Усилитель мощности с распределенным усилением Советский патент 1990 года по МПК H03F3/60 

1

(21)4492647/24-09

(22)10.10.88

(46) 23.06.90. Бюл. К6 23 (72) В.Б.Копылев

(53)621.375.026 (088.8)

(56)Патент ФРГ К 1126947,

кл. 21 а 4, 29/01, опублик. 1962.

(54)УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМ УСИЛЕНИЕМ

(57)Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение КПД при работе на рассогласованную нагрузку. Усилитель мощности с распределенным усилением содержит первую и вторую неоднородные выходные линии 1, 2, первую и вторую входные линии задержки 3, 4, активные элементы 5, первую ц вторую регулируемые линии 6, 7, блок управления 9. Цель изобретения достигнута за счет автоматической регулировки регулируемых линий 6, 7 в зависимости от номинала сопротивления нагрузки. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение КПД при работе на рассогласованную нагрузку. Усилитель мощности с распределенным усилением содержит первую и вторую неоднородные выходные линии 1, 2, первую и вторую входные линии задержки 3, 4, активные элементы 5, первую и вторую регулируемые линии 6, 7, блок управления 9. Цель изобретения достигнута за счет автоматической регулировки регулируемых линий 6, 7 в зависимости от номинала сопротивления нагрузки. 1 ил.

(Л

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано как выходная ступень широкодиапазонного радиопередатчика,

Цель изобретения - повышение коэффициента полезного действия при работе на рассогласованную нагрузку.

На чертеже представлена структурная электрическая схема усилителя мощности с распределенным усилением.

Усилитель мощности с распределенным усилением содержит первую неоднородную выходную линию 1 задержки с N отводами, вторую неоднородную вы- :ходную линию 2 задержки с М отводами, первую входную линию 3 задержки с N отводами, вторую входную линию 4 задержки с М отводами, активные элементы 5, первую 6 и вторую 7 регулируемые линии задержки, датчик 8 проходящей мощности, блок 9 управления, адаптер 10, мультиплексор 11, первый 12 и второй 13 инверторы, первый 14 и второй 15 регистры, блок 16 сравнения, первый 17 и второй 18 блоки И, генератор 19 тактовых импульсов, линию 20 задержки, балластный резистор 21, триггер 22, аналого-цифровой преобразователь ( АЦП) 23, счетчик 24, направленные ответвители 25 и 26 падающей и отраженной волн, первый 27 и второй 28 дополнительные балластные резисторы, частотно-корректирующие цепи 29, детекторы 30, квадраторы 31, отрезки 32 длинных линий, реле 33 и выходной фидер 34,

Усилитель работает следующим образом.

1

При смене рабочей частоты или нагрузки по сигналу Настройка переводятся в нулевое состояние счетчик 24, первый 14 и второй 15 регистры, и устанавливается триггер 22 блока 9 управления. Установка триггера 22 переводит схему блока 9 управления в режим настройки. Мультиплексор 11 коммутирует выход счетчика 24 на вхо адаптера 10, при этом появляется напряжение 27 В на шинах II, IV (на обмотках реле 33 регулируемых линий 6 и 7),.Реле 33 устанавливает длину регулируемых линий 6 и 7 минимальной величины. С задержкой на время коммутации реле 33 отпирается генератор 19.

Одновременно усиливаемый сигнал, поданный на вход первой входной линии 3, распространяется в сторону

5

0

5

0

5

0

5

0

5

балластного резистора 21, Поскольку амплитуда напряжения на входных электродах активных элементов 5 одинаковы и одинаковы фазочастотные характеристики регулируемых линий 6 и 7, в выходной неоднородной линии, образованной последовательно соединенными первой 1 и второй 2 неоднородными линиями, амплитуда напряжения прямой волны возрастает к выходу устройства. Величина выходной мощности, выделяемой в нагрузке устройства, зависит от соотношения значений фазового угла tj коэффициента отражения от этой нагрузки и фазового угла о внутреннего (собственного) коэффициента отражения усилителя мощности с распределенным усилением и фиксируется датчиком 8.

Работа датчика 8 основывается на измерении мощностей падающей и отраженной воли в фидере 34. На петлях связи направленны ответвителей 25 и 26 развиваются ЭДС, пропорциональные напряжениям, соответственно падающей и отраженной волн, в фидере 34. Напряжения с ответвителей 25 и 26 подаются через цепи 29 на детекторы 30, с выходов которых разнополярные выпрямленные напряжения, подаются ча квадраторы 31. За счет нелинейных преобразований в последних токи на их выходах оказываются пропорциональными квадратам входных напряжений. Далее эти токи суммируются, и на выходе датчика 8 формируется сигнал, величина которого пропорциональна разности между падающей и отраженной мощностями на выходе усилителя, т.е. пропорциональна проходящей в нагрузку устройства мощности.

На выходе блока 16 сравнения существует сигнал, соответствующий результату сравнения информации, по- ( ступающей с датчика 8 (число А), с информацией, хранящейся в регистре 15 (число В), Причем в нач альный момент всегда А В, так как В 0.

