Усилитель мощности Советский патент 1993 года по МПК H03F3/217 

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для использования в ради- опередающих устройствах, работающих в режимах с однополосной модуляцией в системе связи, навигации и т.п.

Целью настоящего изобретения является расширение диапазона частот усиливаемых сигналов.

Устройство (см.чертеж) содержит соединенные последовательно детектор 1 огибающей и ШИП 2, ограничитель 3, вход которого соединен с входной шиной и входом детектора 1 огибающей, а также первый 4 и второй 5 коммутаторы; сигнальные входы которых соединены, соответственно, с прямым и инверсным выходами ограничителя 3, а входы управления - с выходом ШИП 2. Выходы первого 4 и второго 5 коммутаторов соединены, соответственно, с первым и вторым входами ключевого УРЧ 6, выход которого через полосовой фильтр 7 соединен с выходной шиной.

Возможные варианты реализации отдельных блоков предлагаемого устройства представлены на чертеже.

Детектор 1 огибающей служит для выделения сигнала, пропорционального амплитуде U(t) входного однополосного сигнала. ШИП 2 служит для преобразования напряжения детектора Т огибающей в последовательность прямоугольных импульсов, модулированных по длительности. ШИП 2 обычно содержит генератор пилообразного напряжения и компаратор. На входах компаратора происходит сравнение напряжения детектора 1 с пилообразным напряжением, в результате чего на его выходе формируется последовательность прямоугольных импульсов, длительность которых пропорциональна напряжению на выходе детектора 1.

Ограничитель 3 ограничивает по амплитуде входной однополосный сигнал и выделяет его частотно-модулированную составляющую. Коммутаторы 4, 5 являются логическими устройствами и имеют по два входа: сигнальный вход и вход управления. На входы управления поступают импульсы с выхода ШИП 2, а на сигнальные входы - импульсы с прямого и инверсного выходов ограничителя 3. Когда на вход управления коммутатора поступает сигнал логической 1й, на его выходе повторяется импульсное напряжение, поступающее на сигнальный вход. Когда на входе управления напряжение логического О, то на выходе коммутатора - напряжение логического О. Коммутаторы 4, 5 могут быть реализованы на основе быстродействующих логических

элементов, выполняющих логическую операцию

Ключевой усилитель 6 радиочастоты служит для усиления однополосного сигна- ла до необходимого уровня мощности. Полосовой фильтр 7 служит для подавления внеполосных и побочных излучений, возникновение которых связано с широтно-им- пульсным преобразованием и ключевым режимом работы оконечного усилителя ; мощности (ключевого УРЧ 6).

Предлагаемое устройство работает следующим образом. На его вход поступает входной однополосный сигнал UBX. который 5 в общем случае можно представить в виде: (t)sln am Ч (t). Детектор 1 огибающей выделяет из этого сигнала его огибающую: (t). Ограничитель 3 выделяет частотно-модулированную 0 составляющую: a) t+ Ч (t), где Е - амплитуда импульсов на выходе ограничителя 3.

Затем огибающая однополосного сигнала U(t) с помощью ШИП 2 преобразуется

5

в последовательность прямоугольных импульсов, длительность которых tn(t) пропорциональна U(t). При этом напряжение на выходе ШИП 2 содержит низкочастотную составляющую, пропорциональную U(t) и

0 побочные продукты широтно-импульсного преобразования (гармоники тактовой частоты и комбинационные составляющие):

(t)/f+UT(t.(t)+UT(t,T), где Е - амплитуда импульсов на выходе ши5 ротно-импульеного преобразователя 2; Т - период следования импульсов; UT(t,Т)-слагаемое, учитывающее гармоники тактовой частоты и комбинационные составляющие. Затем импульсы с выхода ШИП 2 посту0 лают на входы управления коммутаторов 4, 5, на сигнальные входы которых подаются сигналы, соответственно, с прямого и инверсного выходов ограничителя 3. В результате этого во время прихода на входы

5 управления коммутаторов 4, 5 уровня логического О (т.е. паузы с выхода ШИП 2), на его выходах устанавливается уровень О независимо от сигналов на сигнальных входах. Во время прихода на входы управления

0 коммутаторов 4,5 уровня (т.е. импульса с выхода ШИП 2), на их выходах повторяются высокочастотные импульсы, соответственно, с прямого и инверсного выходов ограничителя 3.

5 Когда на оба входа ключевого УРЧ 6 одновременно приходит нулевой сигнал, нижние транзисторы каждого из плеч усилителя закрыты, верхние - открыты, и на его выходе напряжение равно нулю. Когда на

входы ключевого УРЧ 6 поступают противофазные высокочастотные импульсы, то он их усиливает и на его выходе формируются двухполярные прямоугольные импульсы, В результате этого напряжение Ue на входе полосового фильтра 7 представляет собой последовательность прямоугольных радиоимпульсов, длительность tn(t) которых пропорциональна огибающей U(t) входного однополосного сигнала, а ВЧ заполнение соответствует его частотно-модулированной составляющей sin (о + Ч(t) . Следовательно, напряжение Ue является произведением напряжения h с выхода ШИП 2 на напряжение 11з С выхода ограни- чителя 3:.

(t) t+ 44t)+Un, где Un - слагаемое, учитывающее внепо- лоснов излучение на выходе усилителя, связанное с наличием в огибающей напря- жения U в побочных: продуктов широтно- импульсного преобразования.

Полосовой фильтр 7 выделяет из этого напряжения усиленный по мощности исходный однополосный сигнал:

(t)sln ot+ Ч (t).

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет существенно расширить диапазон усиливаемых однополосных сигналов за счет того, что длительность ВЧ импульсов, усиливаемых ключевым УРЧ 6, практически не изменяется.

Формула и з о б р етен и я

Усилитель мощности, содержащей ограничитель, последовательно соединенные детектор огибающей и широтно-импульс- ный преобразователь, а также последовательно соединенные двухтактный ключевой усилитель и выходной полосовой фильтр, при этом входы усилителя-ограничителя и детектора огибающей объединены и являются входом усилителя мощности, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения диапазона частот, введены первый и второй коммутаторы, сиг нальные входы которых соединены с прямым и инверсным выходами ограничителя соответственно, входы управления - с выходом широт- но-импульсного преобразователя, а выходы - с соответствующими входами двухтактного ключевого усилителя.