào)幅發(fā)射機 3、脈寬調(diào)制（、脈寬調(diào)制（PDM）式調(diào)幅發(fā)射機）式調(diào)幅發(fā)射機 4、脈沖階梯調(diào)制（、脈沖階梯調(diào)制（PSM）式調(diào)幅發(fā)射機）式調(diào)幅發(fā)射機 5、數(shù)字調(diào)幅式廣播發(fā)射機、數(shù)字調(diào)幅式廣

16、播發(fā)射機25調(diào)幅發(fā)射機的運行技術(shù)指標調(diào)幅發(fā)射機的運行技術(shù)指標 中波廣播發(fā)射機的運行技術(shù)指標，主要應(yīng)符合GY 32-84調(diào)幅廣播發(fā)射機運行技術(shù)指標等級調(diào)幅廣播發(fā)射機運行技術(shù)指標等級的要求,并按GY 31-84調(diào)幅廣播發(fā)射機運行調(diào)幅廣播發(fā)射機運行技術(shù)指標測量方法技術(shù)指標測量方法進行實際測量。 運行技術(shù)指標的完整測量包括載波輸出功率、載波輸出功率、總效率、載波頻率容差、調(diào)幅度、正負調(diào)幅不總效率、載波頻率容差、調(diào)幅度、正負調(diào)幅不對稱度、載波跌落、噪聲電平、振幅頻率特性、對稱度、載波跌落、噪聲電平、振幅頻率特性、諧波失真、高放穩(wěn)定性、可靠性實驗諧波失真、高放穩(wěn)定性、可靠性實驗等多項，可參照上述標準。26

17、中波廣播發(fā)射系統(tǒng)的主要技術(shù)指標中波廣播發(fā)射系統(tǒng)的主要技術(shù)指標 1、額定輸出功率、額定輸出功率：指發(fā)射機在無調(diào)制情況下，送至饋線上的原設(shè)計規(guī)定的載波功率。 2、整機效率、整機效率：發(fā)射機通常要給出兩種情況下的整機效率。發(fā)射機不加調(diào)制時，輸出的載波功率與整機總輸入功率之比的整機效率。當發(fā)射機的調(diào)制度為m時輸出的平均功率與總輸入功率之比是調(diào)制度為m時的整機功率。 3 、失真度：、失真度：失真度是反映發(fā)射機輸出的射頻包絡(luò)非線性失真的指標。常用不同頻率的單音送給發(fā)射機進行調(diào)制，然后檢波出包絡(luò)進行測量。K=（高次諧波的均方根值）/基波有效值27中波廣播發(fā)射系統(tǒng)的主要技術(shù)指標中波廣播發(fā)射系統(tǒng)的主要技術(shù)指標

18、4、噪聲電平、噪聲電平：噪聲電平是指不加調(diào)制時和調(diào)制度m=1時，從發(fā)射機輸出端分別檢波出來的噪聲電壓與音頻電壓之比，用分貝表示。 5、頻率響應(yīng)、頻率響應(yīng)：它是指調(diào)制度m=0.5 時，在規(guī)定音頻范圍內(nèi)。以1KHz的信號電平作為基準的發(fā)射機輸出的音頻響應(yīng),用分貝表示。 6、載波跌落、載波跌落：它是指調(diào)制度m=0變到m=1時發(fā)射機載波電壓下跌的百分數(shù)度之差異。28中波廣播發(fā)射系統(tǒng)的主要技術(shù)指標中波廣播發(fā)射系統(tǒng)的主要技術(shù)指標 7、調(diào)幅度不對稱性、調(diào)幅度不對稱性：指調(diào)制號信號為正弦波時，發(fā)射機輸出射頻包絡(luò)正負半周調(diào)幅度之差異。 8、附加幅射、附加幅射：指發(fā)射機產(chǎn)生規(guī)定頻帶之外的幅射。通常包括諧波輻射、寄