Импульсы, поступающие с генератора 19 в зависимости от результата сравнения, производят (в случае ) или не производят (в случае А ЈВ) запись информации с выхода АЦП 23 во второй регистр 15 и с выхода счетчика 24 в первый регистр 14, причем появление каждого последующего тактового импульса увеличивается на одно состояние счетчика 24.

При первом цикле счета, как упоминалось, длина линий 6 и 7 минимальна и равняется 1мцИПри втором цикле счета (при появлении напряжения 27 В на тинах I и IV) переключается реле 33, -и в линии 6 и 7 включается отрезок 32 длиной 1 Общая длина линии 6 и 7 в этом случае составляет 1МИН + 1.

При третьем цикле счета (напряжение 27 В на шинах II, III) опять перключается реле 33, ив линии 6 и 7 включается отрезок 32 длиной 2 1. Общая длина линии устанавливается равной 1Мин + 21, и так далее.

Таким образом, за четыре цикла счета длина линии 6 и 7 изменяется по закону 1МИ„, 1 мнн+ 1, 1ЛЛИН+21, 1 Мин + 31, а в первом регистре 14 хранится код длины линии 6 и 7, соответствующий максимальному значению сигнала на выходе датчика 8.

Одновременное изменение длин отрезков линий 6 и 7, обеспечивающее постоянное равенство их электрических длин между собой, не нарушает синфаз- ность сложения в нагрузке устройства напряжений прямых волн отдельных активных элементов 5, однако за счет изменения электрической длины линии 6 изменяется фазовый угол внутреннего коэффициента отражения усилителя мощности с распределенным усилением. Причем при достижении равенства фазовых углов коэффициентов отражения of - ц, модность, выделяемая в нагрузке устройства, и сигнал, снимаемый с датчика 8, оказываются максимальными.

Пятый цикл счета вызывает появление сигнала переполнения на выходе счетчика 24, что влечет за собой сброс триггера 22 и перевод блока 9 в режим работы. Мультиплексор 11 коммутирует выход регистра 14 на вход адаптера 0, устанавливая исполнитель тле реле в состояние, соответствующее максимуму проходящей в нагрузку устройства мощности. Генератор 19 при этом отключается от входа счет- ка 24. На этом процесс регулировки длин линий 6 и 7 прекращается.

Таким образом, благодаря регулировке длин линий 6 и 7, рассчитанных на работу при малом уровне проходящей мощности, мощность, выделяемая в рассогласованной нагрузке, и коэф10

20

25

фициент полезного действия усилителя

возрастают.

Формула изобре т е н и я

Усилитель мощности с распределенным усилением, содержащий первую неоднородную выходную линии задержки с N отводами, вторую неоднородную выходную линию задержки с М отводами, первую входную линию задержки с N отводами, вторую входную линию задержки с М отводами, (N + М) активных элементов, включенных между соответствующими отводами первой входной линии задержки с N отводами и первой

неоднородной выходной линии задержки с N отводами, и между соответствующими отводами второй входной линии задержки с М отводами н второй неоднородной выходной линии задержки с М отводами, при этом вход первой входной линии задержки с N отводами является входом усилителя мощности с распределенным усилением, а выход второй входной линии задержки с М отводами нагружен на балластный резистор, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД при работе на рассогласованную нагрузку, введены: идентичные первая и вторая регулируемые линии задержки, датчик проходящей мощности и блок управления, причем первая и вторая регулируемые линии задержки включены соответственно между выходом первой неоднородной

35 выходной линии задержки с N отводами и входом второй неоднородной выходной линии задержки с М отводами, и между выходом первой входной линии задержки с N отводами и входом второй вход40 ной линии задержки с М отводами, входы управления первой и второй регулируемых линий задержки объединены между собой и соединены с выходом блока управления, вход которого сое5 динен с выходом датчика проходящей мощности, вход датчика проходящей мощности соединен с выходом второй неоднородной выходной линии задержки с М отводами, а основной выход образует выход усилителя мощности с распределенным усилением блок управления выполнен на последовательно соединенных аналого-цифровом преобразователе, блоке сравнения, первом блоке И, первом регистре, мультиплексоре и адаптере, генераторе тактовых импульсов, выход которого через второй блок И соединен с вторым входом первого блока И и первым входом счетчика,

30

0

5

71573ДЗО8

первый и второй выходы которого сое-динен с выходом аналого-цифрового динены соответственно и первым и вто-преобразователЯ| а выход - с вторым рым входами первого регистра и тре-входом блока сравнения, выход пере- тьим и четвертым входами мультиплек- sполнения,счетчика через триггер и сора, первый и второй выходы котороголинию задержки соединен с вторым соответственно через первый и второйвходом второго блока И, установочные инверторы соединены с третьим и вто-входы счетчика первого и- второго ре- рым входами адаптера, выход первогогистров и триггера образуют вход И соединен с входом управления JQуправления усилителя мощности с рас- второго регистра, вход которого сое-пределенным усилением.