Широкополосный усилитель Советский патент 1945 года по МПК H03F1/46 

В некоторых передатчиках, в частности телевизионных, очень трудно обеспечить пропускание достаточно широкой полосы частот в каскадах усиления модулированных колебаний. С тем же затруднением приходится считаться и в приемниках.

Нб-достаточная ширина полосы объясняется наличием собственных «мкостей ламп tt цепей. При некоторой частоте, обычно несущей, эту емкость удается компенсировать индуктивностью, однако, «а частотах выше или ниже резонансной, емкость и индуктивность уже не компенсируют друг друга. Поэто му на частоте резонанса усилительные ламп.ы работают в режиме активкой «агрузки, а на повышенных или пониженных частотах - в режиме комплекс«ой нагрузки, т. е. должны давать как активную, так и реактивную составляющие тока. Отсюда следует, что поток электронов должен увеличиваться. Однако до настоящего времени не удавалось сделать лампы с эмиссией, достаточной для создания такого реактивного тока в выходной цепи., какой -по существу должен был бы возииюнуть при крайних частотах

полосы, необходимой для хорошей передачи изображений. Для телевизионных усилителей требуются по.этому лампы со значительно увеличенным отнощениел пиковой эмиссии к междуэлсктродной емкости. Однако в этом направлении ул}чщение двигается очень медленно. Самые лучшие из существующих ламп, повйдимому, близки к возможному в этом направлении пределу, но они все же недостаточно удовлетворяют указанным условиям.

Предлагаемый усилитель, не требующий дальнейщего улучшения ламп, обеспечивает пропускание щкрокой полосы частот. В нем применены два усилителя, работающие на общую -нагрузку. При этом они не только отдают во внешнюю цепь на;длежащую активную модулированную энергию, но таюже взаимно уменьщают один у другого реактивную составляющую анодного тока. Для этого выходные контуры того к другого усилителя соединены искусственной или действительной линией, длина которой .равна четвертисредней волны полосы, т. е. несущей волны, или, в некоторых случаях, нечетному числу четвертей

этой волны. Если п-ергдача идет на обеих боковых полосах, то длина ЛИНИИ должна быть равна нечетному числу четвертей несущей волны-. Лодводимые к усилителям напряжения 1ВЫСОКОЙ частоты -должны отличаться друг от друга на 90°. Уси.ленная энергия сни1мается с того конца четвертьЕолновой линии, который соединен с усилител&м, возбуждаемым отстающим по фазе иапряжением. Иными словами, изобретение основано «а применении инвертора иМПеданцез в iBaAig четвертьволновой линии, ВКЛЮЧ&Ж-ЮЙ между двумя усилителями, чем и достигается рагш,нрение частотной хараа тер1истики.

Изобретение поясняется дальнейш-им описанием и чертежом. Фиг. 1 поясняет применйние ерИн.дЕаов изобретения к двум усилителям, работающим в качестве последнего каскада телевизионного передатчика. На фиг. 2 даны сравилтельные характеристики предлагаемого устройства и обычного однолампового усилителя.

На представленной фиг. 1 схеме каждый из двух усилителей Л и S состаит из двух ламп 1 и 2, включенных по двухтактной схеме. Как входные контуры 3 и 4, так и вы.ходные контуры 5 ,и 6 соответственно соединены между собой четвертьвол1новыми линиями TL w TL, чем и до1стигается раз«остъ фаз 90°.

Если желательно, то можно обойтись без трансформаторов и подводить несущую частоту непосредственно к сеткам усилителей Л и В, применяя) такие элементы настройки и нагрузки, чтобы импеданц их был равен характеристическому импедан.цу линии. Электрическая длина лииии TL должна быть равна четверти средНей волны полосы; для этого геометрическая длина линии должна быть немного меньше четверти волны. Можно, очевидно, применить любой другой способ получения вгобходимой разности фаз в контурах 3 и 4. Например, можно овязать -контуры 3 и 4 с общим исрочником несущей частоты ,и получить -разность фаз 90° -расстройкой

этих KOiHTypoiB в противоположных наятраалениях.

Лалты 1 и 2 обоих усилителей нейтрализованы, как обычно, кон-, денсато-рами, включенными между аНодо.м одн-ой И1 сеткой другой ла-мпы. На сетки ламп через пров-од 15 задается о-трицательн-ое смещение.

