CN206332649U - 一种低压射频功率放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低压射频功率放大器，包括依次级联的激励放大器、末前级放大器和末级放大器；所述激励放大器包含第一功率放大管、传输线变压器；所述末前级放大器包含第二功率放大管、第三功率放大管和宽带变压器；所述末级放大器包含第四功率放大管、第五功率放大管和输出变压器；该种低压射频功率放大器在1.6MHz‑29.9999MHz频段范围内，且射频信号产生器产生的射频信号为200mv‑300mv时，实现射频信号产生器接收的射频功率信号获得51±1dB的增益，互调失真小于‑28dB；所述第一功率放大管为甲类工作模式，第二功率放大管、第三功率放大管，和第四功率放大管、第五功率放大管分别组成推挽式放大器。

Description

一种低压射频功率放大器

技术领域

本实用新型属于功率放大器技术领域，特别涉及一种低压射频功率放大器，适用于短波通信发射机的功率放大，以及短波通信电台的安装，提升短波电台应用的广泛性。

背景技术

在发射机的前级电路中，调制产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大缓冲，以获得足够大的射频功率以后，才能馈送到天线上；为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器，因此射频功率放大器也成为各种无线发射机的重要组成部分。

射频功率放大器按照电流导通角的不同，分为甲乙丙三类工作模式，甲类工作模式的导通角为360°，乙类工作模式的功率导通角为180°，丙类工作模式的导通角小于180°；乙类工作模式和丙类工作模式分别适用于大功率工作状态，丙类工作模式是三种射频功率放大器中效率最高、失真最大的；甲类工作模式的失真最小，且效率最低。

发明内容

针对上述现有射频功率放大器三类工作模式存在的不足，本实用新型目的在于提出一种低压射频功率放大器，该种低压射频功率放大器能够完成短波发射机的功率放大，并且在满足各项技术指标的要求下，又能够采用较为常见的低压直流供电电源，方便短波电台的安装，扩大短波电台的应用范围。

为达到上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案予以实现。

一种低压射频功率放大器，包括依次级联的激励放大器、末前级放大器和末级放大器；所述激励放大器包含第一功率放大管、传输线变压器；所述末前级放大器包含第二功率放大管、第三功率放大管和宽带变压器；所述末级放大器包含第四功率放大管、第五功率放大管和输出变压器；

所述第一功率放大管的正、负输出端分别对应电连接传输线变压器的正、负 输入端，所述传输线变压器的正、负输入端分别电连接第二功率放大管的基极输入端、第三功率放大管的基极输入端，所述第二功率放大管的射极输出端和第三功率放大管的射极输出端电连接，所述第二功率放大管的集电极输出端、第三功率放大管的集电极输出端分别对应连接宽带变压器的正、负输入端，宽带变压器的正、负输入端分别电连接第四功率放大管的基极输入端、第五功率放大管的基极输入端，所述第四功率放大管的射极输出端和第五功率放大管的射极输出端电连接，所述第四功率放大管的集电极输出端、第五功率放大管的集电极输出端分别对应连接输出变压器的正、负输入端；

所述第一功率放大管用于获取射频信号并进行功率放大，得到功率放大后的射频信号，所述功率放大后的射频信号经过传输线变压器耦合、阻抗匹配后，得到与末前级功放管阻抗匹配的射频信号，并将所述阻抗匹配后的射频信号分别发送至第二功率放大管和第三功率放大管；

所述第二功率放大管和第三功率放大管分别用于接收并放大传输线变压器发送过来的所述阻抗匹配后的射频信号，分别得到功率放大后的第二射频信号和功率放大后的第三射频信号，然后第二功率放大管将所述功率放大后的第二射频信号发送至宽带变压器，第三功率放大管将所述功率放大后的第三射频信号发送至宽带变压器；

所述宽带变压器分别用于接收第二功率放大管发送过来的功率放大后的第二射频信号和第三功率放大管发送过来的功率放大后的第三射频信号，并分别进行功率耦合和阻抗匹配，分别得到第四射频功率信号和第五射频功率信号，然后将所述第四射频功率信号发送至第四功率放大管，将第五射频功率信号发送至第五功率放大管；

所述第四功率放大管用于接收并放大宽带变压器发送过来的第四射频功率信号，然后发送至输出变压器进行阻抗变换，得到第一阻抗变换后射频功率信号，并发送至输出变压器；

所述第五功率放大管用于接收并放大宽带变压器发送过来的第五射频功率信号，然后发送至输出变压器进行阻抗变换，得到第二阻抗变换后射频功率信号，并发送至输出变压器；

所述输出变压器分别用于接收第四功率放大管发送过来的第一阻抗变换后 射频功率信号和第五功率放大管发送过来的第二阻抗变换后射频功率信号，并对所述第一阻抗变换后射频功率信号和所述第二阻抗变换后射频功率信号进行耦合，进而输出需要的一路射频功率信号。

本实用新型的特点和进一步改进在于：

所述第一功率放大管为晶体管2SC1971。

所述第二功率放大管、第三功率放大管分别为晶体管2SC1972。

所述第四功率放大管、第五功率放大管分别为晶体管MRF454。

所述传输线变压器为线匝比1:1的平衡与不平衡变换器。

所述宽带变压器为线匝比为2:1的阻抗变换器。

本实用新型的一种低压射频功率放大器还外接低压电源，其中低压电源提供的电压范围为9V-15V,分别为激励放大器、末前级放大器和末级放大器供电；采用低压电源供电，有相对较好的技术指标，即在1.6MHz-29.9999MHz频段范围内，输入射频信号200mv-300mv时，能够实现51±1dB的增益，且互调失真小于-32dB。

