Широполосный усилитель мощности
Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использовано в широкополосных радиопередатчиках.
Достигаемым техническим результатом полезной модели является повышение коэффициента полезного действия широкополосного усилителя мощности с амплитудной коллекторной модуляцией.
Применение такой схемы позволит снизить энергопотребление передатчиками и улучшить его характеристики надежности из-за снижения тепловыделений в аппаратуре. 2 ил.
Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использовано в широкополосных радиопередатчиках.
К серьезным недостаткам существующих широкополосных усилителей мощности с коллекторной модуляцией можно отнести их относительно низкий КПД. Это обусловлено тем, что изменение коллекторного напряжения без учета величины напряжения на базе приводит к существенному изменению режима усиления транзисторов относительно оптимального режима.
Известны широкополосные усилители мощности, например, патент 
811168 Австралия, от 20 12.91, патент 735221 США ОТ 24.09.91. 2366074 РФ от 27.07.2009.
Наиболее близким по технической сущности является широкополосный усилитель мощности, патент 2366074 РФ от 27.07.2009. Широкополосный усилитель мощности содержит генератор прямоугольных тактовых импульсов с постоянной частотой следования импульсов, усилитель мощности тактовых импульсов с амплитудной коллекторной модуляцией и фильтр нижних частот с частотой среза соответствующей верхней частоте рабочего диапазона широкополосного усилителя.
Общим недостатком известных усилителей мощности является относительно низкий КПД.
Целью полезной модели является повышение КПД широкополосных усилителей мощностей с коллекторной модуляцией.
Поставленная цель достигается тем, что в широкополосный усилитель мощности, содержащий генератор прямоугольных тактовых импульсов с постоянной частотой следования импульсов, усилитель мощности тактовых импульсов с амплитудной коллекторной модуляцией и фильтр нижних частот с частотой среза соответствующей верхней частоте рабочего диапазона широкополосного усилителя дополнительно включены аналого-цифровой преобразователь (АЦП), дешифратор, исполнительный элемент и линия задержки, причем выход дешифратора соединен со входом исполнительного элемента, причем выход исполнительного элемента соединен с коллекторным входом усилителя мощности, первый выход генератора прямоугольных тактовых импульсов соединен с аналого-цифровым преобразователем, второй выход соединен с входом линии задержки, а выход линии задержки соединен с входом усилителя мощности, который соединен с входом фильтра нижних частот, к выходу которого подключена нагрузка широкополосного усилителя.
Структурная схема полезной модели изображена на Фиг.1
Полезная модель состоит из следующих функциональных блоков:
1. АЦП - аналого-цифровой преобразователь;
2. ДЕШ - дешифратор;
3. ИЭ - исполнительный элемент;
4. ГТИ - генератор прямоугольных тактовых импульсов постоянной частоты;
5. ЛЗ - линия задержки;
6. УМ - усилитель мощности тактовых импульсов с коллекторной модуляцией;
7. ФНЧ - фильтр нижних частот.
Работа схемы осуществляется следующим образом. Генератор тактовых импульсов 4 генерирует импульсы прямоугольной формы постоянной амплитуды с постоянной частотой следования, превышающей максимальную частоту рабочего диапазона не менее чем в 2 раза. Импульсы тактовой частоты с 1-го выхода генератора подаются на вход линии задержки 5. Со 2-го выхода генератора тактовых импульсов сигналы подаются на один из входов АЦП 1 с целью синхронизации и приравнивания частоты квантования входного сигнала по амплитуде частоте следования тактовых импульсов. Сигналы от возбудителя подаются на вход аналого-цифрового преобразователя 1, с выхода которого сигнал возбудителя, квантованная амплитуда которого в виде шифрованной импульсной последовательности подаются на вход дешифратора 2. В дешифраторе 2 после процедуры дешифрования вырабатывается сигнал, соответствующий амплитуде сигнала возбудителя, который поступает на исполнительный элемент 3. Исполнительный элемент 3 (например, блок реле) при поступлении сигнала от дешифратора 2 подключает к коллектору (либо к коллекторам, при использовании нескольких усилительных элементов) источник коллекторного напряжения с уровнем напряжения соответствующим амплитуде сигнала возбудителя. Число градаций переключаемых значений величины коллекторного напряжения изменяется в зависимости от номинала рабочей частоты возбудителя. Число градаций определяется теоремой Котельникова. Как было сказано выше, частота тактовых импульсов должна быть не менее удвоенной рабочей частоты возбудителя. Поскольку в нашем случае частота квантования совпадает с частотой тактовых импульсов, то число градаций N на любой частоте рабочего диапазона определяется соотношением:
где: fT - частота тактовых импульсов;
fP - рабочая частота возбудителя.
Максимальное количество градаций величины коллекторного напряжения должно соответствовать величине N рассчитанной для случая, когда fP равна минимальной частоте рабочего диапазона.
Сигналы от генератора прямоугольных тактовых импульсов 4 пришедшие на вход линии задержки 5 (например искусственная длинная линия на фильтрах нижних частот) задерживаются на время равное суммарному времени задержки в АЦП 1, дешифраторе 2 и исполнительном элементе 3 с тем, чтобы при приходе с линии задержки 5 на вход усилителя мощности 6 напряжение на коллекторе (коллекторах) усилителя соответствовало амплитуде сигнала возбудителя.
На Фиг.2 представлены выходные характеристики усилительного элемента, динамические характеристики, соответствующие различным напряжением коллекторного напряжения, напряжение на коллекторе и амплитуды коллекторного тока для 3-х случаев коллекторного напряжения. Величина напряжения на входе усилительного элемента постоянна и равна своему максимальному значению, обеспечивающему режим насыщения, требуемого для реализации ключевого режима, при максимальном значении напряжения на коллекторе.
Предлагаемая схема широкополосного усилителя мощности с амплитудной коллекторной модуляцией, реализующая ключевой режим усиления, повышает КПД этого усилителя, что способствует повышению его экономичности и надежности за счет снижения тепловыделений усилителя, являющихся одним из основных факторов влияющих на надежность радиоаппаратуры.
Широкополосный усилитель мощности, содержащий генератор прямоугольных тактовых импульсов с постоянной частотой следования импульсов, усилитель мощности тактовых импульсов с амплитудной коллекторной модуляцией и фильтр нижних частот с частотой среза, соответствующей верхней частоте рабочего диапазона широкополосного усилителя, отличающийся тем, что дополнительно включены аналого-цифровой преобразователь, дешифратор, исполнительный элемент и линия задержки, причем выход дешифратора соединен со входом исполнительного элемента, выход исполнительного элемента соединен с коллекторным входом усилителя мощности, первый выход генератора прямоугольных тактовых импульсов соединен с аналого-цифровым преобразователем, а второй выход соединен с входом линии задержки, а выход линии задержки соединен с входом усилителя мощности, который соединен с входом фильтра нижних частот, к выходу которого подключена нагрузка широкополосного усилителя.