Выходы обоих усилителе-й связаны четвертьволновой линией TL, при со&ди1нен1ной кш. можно ближе к анодам ламп того и другого усилителя. К тому концу этой линии, который присоединен к анодам ламп усилителя В (с отстающей фазой), пр;№оединена другая линия TL, соедкнеиная с антенной; характеристический имподанц этой второй лиши равен половине импеданца первой четвертьв-олновой линии.

Бели для передачи при меняются обе боковые полосы, то усилителей Л и S настраиваются на среднЮЮ, т. е. несущую частоту. Оба усилителя должны отдавать в линию TU о-динаковую мощность. Выходные контуры усилителей состоят из емкостей и индуктивностей, однако вместо них можно воспользоваться системой Лех-ера.

Если нужно модулировать сетки усилителей А и fi, то- модулирующее устройство включается в провод 15. Вместо такой сеточной модулящии можНо модулировать несущую частоту в одно.м из предыдущих каскадо-в.

В некоторых случаях выгоднее анодная модуляция усилителей А и В. .Выбор того ИЛИ1 иного способа модуляции зависит от многих обстоятельств, IBI том числе и от мо-щности М1одуляторной схемы.

Допустим, что принята сеточная модуляция, так что потенциал сеток меня-ется с в.идео-частптой. Изменения мощности на выходе того и другого усилителя будут о-динаковы И по фазе, и по величине, т. е. отно1сительно модулирующей ча-стоты усилители параллельны, хот радио-частоты «а -выходах того и другого усилителен отличаются по фазе .на 90°.

Если б1лагсада1ря ,-модуляции появится чаетота лыще «ли Ниже резонаксной частоты вых-одных контуров усилителей, то реактивная состаВЛ1яющая тока будет тем больше, чем больше разность хмежду указан;ны:ми частотами. В прежних усилителях лалты должны были давать этот реа-ктивный ток, иначе ухудшалась бы модуляционная характеристика, т. е. на боковых частотах уменьшалась бы мощность и сдвигалась бы фаза относительно несущей волны, что сопровождалось бы -соответственными искажениями модуляции несущей -волны. В предлагаемом устройстве усилители ВЛИЯЮТ друг на друга через четвертьволновую лтяно TL таким об| аз1ом, что реактивный ток в ла мпах значительно ослабляется.

Если на выходе имеется в данный момент боковая частота, то каждый из двух выходных контуров сам по себе представляет комбинацию емкостного и омического сспротивлений. В предлагаемой схеме, благодаря наличию четвертьволновой линии, емкостное сопротивление одного контура появляется на другом контуре в виде эквивалентного индуктивного сопротивления и, таким образом, реактивные сопротивления обоих выходных коньтуров уравновешивают друг друга. Это уравновешивание тем слабее, чем дальше боковая частота отстоит от несушей, так как четвертьволновая линия «а этой частоте теряет свои свойства и так как при слишком сильном отражении вдоль линии реактивный ток на одном конце jrHH«H не сопровождается появлени-ем на другом конце лииии такого же реактивного тока обратного знака.

Жблательно, чтобы характеристкн ческий чет/вертьволновой линии TL между уснлителями А и В был вдвое больше импеданца линии TL, идущей к антенне, и был равен оптимальной для ламп омической иагрузке. Для получения максима.чьной мощности этот импеданц следует, по возможност-и, сделать равным внутреннему сопротивлению ламп, но для получения более нологоГ частотной характеристики может оказаться необходил ым сделать его меньше, допуская некоторую потерю мощности н у: 1еньшен ;е к. п. д. В других случаях понадобиться р-абота усилителя с уменьшенной мощностью и повышенно эффективностью, д.гя чего нужно повысить нмпеданщ нагрузки, ламп. Во всякоМ случае, настоящее изобретение дает возможность применять более высокие нагрззочные сопротивления и получать больший к. п. д., чем это с существующими усилителями, если последние должны работать на широкой полосе частот.

Колшенсация реактивных токов происходит как в выходных, так и во входных контурах, что особенно выгодно при усилении широкой полосы частот.

Предмет патента

Широкополосный усилитель высокой частоты, о т л и ч а ю щ и ii с я тем, что выходные цепн двух ламп, питаемых напряжениями, сдвинутыми по фазе на 90°, соединены между собой линией длиною в четверть волны или в нечетное кратное этой величины.

S 55 60 S 62 63 6U f мгц

Фиг. 2