Ключевой усилитель мощности
Полезная модель относится к электрорадиотехнике, а именно к ключевым усилителям высокой частоты и может быть использовано в радиопередатчиках коротковолнового диапазона. Ключевой усилитель, в котором высокочастотный сигнал с выхода предварительного усилителя, работающего в режиме усиления класса «A» преобразуется широтно-импульсным модулятором в ряд прямоугольных импульсов, сигналы которого преобразуются в цифровые последовательности поступающие в цифро-аналоговые преобразователи, сопряженные с усилительными элементами выходного каскада усилителя и контролируют отпирание усилительных элементов. Использование цифровой формы передачи сигнала от предварительного усилителя к основному позволило улучшить линейность усиления сигнала усилителем. Ил. 1.
Полезная модель относится к электрорадиотехнике, а именно к ключевым усилителям высокой частоты и может быть использовано в радиопередатчиках коротковолнового диапазона.
Одним из основных параметров радиопередатчиков является линейность усиления, что в полной мере относится и к передатчикам с ключевыми усилителями мощности.
Известны ключевые усилители с улучшенной линейностью усиления, например, А.С. СССР 
1104647, H03F 3/217, 1984, А.С. СССР 1490704, H03F 3/217, 1989, Патент РФ 2400923, H03F 3/217 от 07.04.2008,
Наиболее близким по технической сущности из перечисленных устройств является «Ключевой усилитель мощности» (Патент РФ 2400923), содержащий широтно-импульсный модулятор, двухтактный выходной каскад, однотипные усилительные элементы, сумматор и выходной фильтр.
Недостатком, как аналогов, так и прототипа, является то, что широкополосный высокочастотный разветвитель, собранный из пассивных элементов (см. Модель З.И. Устройства сложения и распределения мощностей высокочастотных колебаний. М.: Сов. Радио, 1980) не являясь идеальным устройством, не способно обеспечить постоянство амплитудно-частотной характеристики во всей полосе рабочих частот от 1,5 до 30,0МГц. существующих коротковолновых радиопередатчиков. Коэффициент перекрытия диапазона по частоте равен 20, что делает конструкторскую задачу поддержания постоянства параметров разветвителя в диапазоне рабочих частот чрезвычайно трудной.
Целью полезной модели является улучшение линейности усиления ключевых усилителей мощности за счет исключения искажений сигнала широкополосным высокочастотным разветвителем.
Поставленная цель достигается тем, что в ключевой усилитель мощности, содержащий предварительный усилитель, широтно-импульсный модулятор, выходной усилитель, содержащий N однотипных усилительных элементов, сумматор и выходной фильтр, дополнительно включены аналого-цифровой преобразователь и N цифро-аналоговых преобразователей, причем выход предварительного усилителя соединен со входом широтно-импульсного модулятора, выход которого соединен со входом аналого-цифрового преобразователя, выход цифро-аналогового преобразователя соединен с N входами цифро-аналоговых преобразователей, выход каждого из которых соединен с входом соответствующего ему по номеру усилительного элемента выходного усилителя, N выходов усилительных элементов выходного усилителя соединены с N входами сумматора, выход которого соединен со входом выходного фильтра.
Структурная схема предлагаемого ключевого усилителя мощности изображена на Фиг.
Ключевой усилитель мощности состоит из следующих функциональных блоков:
1. - предварительный усилитель;
2. - широтно-импульсный модулятор;
3. - аналого-цифровой преобразователь;
4. - выходной каскад;
4a1
4aN - цифро-аналоговые преобразователи;
414N - однотипные усилительные элементы;
5. - сумматор;
6. - выходной фильтр.
Работа схемы осуществляется следующим образом.
На вход предварительного усилителя подается усиливаемый гармонический сигнал. Предварительный усилитель поставлен в режим усиления класса «А», обеспечивающего наибольшую линейность усиления по сравнению с другими классами режима усиления сигнала.
С выхода предварительного усилителя сигнал рабочей частоты подается на вход широтно-импульсного модулятора.
В широтно-импульсном модуляторе каждый период гармонического сигнала преобразуется в последовательность N сигналов прямоугольной формы одинаковой амплитуды. При этом, каждому промежуточному n-ому сигналу соответствует амплитуда, равная сумме n одинаковых амплитуд n сигналов. При поступлении каждого n-ого сигнала на аналого-цифровой преобразователь уровень этого сигнала преобразуется в соответствующую этому уровню цифровую последовательность. Число двоичных знаков числовой последовательности м определяется формулой 2м
N. Сформированная цифровая последовательность поступает на все цифро-аналоговые преобразователи
Каждый из N сигналов преобразуется в цифровую последовательность, соответствующую определенному уровню сигнала. Далее цифровая последовательность поступает на все цифро-аналоговые преобразователи, которые запрограммированы таким образом, что сигнал на их выходах появляется только тогда, когда входная цифровая последовательность соответствует последовательности, занесенной в память данного цифро-аналогового преобразователя.
Вероятность искажения сигнала переданного в цифровой форме существенно ниже вероятности искажения аналогового сигнала, передаваемого с помощью схемы из пассивных элементов.
Число открываемых усилительных элементов в этом случае строго соответствует полученным ими командам, переданным в цифровой форме.
Вся совокупность N прямоугольных импульсов поступает на сумматор (см. работу Моделя З.И., указанную выше).
С выхода сумматора сигнал поступает на вход выходного фильтра, селектирующего колебания рабочей частоты.
Ключевой усилитель мощности, содержащий предварительный усилитель, широтно-импульсный модулятор, выходной усилитель, содержащий N однотипных усилительных элементов, сумматор и выходной фильтр, отличающийся тем, что дополнительно включены аналого-цифровой преобразователь и N цифроаналоговых преобразователей, причем выход предварительного усилителя соединен с входом широтно-импульсного модулятора, выход которого соединен со входом аналого-цифрового преобразователя, выход цифроаналогового преобразователя соединен с N входами цифроаналоговых преобразователей, выход каждого из которых соединен с входом соответствующего ему по номеру усилительного элемента выходного усилителя, N выходов усилительных элементов выходного усилителя соединены с N входами сумматора, выход которого соединен со входом выходного фильтра.
