ШИРОКОПОЛОСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ КОРОТКОВОЛНОВОГО ДИАПАЗОНА Российский патент 2015 года по МПК H03F3/00 

Настоящее изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в широкополосных радиопередатчиках.

Широкополосные усилители мощности, особенно входящие в состав радиопередатчиков большой мощности, содержат большое количество балансных 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 20. Реализация такого широкого диапазона чрезвычайно затруднила практическую задачу обеспечения равномерности амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик этих усилителей. По этой причине значительная мощность полезного сигнала рассеивается в балластных резисторах мостов сложения.

Известны широкополосные усилители мощности, например, АС №4058329 СССР, H03F 1/32, от 22.02.86, АС №4075876 СССР, H03F 1/42, от 16.04.86, содержащие усилители мощности, сумматоры, представляющие собой мостовые схемы, обеспечивающие развязку входных цепей и содержащие балластные резисторы, цепи автоматической регулировки усиления.

Наиболее близким по технической сущности является широкополосный усилитель мощности АС №4346155 СССР, H03F 3/24, от 18.12.87, который содержит предварительный усилитель, два усилителя мощности, мост сложения мощности и балластный резистор.

Недостатком как аналогов, так и прототипа является то, что они не решают проблемы рассеяния значительной части мощности на балластных резисторах устройств сложения мощности усилительных модулей широкополосных радиопередатчиков. В результате КПД широкополосных радиопередатчиков значительно уступает КПД радиопередатчиков резонансного типа, каскады усиления которых настраиваются на каждой рабочей частоте.

Целью изобретения 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, мост сложения мощности, дополнительно введены широкополосное согласующее устройство, двухполупериодный выпрямитель, накопительный конденсатор, дроссель и ограничительный диод, при этом вход широкополосного согласующего устройства подключен к клемме мостового устройства сложения мощности, предназначенной для подключения балластного резистора, выход широкополосного согласующего устройства соединен со входом двухполупериодного выпрямителя, выход духполупериодного выпрямителя соединен с клеммой накопительного конденсатора и дросселя и с дросселем, включенными параллельно, другая клемма накопительного конденсатора заземлена, выход дросселя соединен со входом ограничительного диода, выход которого подключается к источнику питания радиопередатчика.

Структурная схема устройства изображена на чертеже. В соответствии с ней устройство состоит из следующих функциональных узлов и элементов:

1 - предварительный усилитель;

2, 3 - усилительные модули;

4 - мост сложения мощности;

5 - широкополосное согласующее устройство;

6 - двухполупериодный выпрямитель;

С - накопительный конденсатор;

Др - дроссель;

Д - ограничительный диод.

Работа схемы осуществляется следующим образом. Высокочастотный сигнал поступает на предварительный усилитель 1 и после усиления поступает на входы усилительных модулей 2 и 3. После усиления сигнал с выходов усилительных модулей 2 и 3 поступает на 1-й и 2-й входы, соответственно, моста сложения 4. С моста сложения 4 суммарный полезный сигнал поступает на выходную клемму моста. При разбалансе моста, когда нарушен баланс амплитуд и фаз высокочастотных сигналов на входах моста как за счет неравномерности амплидно- и фазочастотных характеристик усилительных модулей, так и за счет асимметрии этих характеристик входных цепей моста сложения в рабочем диапазоне частот, часть полезной мощности сигнала поступает на выход моста, соединенный с широкополосным согласующим устройством 5. Расчет и функционирование широкополосных согласующих устройств представлены в работе Алексеева О.В. «Широкополосные радиопередающие устройства». М.: Связь, 1978. С выхода широкополосного согласующего устройства 5 сигнал поступает на вход двухполупериодного выпрямителя 6. Ток однополярной направленности с выхода двухполупериодного выпрямителя заряжает накопительный конденсатор С до тех пор, пока напряжение на нем не превысит напряжение источника питания радиопередатчика. При этом открывается ограничительный диод Д и ток разряда конденсатора С суммируется с током источника питания, поскольку конденсатор С и источник питания по постоянному току включены параллельно. В этом случае часть энергии источника питания, расходуемая ранее на нагрев балластного резистора, возвращается в источник питания, вследствие чего увеличивается КПД радиопередатчика. Емкость С и дроссель Д представляют собой фильтр нижних частот, непрозрачный для частот пульсаций тока на выходе двухполупериодного выпрямителя 6.

Таким образом, достигается поставленная цель - повышение КПД широкополосных радиопередатчиков, использующих мосты сложения мощности усилительных модулей.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в широкополосных радиопередатчиках. Технический результат заключается в преобразовании энергии высших гармоник в энергию постоянного тока и возвращении этой энергии источнику питания. В усилителе используют мостовую схему сложения мощности вместо балластного резистора электрической цепи, содержащей широкополосное согласующее устройство, двухполупериодный выпрямитель, накопительный конденсатор, дроссель и ограничительный диод, что обеспечивает возвращение части энергии полезного сигнала источнику питания радиопередатчика, повышая его КПД. 1 ил.

Широкополосный усилитель мощности, содержащий предварительный усилитель, два усилительных модуля, мост сложения мощности, отличающийся тем, что дополнительно введены широкополосное согласующее устройство, двухполупериодный выпрямитель, накопительный конденсатор, дроссель и ограничительный диод, при этом вход широкополосного согласующего устройства подключен к клемме мостового устройства сложения мощности, предназначенной для подключения балластного резистора, выход широкополосного согласующего устройства соединен со входом двухполупериодного выпрямителя, выход духполупериодного выпрямителя соединен с клеммой накопительного конденсатора и дросселя и с дросселем, включенными параллельно, другая клемма накопительного конденсатора заземлена, выход дросселя соединен со входом ограничительного диода, выход которого подключается к источнику питания радиопередатчика.