19、生輻射和遠離所需頻帶的不需要的互調(diào)產(chǎn)物。 9、頻率穩(wěn)定度、頻率穩(wěn)定度：指發(fā)射機保持原設(shè)計工作頻率的能力，且取決于振蕩器的頻率穩(wěn)定度。29小結(jié)小結(jié) 一、信息的傳輸和處理是無線電技術(shù)的首要任務(wù)。無線電通信是利用電磁波來傳遞信息的。一個完整的通信系統(tǒng)是由信號源、發(fā)送設(shè)備、傳輸設(shè)備和接收裝置五個部分組成五個部分組成。 二、無線電廣播是無線電通信的典型應(yīng)用之一。無線電廣播通信系統(tǒng)可概括為發(fā)射裝置。接收裝置和傳輸媒質(zhì)所組成。廣播發(fā)送設(shè)備的任務(wù)廣播發(fā)送設(shè)備的任務(wù)是把欲傳送的信息調(diào)制在載波上。經(jīng)天線以電磁波的形式輻射出去。調(diào)制的過程是在發(fā)送設(shè)備中完成的；廣播接收設(shè)備的任務(wù)是選出天線接收的信號加以放大。還原成原

20、來的信息。解調(diào)的過程是在接收設(shè)備中完成。30小結(jié)小結(jié) 三、廣播作為一種特殊形式的通信有其自身的特點。從功率等級、調(diào)制方式、工作頻段和工作條件等角度?？蓪β曇魪V播發(fā)送設(shè)備進行不同的分類。中波廣播的基本規(guī)定是中波廣播發(fā)中波廣播的基本規(guī)定是中波廣播發(fā)射設(shè)備的工作準則射設(shè)備的工作準則。 廣播播出通路廣播播出通路可分為直播通路和轉(zhuǎn)播通路。 四、發(fā)射臺的基本任務(wù)發(fā)射臺的基本任務(wù)：產(chǎn)生高頻振蕩電能，控制高頻振蕩電能，將已調(diào)的高頻振蕩電能轉(zhuǎn)換為空間電磁波。 發(fā)射臺的構(gòu)成要素有線路設(shè)備、發(fā)射設(shè)備、天線設(shè)備、電源設(shè)備、機房設(shè)備、遙控設(shè)備等。31小結(jié)小結(jié) 五、中波廣播發(fā)送設(shè)備的基本特點中波廣播發(fā)送設(shè)備的基本特點是：

21、高效率、屏調(diào)幅方式、強制冷卻和系統(tǒng)繁復(fù)。 主要技術(shù)指標主要技術(shù)指標有：額定輸出功率、整機效率、失真度、噪聲電平、頻率響應(yīng)、載波跌落、調(diào)幅度不對稱性、附加輻射和頻率穩(wěn)定度。 六、中波廣播發(fā)射機的基本組成有五大部分中波廣播發(fā)射機的基本組成有五大部分：高頻部分、低頻部分、電源部分和控制部分。32射頻有源器件 發(fā)送設(shè)備所使用的有源器件： 發(fā)射電子管 高頻晶體管 雙極性BJT 場效應(yīng)管FET 工作原理與低頻有源器件基本等同，但具有自身的特點。 著重了解高頻特性。33電子管的三個主要電極電子管的三個主要電極1.陰極（陰極（k）：加熱產(chǎn)生電子發(fā)射，作用相當于晶體管的發(fā)射極（晶體管的發(fā)射極（e）或場效應(yīng)管的源

22、極場效應(yīng)管的源極（s）。2.柵極（柵極（g）：加有負的控制電壓，影響陰極附近的電場分布，從而有效控制陽極電流，作用相當于晶體管的基極（晶體管的基極（b）或場效應(yīng)管的場效應(yīng)管的柵極（柵極（g）。3.陽極（陽極（a）：加有極高的正電壓，與柵壓共同內(nèi)正常工作所需的電場分布，收集來自陰極絕大部分的電子，作用相當于晶體管的集電晶體管的集電極（極（c）或場效應(yīng)管的漏極（場效應(yīng)管的漏極（d）。34發(fā)射電子管 三種熱電子發(fā)射陰極：純鎢陰極碳化敷釷鎢陰極氧化物陰極35三極管的構(gòu)造及符號 三個電極三個電極1. 陰極：發(fā)射電子2. 板極：收集電子3. 柵極：控制板流36廣播電視發(fā)射電子管的陰極 類型類型：所用的電子

