Широкополосный усилитель мощности Российский патент 2021 года по МПК H03F3/217 H04B1/04 

Описание патента на изобретение RU2744109C1

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиопередатчиках. Достигаемый технический результат - повышение надежности усилителя мощности.

Известны цифровые радиопередатчики:

1. Патент РФ №2602974 от 27.10.2016 г. Цифровой широкополосный радиопередатчик;

2. Патент РФ №2400923 от 20.10.2009 г. Ключевой усилитель мощности.

Описания усилителей мощности в обоих патентах содержат широкополосные высокочастотные разветвители, несколько десятков усилительных элементов и широкополосные устройства сложения мощности (сумматоры).

К общим недостаткам этих усилителей может быть отнесено то, что как в аналоге, так и в прототипе большое количество усилительных элементов, обусловленное требованием к линейности усилителя (Муравченко В.Л. Оценка мощности высших гармоник при ключевом формировании гармонических колебаний. Радиотехника, №6, 2007) и сложные в реализации широкополосные разветвители и сумматоры.

Большое количество используемых элементов в радиоэлектронном средстве делает его менее надежным. Так суммарная интенсивность отказов λΣ рассчитывается по формуле где N - количество элементов в устройстве; λi - интенсивность отказов i-го элемента. (Боровиков С.М., Цырельчук И.Н., Троян Ф.Д. Расчет показателей надежности радиоэлектронных средств. - Минск: БГУИР, 2010.)

Расчетная формула суммарной интенсивности отказов подтверждает рост интенсивности отказов при увеличении числа элементов в радиоэлектронных средствах.

Наиболее близким по технической сущности является Патент РФ №2400923.

Целью изобретения является повышение надежности широкополосного усилителя мощности за счет уменьшения 2N используемых усилительных элементов до одного в каждом плече двухтактного усилителя и сокращения 2N выходов широкополосного разветвителя и 2N входов широкополосного устройства суммирования мощности ВЧ-сигналов до 2-х.

Для достижения этой цели необходимо, принятый в прототипе принцип формирования многоступенчатой формы выходного сигнала, заключающийся в использовании каждого отдельного усилительного элемента для формирования одной из N ступеней в каждом полупериоде (для реализации заданной линейности усилителя), заменить на принцип формирования ступенчатой формы сигнала путем ступенчатой модуляции одного усилителя в каждом плече твухтактного усилителя. Возможность реализации высокой линейности такого усилителя подтверждена в монографии Дмитриков В.Ф., Петяшин Н.Б., Сивере М.А. Высокоэффективные формирователи гармонических колебаний. - М.: Радио и связь, 1988, стр. 20 «Наилучшие показатели по гармоническому составу позволяет получить ступенчатая модуляция выходного напряжения».

При реализации нового принципа формирования ступенчатой формы выходного сигнала предлагается широкополосный усилитель мощности, содержащий высокочастотный разветвитель, двухтактный выходной каскад, сумматор и выходной фильтр, отличающийся тем, что дополнительно введен ступенчатый модулятор с числом ступеней в каждом полупериоде равным N, определяемым требованием к коэффициенту линейности усиления усилителя, причем выход ступенчатого модулятора соединен с входом высокочастотного разветвителя, два выхода которого соединены с двумя входами двух усилительных элементов двухтактного каскада усилителя, два выхода которых соединены с двумя входами сумматора, выход которого соединен со входом выходного фильтра.

Структурная схема предлагаемого широкополосного усилителя мощности изображена на Фиг. 1.

Обозначения, принятые на Фиг. 1:

1 - ступенчатый модулятор;

2 - высокочастотный разветвитель;

3 - двухтактный выходной каскад;

31, 32 - однотипные усилительные элементы (транзисторы);

4 - сумматор;

5 - выходной фильтр.

Работа схемы осуществляется следующим образом.

На вход ступенчатого модулятора 1. подается гармонический сигнал рабочей частоты. В ступенчатом модуляторе каждый полупериод гармонического сигнала преобразуется в сигнал ступенчатой формы. Формирователи таких сигналов подробно описаны в литературе (Дмитриков В.Ф., Петяшин Н.Б., Сивере М.А. Высокоэффективные формирователи гармонических колебаний. - М.: Радио и связь, 1988).

Форма сигнала на выходе сумматора представлена на Фиг. 2.

Форма сигнала на выходе широкополосного усилителя мощности, как при суммировании отдельных ступеней отдельных усилительных элементов, так и при формировании этого сигнала при ступенчатой форме модулирующего сигнала будет одинакова. Отсюда следует, что аналитический аппарат для расчета коэффициента линейности сигнала, сформированного двумя различными способами, одинаков и полученный результат расчета, также будет одинаков при условии равенства числа ступеней N в каждом полупериоде как в прототипе, так и в предлагаемом усилителе мощности.

Таким образом, предложенный принцип построения широкополосного усилителя мощности, использующий ступенчатую модуляцию при формировании выходного сигнала, позволяет получить требуемую линейность усиления при существенном сокращении числа используемых усилительных элементов, что должно положительно отразиться на его надежности.

