Широкополосный усилитель мощности
Полезная модель относится к области радиоэлектроники и может быть использована в широкополосных радиопередатчиках. Достаточным техническим результатом является увеличение полезной мощности на выходе широкополосного усилителя за счет снижения ее потерь в балластном резисторе, вследствие чего увеличивается КПД самого усилителя. Для этого в известное устройство дополнительно включены датчик тока и блок анализа изменений тока в балластном резисторе и формирования сигналов управления фазовращателем и источником напряжения смещения, при этом датчик тока включен между корпусной клеммой балластного резистора и корпусом, а его выход соединен со входом блока анализа изменений тока в балластном резисторе и формирования сигналов управления фазовращателем и источником напряжения смещения, одна выходная цепь управления которого соединена со входом цепи управления регулируемого фазовращателя, а другая соединена со входом управления регулируемого источника напряжения смещения. 1 ил.
Полезная модель относится к радиоэлектронике и может быть использована в широкополосных радиопередатчиках.
Широкополосные усилители мощности, особенно входящие в состав радиопередатчиков большой мощности, содержат большое количество балластных мостов сложения с балластными резисторами, конструктивно объединенных в общее устройство сложения мощности отдельных усилительных модулей. Коэффициент перекрытия по диапазону таких усилителей в коротковолновом диапазоне частот достигает 40 (например, радиопередатчик Р-638). Реализация такого широкого диапазона чрезвычайно затруднила практическую задачу обеспечения равномерности амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик этих усилителей и, как результат, значительная мощность полезного сигнала рассеивается в балластных резисторах мостов сложения.
Известны широкополосные усилители мощности, например, А.С. №4346155 СССР, H03F 3/24, от 18.12.1987, А.С. №4075876 СССР, H03F, 1/42, от 16.04.1986, содержащие усилители мощности, сумматоры, представляющие собой мостовые схемы, обеспечивающие развязку входных цепей и содержащие балластные резисторы и цепи автоматической регулировки усиления.
Известен широкополосный усилитель мощности, который содержит цепь автоматической фазовой подстройки отдельных трактов усиления мощности (А.С. №4058329 СССР, H03F, 1/32, от 22.02.1986).
Недостатком как аналогов, так и прототипа является то, что они не учитывают асимметрию плеч непосредственно самих мостов сложения, выражающуюся в асимметрии их амплитудно- и фазо-частотных характеристик. Это приводит к тому, что часть полезной мощности высокочастотного сигнала рассеивается в балластных резисторах мостов сложения, снижая тем самым КПД усилителя.
Целью полезной модели является повышение КПД широкополосного усилителя, содержащего усилительные модули, за счет снижения потерь полезной мощности в балластных резисторах мостов сложения мощности усилительных модулей.
Поставленная цель достигается тем, что в широкополосный усилитель мощности, содержащий предварительный усилитель, два усилительных модуля, регулируемый фазовращатель, регулируемый источник напряжения смещения, мост сложения мощности, балластный резистор, дополнительно введены датчик тока и блок анализа изменений тока в балластном резисторе и формирования сигналов управления фазовращателем и источником напряжения смещения, при этом датчик тока включен между корпусной клеммой балластного резистора и корпусом, а его выход соединен со входом блока анализа изменений тока в балластном резисторе и формирования
сигналов управления фазовращателем и источником напряжения смещения, одна выходная цепь управления которого соединена со входом цепи управления регулируемого фазовращателя, а другая соединена со входом управления регулируемого источника напряжения смещения.
Структурная схема устройства изображена на фиг. В соответствии с ней устройство состоит из следующих функциональных узлов и элементов:
1 - предварительный усилитель;
2, 3 - усилительные модули;
4 - мост сложения мощности;
5 - датчик тока;
6 - блок анализа изменений тока в балластном резисторе и формирования сигналов управления фазовращателем и источником напряжения смещения;
7 - регулируемый фазовращатель;
8 - регулируемый источник напряжения смещения;
R б - балластный резистор.
Работа схемы осуществляется следующим образом. Высокочастотный сигнал поступает на предварительный усилитель 1 и после усиления с одного из двух его выходов приходит на вход регулируемого фазовращателя 7 (например, коммутируемая искусственная линия задержки), а со второго выхода - на вход усилительного модуля 3. С выхода регулируемого фазовращателя сигнал поступает на вход усилительного модуля 2 и после усиления с выхода модуля подается на 1-й вход моста сложения 4. Сигнал, поступивший на вход усилительного модуля 3, после усиления поступает на 2-ой вход моста сложения 4. С моста сложения 4 суммарный полезный сигнал передается на выходную клемму моста. При разбалансе моста, когда нарушен баланс амплитуд и фаз высокочастотных сигналов на входах моста из-за неравномерности амплитудно- и фазо-частотных характеристик усилительных модулей или ассиметрии этих характеристик входных цепей моста сложения в рабочем диапазоне частот, часть полезной мощности сигнала поступает на выход моста, соединенный с балластным резистором, в котором рассеивается. При этом через резистор протекает ток, величина которого зависит от степени разбаланса. Датчик тока 5 (например, токовый трансформатор с амплитудным детектором) реагирует на изменение тока, и сигнал от датчика поступает на вход блока 6 анализа изменений тока балластного резистора (например, построенного на базе микропроцессора аналогично блоку управления антенно-согласующим устройством радиопередатчика Р-638, который по сигналам от датчиков амплитуды и фазы формирует команды исполнительным органам элементов настройки). По сигналу от балансного резистора Rб в блоке 6 формируется сигнал управления регулируемым фазовращателем, который подается по цепи управления на вход исполнительного органа регулируемого фазовращателя 7. Под воздействием сигнала управления изменяется величина фазового сдвига высокочастотного сигнала на 1-ом входе моста сложения, что приводит к изменению величины тока балластного резистора. Процесс регулировки фазовращателя прекращается при достижении минимального
значения тока балластного резистора Rб, величина которого теперь зависит только от степени разбаланса амплитуд. После этого в блоке 6 формируется сигнал управления напряжением смещения, питающего усилительные модули 2 и 3, который по цепи управления подается на регулируемый источник этого напряжения - блок 8. Под воздействием этого сигнала изменяются напряжения смещения, поступающие от источника этого напряжения блока 8 в усилительные модули 2 и 3. Изменение напряжения смещения вызывает изменение амплитуды усиливаемых колебаний на выходах усилительных модулей 2 и 3, и, соответственно, на входах моста сложения 4. В результате изменяется величина тока балластного резистора Rб. Процесс прекращается при достижении минимума тока в балластном резисторе. Снижение величины тока в нем приводит к снижению потерь полезной мощности.
Снижение потерь полезной мощности в балластном резисторе приводит к увеличению этой мощности на выходе широкополосного усилителя, вследствие чего увеличивается его КПД.
Поставленная цель достигнута.
Широкополосный усилитель мощности, содержащий предварительный усилитель, два усилительных модуля, регулируемый фазовращатель, регулируемый источник напряжения смещения, мост сложения мощности, балластный резистор, отличающийся тем, что дополнительно включены датчик тока и блок анализа изменений тока в балластном резисторе и формирования сигналов управления фазовращателем и источником напряжения смещения, при этом датчик тока включен между корпусной клеммой балластного резистора и корпусом, а его выход соединен со входом блока анализа изменений тока в балластном резисторе и формирования сигналов управления фазовращателем и источником напряжения смещения, одна выходная цепь управления которого соединена со входом цепи управления регулируемого фазовращателя, а другая соединена со входом управления регулируемого источника напряжения смещения.