23、管除百千瓦級以上的管子仍用鎢陰極外。其它都采用碳化敷釷鎢陰極和氧化物陰極。 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：由于工作在高電壓大電流的情況下，所以對陰極的電極結(jié)構(gòu)要有特殊要求。通常碳化針鎢陰極采用籠形結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(如FU113F)和P形結(jié)構(gòu)(FU23S)，純鎢陰極多采用籠形結(jié)構(gòu)。也有少數(shù)采用螺旋結(jié)構(gòu)(如FU500F和FU5S)。 加熱方式加熱方式：千瓦以上的發(fā)射管因為要求陰極發(fā)射電流大，一般都采用直熱式陰極，為了提高發(fā)射效率有時也采用傍熱式陰極。氧化物陰極都是采用傍熱式。37發(fā)射電子管的柵極 作用作用：離陰極較近，它的電位對陰極附近的電場有很強的影響，柵極上的電壓能對板流起控制作用，而這柵極上的電壓能對板流起控制作

24、用，而這種控制作用又遠遠大于板極電壓對板流的控制作用種控制作用又遠遠大于板極電壓對板流的控制作用。柵極是決定電子管性能和各項指標(放大量、直線性等)的關(guān)鍵電極。 形狀形狀：總是做成柵欄形，用金屬絲編制成：柵網(wǎng)狀或繞成螺旋狀，大功率發(fā)射管的柵極常做成籠形網(wǎng)狀。 特點特點：大功率發(fā)射管的陰極發(fā)射電流較大，溫度很高。由于位于陰極附近，會從陰極得到相當大的附加熱量。柵極由于熱發(fā)射或二次電子發(fā)射，在柵路中將產(chǎn)生反向柵流，反向柵流的負阻效應(yīng)將破壞電子管的正常工作。38發(fā)射電子管的板極 作用作用：與其他電極一起建立發(fā)射管正常工作所必須的電場分布，收集從陰極發(fā)射出來的絕大部分電子，并構(gòu)成輸出回路的一部分。 特

25、點特點：在發(fā)射管工作時，由于電于轟擊和及熱輻射，在板極上產(chǎn)生大量熱能，如何保證電子管工作中所產(chǎn)生的總耗散功率能及時地、安全地散發(fā)出去是一個非常重要的問題。隨著發(fā)射管輸出功率的不斷增大及由于提高工作頻率要求縮小電極尺寸，就必須相應(yīng)提高板極的耗散功率密度。通常發(fā)射管板極的耗散功率密度是每平方厘米有幾十瓦到幾百瓦，這樣大的功率密度靠采用自然輻射或傳導的冷卻方式(自然冷卻方式)已遠不能勝任，因此，除了小功率發(fā)射管外，在發(fā)射管中總是采用強制冷卻。 39發(fā)射電子管的極限參量 額定板耗額定板耗PaM：取決于板極的尺寸、形狀、所用材料及冷卻方式等。 極限柵耗極限柵耗Pg1max：決定于柵絲的粗細、密繞程度和所

26、用的材料。由于發(fā)射管往往工作于柵流較大的狀態(tài)，因此柵極上的損耗功率不可忽視。 最大簾柵耗最大簾柵耗Pg2max：簾柵壓必須在加板壓的同時或之后才能加上。在調(diào)整放大器時板極回路應(yīng)絕對避免開路。 極限板壓極限板壓Eamax ：在高頻放大器和振蕩器中，板壓的瞬時最大值接近于直流板壓的兩倍。在板極調(diào)幅中板壓的瞬時最大值，接近直流板壓的四倍。 最高使用頻率最高使用頻率fmax ：當工作頻率遠低于最高使用頻率時，發(fā)射管可在極限板壓下工作。當工作頻率接近最高使用頻率時，必須降低板壓使用，可參考手冊中給定的數(shù)值。 40發(fā)射管的額定輸出功率 發(fā)射管的額定輸出功率是電子管的一個重要參數(shù)。 輸出功率不是只決定于電子