Похожие патенты RU2744109C1

название год авторы номер документа
КЛЮЧЕВОЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ 2014
  • Анохин Андрей Сергеевич
  • Катанович Андрей Андреевич
  • Муравченко Виктор Леонидович
RU2542879C1
КЛЮЧЕВОЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ 2008
  • Беда Сергей Иванович
  • Муравченко Виктор Леонидович
  • Катанович Андрей Андреевич
  • Хотулева Надежда Викторовна
RU2400923C2
Усилитель класса Н 2021
  • Александров Владимир Александрович
  • Калашников Сергей Александрович
  • Маркова Людмила Васильевна
RU2776830C1
ШИРОКОПОЛОСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ КОРОТКОВОЛНОВОГО ДИАПАЗОНА 2013
  • Муравченко Виктор Леонидович
  • Катанович Андрей Андреевич
  • Балахонов Алексей Николаевич
RU2550561C1
ВОЗБУДИТЕЛЬ ДЛЯ РАДИОПЕРЕДАТЧИКОВ 1979
  • Безбородов Анатолий Анатольевич
  • Сартасов Николай Александрович
  • Доленчук Владимир Мирославович
  • Ботченко Юрий Васильевич
  • Лузан Юрий Степанович
  • Попов Юрий Алексеевич
  • Богачев Владимир Дмитриевич
  • Славин Валентин Львович
  • Силкин Валентин Никифорович
  • Березин Валериан Николаевич
SU1840279A1
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ДВУХТАКТНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ 1999
  • Алексеенко В.Н.
RU2157585C1
Способ построения усилителя мощности СВЧ 2017
  • Рахлин Владимир Петрович
  • Сак Павел Викторович
RU2666229C1
Устройство усиления аналоговых сигналов 2020
  • Александров Владимир Александрович
  • Маркова Любовь Васильевна
  • Казаков Юрий Витальевич
RU2749015C1
РАДИОПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С АНОДНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ 1991
  • Тамм Д.Л.
  • Ткаченко Д.А.
  • Шипицын А.А.
RU2057397C1
ЦИФРОВОЙ ШИРОКОПОЛОСНЫЙ РАДИОПЕРЕДАТЧИК 2013
  • Муравченко Виктор Леонидович
  • Катанович Андрей Андреевич
  • Балахонов Алексей Николаевич
  • Кудрин Степан Владимирович
RU2602974C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 744 109 C1

Реферат патента 2021 года Широкополосный усилитель мощности

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиопередатчиках. Техническим результатом является повышение надежности усилителя мощности. Результат достигается тем, что в состав схемы широкополосного усилителя мощности дополнительно введен ступенчатый модулятор с числом ступеней в каждом полупериоде, равным N, определяемым требованием к коэффициенту линейности усиления усилителя. Предложенный принцип построения широкополосного усилителя мощности с высокой линейностью усиления позволяет существенно уменьшить число используемых усилительных элементов в усилителе и, как следствие, повысить его надежность. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 744 109 C1

Широкополосный усилитель мощности, содержащий высокочастотный разветвитель, двухтактный выходной каскад, сумматор и выходной фильтр, отличающийся тем, что дополнительно введен ступенчатый модулятор с числом ступеней в каждом полупериоде, равным N, определяемым требованием к коэффициенту линейности усиления усилителя, причем выход ступенчатого модулятора соединен с входом высокочастотного разветвителя, два выхода которого соединены с двумя входами двух усилительных элементов двухтактного каскада усилителя, два выхода которых соединены с двумя входами сумматора, выход которого соединен со входом выходного фильтра.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2021 года RU2744109C1

КЛЮЧЕВОЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ 2008
  • Беда Сергей Иванович
  • Муравченко Виктор Леонидович
  • Катанович Андрей Андреевич
  • Хотулева Надежда Викторовна
RU2400923C2
КЛЮЧЕВОЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ 2014
  • Анохин Андрей Сергеевич
  • Катанович Андрей Андреевич
  • Муравченко Виктор Леонидович
RU2542879C1
ШИРОКОПОЛОСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ 2018
  • Катанович Андрей Андреевич
  • Шульгин Сергей Владимирович
RU2701115C2
СХЕМЫ ПЕРЕДАТЧИКА ДЛЯ СИСТЕМ СВЯЗИ 2001
  • Йоунис Саед
  • Шимич Эмилия
  • Уилборн Томас
  • Занг Хаитао
  • Филипович Дэниел
  • Кауфман Ральф
  • Лин Дзиан
RU2258309C2
US 8829993 B2, 2014.09.09
US 8335250 B2, 2012.12.18
US 8233858 B2, 2012.07.31
US 9712123 B2, 2017.07.18.

RU 2 744 109 C1

Авторы

Муравченко Виктор Леонидович

Катанович Андрей Андреевич

Сипягин Руслан Николаевич

Жаровов Александр Клавдиевич

Даты

2021-03-02Публикация

2020-06-02Подача