Твердотельный усилитель мощности

Полезная модель относится к усилителям высокой частоты на полупроводниковых приборах и может быть использована в радиопередающих устройствах сверхвысоких частот. На входе устройства установлен проходной ответвитель входного сигнала (1), проходной выход которого соединен с входом предварительного усилителя (2), выход которого соединен с входом делителя (3) мощности 1/N, выходы которого через модули (4) фазовой коррекции соединены с входами усилителей (5) каналов, выходы которого через проходные ответвители (6), выходы которых соединены с входами N-канального сумматора мощности (7) усилителей (5) каналов. Через фазовый корректор (10) часть входного сигнала с ответвителя (1) и часть сигнала с ответвителей (6) поступает на модуль управления автоматическим выключением (8), Который управляет модулем автоматического выключения каналом усиления (9). Технический результат заключается в отключении усилительной линии при превышении порогового уровня искажений на ее выходе, и как следствие, уменьшается возможность превышения порогового уровня искажений сигнала на выходе усилителя мощности.

Полезная модель относится к технике полупроводниковых устройств, а именно к усилителям высокой частоты на полупроводниковых приборах, и может быть использовано в радиопередающих устройствах сверхвысоких частот.

Современное состояние полупроводниковой техники не обеспечивает получение высоких уровней мощности в СВЧ диапазоне волн в одноканальных усилителях мощности. В связи с этим, широкое распространение получили твердотельные многоканальные усилители СВЧ диапазона волн с суммированием высокочастотной мощности.

Известен твердотельный усилитель мощности (книга «СВЧ полупроводниковые передатчики» Каганов В.И. Издательство - М.: Радио и связь, 1981 г. Стр. 6, 7 рис. 1.2), содержащий предварительный усилитель, делители мощности, усилители, и сумматор мощности. Недостатком такого твердотельного усилителя мощности является превышающее предопределенный уровень искажение выходного сигнала твердотельным усилителем мощности в случае возникновения таких искажений в усилительных каналах.

Известен также твердотельный усилитель мощности (патент RU 2343625 C1, МПК H03F 3/19, опубл. 10.01.2009), содержащий предварительный усилитель, микрополосковый делитель мощности с элементами коррекции фазы, усилители канала, волноводный сумматор, детектор. Известное устройство по своему назначению и технической сущности является наиболее близким к предлагаемому устройству и поэтому выбрано за прототип. Недостатком прототипа является превышающее предопределенный уровень искажение выходного сигнала твердотельным усилителем мощности в случае возникновения таких искажений в усилительных каналах.

Задачей, на решение которой направлена данная полезная модель, является создание твердотельного усилителя в СВЧ диапазоне волн с суммированием высокочастотной мощности с улучшенными техническими характеристиками.

Полезная модель направлена на сохранение линейности твердотельного многоканального усилителя мощности СВЧ диапазона на заданном уровне при возникновении недопустимого уровня нелинейности в усилительном канале. Указанный технический результат достигается тем, что N усилителей объединяются в единую схему, способом, позволяющим выключить тот канал усиления, который превысил предопределенный пороговый уровень вносимых в выходной сигнал искажений и, как следствие, сохранить линейность усилителя мощности на заданном уровне.

Поставленная задача решается тем, что в твердотельный усилитель мощности дополнительно введен проходной ответвитель сигнала, вход которого является входом усилителя мощности, а проходной выход соединен с входом предварительного усилителя, выход которого соединен с входом делителя мощности 1/N, выходы которого соединены с N каналами усиления, каждый из которых на входе имеет фазовый корректор, выход которого поступает на усилитель канала, выход которого соединен с входом дополнительно введенного в каждый усилительный канал проходного ответвителя сигнала, соединенного с входом сумматора мощности N/1, с выхода которого сигнал поступает на выход твердотельного усилителя мощности, дополнительно введены модуль адресного выключения канала усиления (АВКУ) и модуль управления адресным выключением (УАВ) каналов усиления, к раздельным входам которого подключены дополнительные выходы ответвителей сигналов от усилительных каналов и, дополнительный выход ответвителя на входе УМ.