27、管本身，在很大程度上還取決于管外電路的設(shè)計，設(shè)計得好，效率就高，對于同樣的輸入自然就有較大的輸出。電子管制造廠只能肯定發(fā)射管本身所能經(jīng)得起的消耗功率，而無法確定設(shè)計者究竟能從管中取出多大的功率。 嚴格說來，所謂“額定輸出功率”只是一個參考值，既不是最佳值，也不是最大值，也不能作為一個極限參量。 盡管如此，電子管手冊中所給出的電子管額定輸出功率，還是有一定參考價值的。當已知發(fā)射機的輸出功率，進行設(shè)計選管時，它是最初的參考依據(jù)。41電子管的微變參數(shù) 微變跨導S 微變內(nèi)阻Ri 放大系數(shù)42發(fā)射管在使用和維護中的注意事項 1、燈絲電壓 燈絲電壓要求穩(wěn)定在額定值使用。過高或過低使用，對機器的穩(wěn)定和管子的

28、使用壽命都是不利的。一般允許燈絲電壓變化范圍為5%，但如果能把變化范圍控制在1%使用，對延長電子管的壽命是有利的。 采用直流供電的燈絲電源，應(yīng)定期倒換燈絲電壓極性。 對經(jīng)過長期使用且陰流下降的發(fā)射管，適當提高其燈絲電壓可以使電子管繼續(xù)工作一段時間。432、板、柵電壓的加法發(fā)射管的板壓、柵壓不允許超過極限參數(shù)使用。一般板壓5kV以上的發(fā)射管，應(yīng)采取平滑漸升或分段加壓；開始加壓的數(shù)值，不應(yīng)超過正常值的60%。 各類發(fā)射管都不允許超過電子管手冊中所規(guī)定的板耗和柵耗功率的極限斂據(jù)運用。一般情況下，使用在規(guī)定值的80%以下為宜。443 、電源通斷要求 （1）首先開啟全部冷卻系統(tǒng)并檢查是否正常。 （2）接

29、入燈絲電壓，凡是燈絲電流大于20A的發(fā)射管，都應(yīng)有調(diào)壓裝置，以便平滑升壓或分段加燈絲電壓?；蛘卟捎孟鄳?yīng)的限流設(shè)備，使啟動時的燈絲電流不超過額定值的150。 （3）接入柵壓。 （4）接入板壓。 （5）接入簾柵壓。 （6）接入激勵和調(diào)制電壓。 切斷各極電源時，應(yīng)按相反順序進行。此外，必須在燈絲電流斷開1020分鐘后，方可關(guān)閉冷卻系統(tǒng)電源。454 、板極限流保護 當發(fā)射管出現(xiàn)打火、閃爍現(xiàn)象或偏壓電阻燒壞等故障時，板流急劇增大，為阻止發(fā)射管板極電流的無限增大、以保護發(fā)射管和回路元件，需在板極直流供電電路中串接限流電阻。 大功率發(fā)射管的板極電路上，最好裝有保險，以便出現(xiàn)過流現(xiàn)象時，保護電子管。保險熔斷電

30、流一般不應(yīng)大于板極實際最大工作電流的23倍。46保護裝置 5 、過流保護裝置 發(fā)射管的陰極回路上應(yīng)串聯(lián)直流過荷繼電器，當電流超過額定位，立即斷開高壓，以保護電子管和設(shè)備。 6 、過熱保護裝置 發(fā)射管由于出現(xiàn)閃爍、打火和各種偶然因素，如天線打火、機器失諧、寄生振蕩、操作不當?shù)痊F(xiàn)象，會使板極耗散功率增加或冷卻系統(tǒng)缺水都能導致板極過熱，甚至燒壞電子管。因此需加過熱保護裝置。47雙極型晶體管 雙極晶體管（BJT）電流放大能力頻率特性 截止頻率截止頻率f：隨工作頻率的提高，晶體管的共發(fā)短路電流放大系數(shù)降低到0的 0.707時，所對應(yīng)的頻率。 特征頻率特征頻率fT：共發(fā)短路電流放大系數(shù)=1時所對應(yīng)的頻率。

31、48特征頻率fT 不僅反映了電流放大系數(shù)隨信號頻率升高而下降的問題，而且也反映晶體管靜態(tài)工作點（Ic和Uce）的變化問題，即晶體管的運用范圍問題。 晶體管高頻功率放大器的輸出功率和功率增益的大小及線性運用情況都與fT有關(guān)。 fT是晶體管在高頻工作時能夠全面反映高頻放大系數(shù)的一個綜合參數(shù)。49等fT曲線族 在Q點(ICQ,UCQ)fT最大。 在低電壓小電流區(qū)，低電壓大電流區(qū)，高壓大電流區(qū)，高壓小電流區(qū)，fT下降都非常顯著。50二次擊穿特性當Uce上升到B點時，集電極發(fā)生雪崩擊穿（一次擊穿）。經(jīng)過一短暫的時間后，電壓會突然減小到E點。同時，電流急驟增大。如果沒有適當?shù)谋Ｗo措施，電流將繼續(xù)增大到F點

32、，從而會造成晶體管永久性損壞。晶體管的二次擊穿晶體管的二次擊穿：從高電壓小電流向低電壓大電流躍變，并伴隨著電流急驟增大的現(xiàn)象。A、B、C三點分別稱為負、零、正偏壓二次擊穿的觸發(fā)點（臨界點）。A、B、C連線就是二次擊穿的功耗線，即PSB曲線.51防止二次擊穿的主要措施 （1）盡量減少晶體管芯片和晶體管內(nèi)的缺陷，減少結(jié)表面電場和電位分布的不均勻性； （2）采取發(fā)射集鎮(zhèn)流電阻，限制晶體管發(fā)射極電流的增加。 （3）采取箝位穩(wěn)壓的方法。 （4）改善晶體管的散熱條件，提高抗二次擊穿的能力。52場效應(yīng)管FET優(yōu)點 a. 依靠多數(shù)載流子工作的器件，這使它沒有少子存儲效應(yīng)，適用于高頻和高速工作，具有負的電流溫度

33、系數(shù)，可以避免熱崩和熱不穩(wěn)定性二次擊穿等。 b. 輸入阻抗高，使輸入電路功耗小，便于級間直接耦合。 c. 制造工藝相對比較簡單。 53使用MOSFET應(yīng)注意的問題 注意漏源極之間的電壓uds，漏級電流id，柵源極間的電壓uGS，耗散功率Pcm等數(shù)值都不能超過最大允許值。 要特別注意對柵極的保護，尤其是MOSFET，它的輸入電阻非常高，柵極如果感應(yīng)有電荷，就很難釋放掉，電荷的積累就會使電壓升高。特別是極間電容比較小的管，少量的電荷就足以能產(chǎn)生擊穿管子的高電壓。 為了避免這種情況，關(guān)鍵不能讓柵極懸空不能讓柵極懸空，要在柵源極之間保持直流通路，即使不用時也要用金屬線將三個電極短路。焊接時，應(yīng)把烙鐵的

34、電源斷開，再去焊柵極，以免交流感應(yīng)將柵極擊穿。54高頻大功率管的散熱 散熱設(shè)計的基本任務(wù)散熱設(shè)計的基本任務(wù)：根據(jù)傳熱學的基本原理，為器件設(shè)計一熱阻盡可能低的熱流通路（散熱系統(tǒng)），使器件發(fā)出的熱量能通過它盡快的散發(fā)出去，從而保證器件運行時，其內(nèi)部的結(jié)溫始終保持在允許的溫度之內(nèi)。 功率晶體管的輸出功率受最高允許溫度功率晶體管的輸出功率受最高允許溫度Tjm限限制。制。當功率晶體管在大功率狀態(tài)下工作時，由于內(nèi)部功耗使溝道溫度或結(jié)溫升高，如果管子內(nèi)部的溫度過高，管子的參數(shù)就會隨著時間的增長產(chǎn)生顯著的漂移，不能穩(wěn)定工作，使管子的壽命大為縮短，甚至燒壞。55計算散熱器的基本公式 在環(huán)境溫度為25C的條件下P