Поставленная задача решается также тем, что:

на модуль УАВ от входного ответвителя опорный сигнал на блок выделения искажений поступает через фазовый корректор и делитель входного сигнала 1/N, где в результате сложения в противофазе (вычитания) в квадратурных мостах с сигналами от каналов усиления, формируются N сигналов ошибки, которые затем сравниваются с заданными пороговыми уровнями и в случае их превышения формируется сигнал, который поступает на модуль АВКУ на отключение соответствующего усилителя;

квадратурные мосты на полосковых линиях (книга «Устройства сложения и распределения мощностей высокочастотных колебаний» / В.В. Заенцев, В.М. Катушкина, С.Е. Лондон, З.И. Модель; Под ред. З.И. Моделя. - М: Советское радио, 1980. Рис. 6.16, стр. 82);

сумматор и делители мощности параллельного типа с N секций на четвертьволновых отрезках линии с синфазным режимом возбуждения и заземленным развязывающим резистором (книга «Устройства сложения и распределения мощностей высокочастотных колебаний» / В.В. Заенцев, В.М. Катушкина, С.Е. Лондон, З.И. Модель; Под ред. З.И. Моделя. - М: Советское радио, 1980. Рис. 8.16, стр. 115).

Питание усилительных линий мощности осуществляется от единого источника тока с возможностью отключения через N управляемых ключей.

Новая совокупность существенных признаков заявляемого усилителя позволяет автоматически выключать ту усилительную линию, работа которой вносит искажения в выходной сигнал, превышающие пороговый уровень. При этом уровень искажений выходного сигнала УМ не ухудшается ниже заданного уровня.

Из известного уровня техники не выявлено технических решений, которым присущи все приведенные в формуле существенные признаки. Поэтому можно считать, что предлагаемое устройство соответствует критерию патентоспособности «новизна».

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлены структурные электрические схемы:

на фиг. 1 - твердотельного усилителя мощности;

на фиг. 2 - модуль управления адресным выключением усиления(УАВ);

на фиг. 3 - модуль адресного выключения канала усиления (АВКУ).

Твердотельный усилитель мощности работает следующим образом.

Через проходной ответвитель (1) сигнал СВЧ поступает на вход предварительного усилителя (2), состоящего из нескольких каскадов усиления, выполненных на полевых транзисторах по схеме с общим истоком, усиливается и подается на вход делителя мощности (3) параллельного типа на четвертьволновых отрезках линий параллельного типа, выходы которого соединены с N каналами усиления.

Каждый из N каналов усиления имеет возможность изменения фазовой длины фазовым корректором (4).

В каналах усиления сигналы усиливаются усилителем канала (5) на мощном полевом транзисторе и поступают через проходные ответвители (6), на сумматор мощности (7), выход которой является выходом УМ.

Часть входного сигнала с ответвителя (1) через фазовый корректор (10) и делитель входного сигнала 1/N (14) складываясь в противофазе в N квадратурных мостовых устройствах (12) с сигналами от ответвителей (6) выделяют сигналы ошибки, которые поступают на блок сравнения и формирователь сигналов выключения (11). При превышени уровней полученных сигналов ошибки установленных в блоке задания пороговых уровней допустимых искажений (13), формируют сигнал на отключение соответствующей усилительной линии, через соединительную шину на модуль АВКУ (9) как показано на фиг. 2.

Модуль АВКУ (9) содержит N управляемых ключей, выполненных на мощных полевых транзисторах, через которые питание от источника тока (16) поступает к усилителям каналов (5). Питание предварительного усилителя (2) осуществляется без автоматического отключения как показано на фиг. 3.

В результате автоматического отключения канала усиления, превысившего разрешенный пороговый уровень вносимых в выходной сигнал искажений, сохраняется на заданном уровне линейность усилителя мощности.

Твердотельный усилитель мощности, выполненный с возможностью питания от единого источника постоянного тока и содержащий предварительный усилитель, подключенный к делителю мощности параллельного типа с N секциями, N выходов которого через фазовые корректоры соединены с каналами усиления, выходы каналов усиления подключены к сумматору мощности, при этом сумматор и делитель мощности параллельного типа с N секциями на четвертьволновых отрезках линии с синфазным режимом возбуждения и заземленным развязывающим резистором, отличающийся тем, что вход усилителя мощности и выход каждой усилительной линии содержат проходные ответвители сигналов, а ответвленные сигналы поступают на модуль управления адресным выключением (УАВ), при этом ответвленный от входа усилителя мощности сигнал проходит через фазовый корректор, а модуль УАВ содержит делитель входного сигнала, блок выделения сигналов искажений в каналах усиления, блок задания пороговых уровней допустимых искажений, блок сравнения и формирователь сигналов выключения каналов усиления, сформированные сигналы которого поступают на модуль адресного выключения канала усиления (АВКУ), при этом единый источник постоянного тока питает каналы усиления через модуль адресного выключения канала усиления (АВКУ).