35、cm可由晶體管手冊中查得。 如果環(huán)境溫度高于或低于25C，則設(shè)計時某一環(huán)境溫度的允許功耗為56調(diào)制的原因調(diào)制的原因 1、有效的電磁輻射：有效的電磁輻射： 根據(jù)天線理論，只有當發(fā)射天線的尺寸是被輻射信號波長的十分之一以上時，信號才能實現(xiàn)有效的輻射。 2、節(jié)目信號的頻譜區(qū)分：節(jié)目信號的頻譜區(qū)分： 對各個頻道的節(jié)目采用不同的載波進行調(diào)制，就可在頻譜上將它們區(qū)分開來。 57高頻等幅振蕩（載波信號）Carrier Signal已調(diào)信號（攜帶有信號特征的高頻振蕩）Modulated Signal 調(diào)制器調(diào)制信號（含原始信息電信號）Modulating Signal圖2-1 調(diào)制過程的示意圖調(diào)制（Modul

36、ation）定義定義：利用欲傳送的低頻信號去控制高頻振蕩（載波）的某一參數(shù)，使之具有信號特征的過程；也即由攜帶信息的原始節(jié)目信號去控制高頻振蕩信號的某一參數(shù)，使該參數(shù)按原始電信號（調(diào)制信號）的規(guī)律變化的處理方式。實現(xiàn)實現(xiàn)：調(diào)制必須采取具有非線性的頻率變換電路來實現(xiàn)頻譜的搬移和變換。58調(diào)制和解調(diào)調(diào)制和解調(diào)調(diào)制調(diào)制：在發(fā)送端，將要傳送的信息（稱為調(diào)制信號）運載到高頻率的交變電流（稱為載波）上的過程。涉及到三種信號：涉及到三種信號：1. 載波信號載波信號：受調(diào)制的高頻交變信號2. 調(diào)制信號調(diào)制信號：調(diào)制載波的信號3. 已調(diào)波信號已調(diào)波信號：調(diào)制后的載波信號解調(diào)解調(diào)：在接收端，從已調(diào)波上將它運載的信

37、息檢取出來的過程。解調(diào)是調(diào)制的逆過程。解調(diào)是調(diào)制的逆過程。59模擬調(diào)制方式模擬調(diào)制方式正弦交流電有三個要素正弦交流電有三個要素 振幅、頻率、相位振幅、頻率、相位（1）調(diào)幅）調(diào)幅（Amplitude Modulation ） 高頻振蕩的幅度隨著調(diào)制信號幅度變化而變化。（2）調(diào)頻）調(diào)頻（Frequency Modulation） 高頻振蕩的瞬時頻率隨調(diào)制信號大小作線性變化。（3）調(diào)相）調(diào)相（Phase Modulation ） 高頻振蕩的瞬時相位隨調(diào)制信號大小作線性變化。 由于和都是使高頻振蕩的總相角（t+0）受到調(diào)變，故統(tǒng)稱為角度調(diào)制角度調(diào)制（ Angle Modulation ），簡稱調(diào)角。值

38、得指出，在調(diào)角時，高頻振蕩的振幅不變。60一般分析步驟一般分析步驟1.數(shù)學表達式2.波形3.頻譜4.相量圖5.功率關(guān)系6.調(diào)制效率7.電路模型61線性電路和非線性電路線性電路和非線性電路 定義上：定義上：線性電路線性電路是指完全由線性元件構(gòu)成的電路。 非線性電路非線性電路是指含有一個以上非線性元件構(gòu)成的電路。 數(shù)學上：數(shù)學上：線性電路線性電路能用一個常系數(shù)線性微分方程加以描述。 非線性電路非線性電路不能用一個常系數(shù)線性微分方程加以描述。 物理上：物理上：線性電路線性電路不會產(chǎn)生新的頻率分量。 非線性電路非線性電路一定會產(chǎn)生新的頻率分量。 方法上：方法上：線性電路線性電路滿足疊加原理。 非線性電

39、路非線性電路不滿足疊加原理。62四種四種 調(diào)幅調(diào)幅1.含有載波的雙邊帶調(diào)幅含有載波的雙邊帶調(diào)幅，簡稱普通調(diào)幅（），簡稱普通調(diào)幅（），主要應(yīng)用于中波調(diào)幅廣播（）。2.抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（DSB-AM, Double Side Band-AM ），），又稱平衡調(diào)幅或抑載調(diào)幅，主要應(yīng)用于調(diào)頻立體聲廣播（stereo FM）的副信道中差信號（S = L- R）對38z副載波的調(diào)制。彩色電視中的色度信號C（t）= U sin sct V cos sct對彩色副載波(fsc = 4.43Mz)的調(diào)制。3.單邊帶調(diào)幅（單邊帶調(diào)幅（SSB-AM, Single Side Band-AM

40、 ），），主要用于短波廣播中。4.殘留邊帶調(diào)幅（殘留邊帶調(diào)幅（VSB-AM , Vestigial Side Band-AM ），），主要用于電視廣播中對圖象信號（P或V信號）對圖象載波f P(或fV)的調(diào)制。63調(diào)幅波的表達式（時域分析）調(diào)幅波的表達式（時域分析） 包絡(luò)函數(shù)包絡(luò)函數(shù) U c 1+ m a cost 載波分量載波分量 U c cosct 上邊頻分量上邊頻分量 m a U c cos（c+）t/2 下邊頻分量下邊頻分量 m a U c cos（c-）t/2 調(diào)幅系數(shù)（調(diào)幅度）調(diào)幅系數(shù)（調(diào)幅度） m a = U / U c 調(diào)幅度又可進一步分為上、下調(diào)幅度 保證不失真條件保證不失真

41、條件 0m a1 64調(diào)幅波的波形調(diào)幅波的波形 65調(diào)幅波的頻譜調(diào)幅波的頻譜 66頻譜結(jié)構(gòu)三部分組成（頻域分析）頻譜結(jié)構(gòu)三部分組成（頻域分析）1.載頻分量載頻分量fc 幅度 Uc2.上邊頻分量上邊頻分量fc+F 幅度 ma Uc /23.下邊頻分量下邊頻分量fc-F 幅度 maUc /2通頻帶通頻帶 B = 2F一條重要結(jié)論一條重要結(jié)論-調(diào)幅過程實質(zhì)上是將調(diào)制信號u (t)的頻譜進行“搬移搬移”操作，搬至載頻的兩邊。相應(yīng)的通頻帶B=2 Fmax，即最高話音頻率的兩倍。67調(diào)幅波的兩個重要參數(shù)調(diào)幅波的兩個重要參數(shù)1. 調(diào)幅度調(diào)幅度 m a - 反映調(diào)幅波振幅變化的相對程度。調(diào)幅度又可進一步分為上

42、、下調(diào)幅度保證不失真條件保證不失真條件 0m a1 2. 通頻帶通頻帶 B=2 Fmax - 反映已調(diào)波的有效帶寬。68能量關(guān)系能量關(guān)系瞬時功率：瞬時功率：p（t）= u2（ t）/ R載波功率：載波功率：P0 = U c 2 / 2 R最大狀態(tài)功率：最大狀態(tài)功率：P0max = U c max 2 / 2 R =（ 1 + m a ）2 P0 當m a =1滿調(diào)幅時，P0max = 4 P0 最小狀態(tài)功率：最小狀態(tài)功率：P0min = U c min 2 / 2 R =（1 - m a ）2 P0平均功率：平均功率：P av = ( 1 + m a 2/ 2）P0 當m a = 1時 , P

43、 av = 1.5 P0 邊帶功率：邊帶功率：P = PDSB =( ma) 2 P0 / 2調(diào)制效率：調(diào)制效率： AM = P DSB /( P DSB + P0 ) = m a 2/ (2 + ma) 69AMAM電路模型電路模型 模擬乘法器模擬乘法器：是核心部件，將輸入信號頻譜不失真地搬移到某一載頻的兩側(cè)。 濾波器濾波器：取出有用分量，抑制無用分量。載波u c (t)調(diào) 制 波k u(t)非線性器件濾波諧振回路乘法器加法器u i實現(xiàn)調(diào)幅的電路模型實現(xiàn)調(diào)幅的電路模型載波u c (t)調(diào) 制 波k u(t)非線性器件濾波諧振回路乘法器加法器u i實現(xiàn)調(diào)幅的電路模型實現(xiàn)調(diào)幅的電路模型70平衡調(diào)

44、幅 DSB-AM 基本設(shè)想基本設(shè)想： “只傳兩個邊帶，不傳載波” 時域分析時域分析：已調(diào)波有兩個特點，高頻振蕩之包絡(luò)已不再是在載波振幅上下變化。合成包絡(luò)不再反映調(diào)制信號變化規(guī)律，但仍保持調(diào)制信號的特征。 頻域分析頻域分析：載波分量fc已經(jīng)被抑制，頻譜中只含有上邊頻和下邊頻分量。 調(diào)制效率調(diào)制效率： 100 % 電路模型電路模型：模擬乘法器71平衡調(diào)幅波的特點 平衡調(diào)幅波的幅度與調(diào)制信號幅度的絕對值成平衡調(diào)幅波的幅度與調(diào)制信號幅度的絕對值成正比。正比。當調(diào)制信號的絕對值最大時，平衡調(diào)幅波幅度最大；當調(diào)制信號等于零時，平衡調(diào)幅波幅度也為零。 調(diào)幅信號為正值時，平衡調(diào)幅波與載波同相；調(diào)幅信號為正值時

45、，平衡調(diào)幅波與載波同相；調(diào)制信號電壓為負值時，平衡調(diào)幅被與載波反調(diào)制信號電壓為負值時，平衡調(diào)幅被與載波反相。相。當調(diào)制信號電平過零而改變其電壓極性時，平衡調(diào)幅波相位隨之變化180。 72單邊帶調(diào)幅SSB-AM基本設(shè)想：基本設(shè)想：只用一個邊帶依然保持調(diào)制信號的特征，并可節(jié)省一半帶寬。兩種方式：兩種方式：只傳送上邊帶的USSB-AM和只傳送下邊帶的LSSB-AM。時域分析：時域分析：u（t）= m a U c cos（c + ）t / 2 （上邊帶單邊帶調(diào)幅 USSB-AM） 或u（t）= m a U c cos（c - ）t / 2 （下邊帶單邊帶調(diào)幅 LSSB-AM）頻域分析頻域分析：載波分量

46、fc已經(jīng)被抑制，頻譜中只含有上邊頻或下邊頻分量。電路模型電路模型：（1）濾波法 ，（2）相移法。優(yōu)點優(yōu)點：（1）提高信道利用率，B = Fmax ；（2）節(jié)約發(fā)射功率；（3）失真小，噪音小，保密性強 。缺點缺點：（1）頻率穩(wěn)定度要高，尤其載頻要非常準確和穩(wěn)定；（2）放大器線性放大要求高；（3）需陡峭邊沿（截止性能高）的濾波器。73殘留邊帶調(diào)幅VSB-AM 基本設(shè)想：基本設(shè)想：規(guī)定圖象信號全部保留上邊帶的06 MHz，下邊帶保留頻率較低部分01.25 MHz。以減少接收設(shè)備有成本，不產(chǎn)生失真，且易于實現(xiàn) 發(fā)送特點：發(fā)送特點：上邊帶06 MHz全傳，下邊帶00.75 MHz全傳， 0 .75 1.

47、25 MHz減傳，1.25 MHz 6 MHz不傳 。發(fā)射總帶寬為1.25 + 6.5 + 0.25 = 8 MHz 。 電路模型：電路模型：首先對圖像載波fv進行雙邊帶調(diào)幅，再經(jīng)殘留邊帶濾波器（斜切濾波器）形成電視發(fā)射信號。電 視 發(fā) 射 信 號殘 留 邊 帶 濾 波 器fv 載 波彩 色 全 電 視 信 號普通調(diào) 幅電 視 發(fā) 射 信 號殘 留 邊 帶 濾 波 器fv 載 波彩 色 全 電 視 信 號普通調(diào) 幅74四種調(diào)幅方式的比較四種調(diào)幅方式的比較共性：共性： 均屬于實現(xiàn)頻譜搬移的線性調(diào)制系統(tǒng)，調(diào)制前后的信號頻譜分量間符合線性迭加原理，具有線性對應(yīng)關(guān)系。 已調(diào)波的包絡(luò)中均含有調(diào)制信號的特征。 電路中最基本的部件是模擬乘法器和濾波器。個性：個性： 已調(diào)波的頻譜結(jié)構(gòu)組成部分 已調(diào)波的有效帶寬