激励放大器和末前级放大器之间采用传输线变压器进行信号耦合，末前级放大器和末级放大器之间采用宽带变压器进行信号耦合，能够提升本实用新型的一种低压射频功率放大器的效率。

本实用新型的有益效果：本实用新型采用低压电源供电，能够扩大短波电台的应用范围，采用静态控制电路能够方便功率放大器的状态调试，采用末前级功率放大器，提升了电台工作效率，使得短波通信发射机的功率放大，方便短波通信电台的安装，提升短波电台应用的广泛性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本实用新型一种低压射频功率放大器的原理框图；

图2a为本实用新型一种低压射频功率放大器中激励放大器和末前级放大器的电路结构示意图，

图2b为本实用新型一种低压射频功率放大器中末级放大器的电路结构示意图，

图2c为本实用新型一种低压射频功率放大器中末前级放大器的静态控制偏置电路图和末级放大器的基极偏置电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

参照图1，为本实用新型一种低压射频功率放大器的电路原理框图，该种低压射频功率放大器，包括依次级联的激励放大器、末前级放大器和末级放大器；所述激励放大器包含第一功率放大管、传输线变压器；所述末前级放大器包含第二功率放大管、第三功率放大管和宽带变压器；所述末级放大器包含第四功率放大管、第五功率放大管和输出变压器；其中，所述第一功率放大管为甲类工作模式，其导通角为360°；第二功率放大管、第三功率放大管为第一推挽式放大器，第四功率放大管、第五功率放大管为第二推挽式放大器。

所述第一功率放大管的正、负输出端分别对应电连接传输线变压器的正、负输入端，所述传输线变压器的正、负输入端分别电连接第二功率放大管的基极输入端、第三功率放大管的基极输入端，所述第二功率放大管的射极输出端和第三功率放大管的射极输出端电连接，所述第二功率放大管的集电极输出端、第三功率放大管的集电极输出端分别对应连接宽带变压器的正、负输入端，宽带变压器的正、负输入端分别电连接第四功率放大管的基极输入端、第五功率放大管的基极输入端，所述第四功率放大管的射极输出端和第五功率放大管的射极输出端电连接，所述第四功率放大管的集电极输出端、第五功率放大管的集电极输出端分别对应连接输出变压器的正、负输入端。

所述低压射频功率放大器，还包含射频信号发生器和射频信号接收器；所述信号发生器的信号输出端电连接传输线变压器的信号输入端，所述输出变压器的信号输出端电连接射频信号接收器的信号输入端。

所述射频信号发生器用于产生射频信号，并将所述射频信号发送至第一功率放大器；第一功率放大管获取射频信号并进行功率放大，得到功率放大后的射频信号，所述功率放大后的射频信号经过传输线变压器耦合、阻抗匹配后，得到与末前级功放管阻抗匹配的射频信号，并将所述与末前级功放管阻抗匹配的射频信号分别发送至第二功率放大管和第三功率放大管。

第二功率放大管和第三功率放大管分别用于接收并放大传输线变压器发送过来的所述与末前级功放管阻抗匹配的射频信号，分别得到功率放大后的第二射频信号和功率放大后的第三射频信号，然后第二功率放大管将所述功率放大后的第二射频信号发送至宽带变压器，第三功率放大管将所述功率放大后的第三射频信号发送至宽带变压器。

所述宽带变压器分别用于接收第二功率放大管发送过来的功率放大后的第二射频信号和第三功率放大管发送过来的功率放大后的第三射频信号，并进行功率耦合和阻抗匹配，分别得到第四射频功率信号和第五射频功率信号，然后将所述第四射频功率信号发送至第四功率放大管，将第五射频功率信号发送至第五功率放大管。

第四功率放大管用于接收并放大宽带变压器发送过来的第四射频功率信号，然后发送至输出变压器进行阻抗变换，得到第一阻抗变换后的射频功率信号。

第五功率放大管用于接收并放大宽带变压器发送过来的第五射频功率信号，然后发送至输出变压器进行阻抗变换，得到第二阻抗变换后的射频功率信号。

所述输出变压器分别用于接收第四功率放大管发送过来的第一阻抗变换后射频功率信号和第五功率放大管发送过来的第二阻抗变换后射频功率信号，并对所述第一阻抗变换后射频功率信号和所述第二阻抗变换后射频功率信号进行耦合，进而输出需要的一路射频功率信号，并将所述需要的一路射频功率信号发送至射频信号接收器。

所述第一功率放大管为晶体管2SC1971，增益约为18dB。

所述第二功率放大管、第三功率放大管分别为晶体管2SC1972，增益约为17dB。

所述第四功率放大管、第五功率放大管分别为晶体管MRF454，增益约为16dB。

所述传输线变压器为线匝比1:1的平衡与不平衡变换器。

所述宽带变压器为线匝比为2:1的阻抗变换器。

本实用新型的一种低压射频功率放大器还外接低压电源，分别为激励放大器、末前级放大器和末级放大器分别供电；本实施例中的低压电源采用13.8V电源和8V电源。

激励放大器和末前级放大器之间采用传输线变压器进行信号耦合，末前级放大器和末级放大器之间采用宽带变压器进行信号耦合，能够提升本实用新型的一种低压射频功率放大器的效率。

分别参照图2a、图2b和图2c，图2a为本实用新型一种低压射频功率放大器中激励放大器和末前级放大器的电路结构示意图，图2b为本实用新型一种低压射频功率放大器中末级放大器的电路结构示意图，图2c为本实用新型一种低压射频功率放大器中末前级放大器的静态控制偏置电路图和末级放大器的基极偏置电路图，图2a中的宽带变压器T2包含三个输出端，分别经由图2b中的R16电连接第四功率放大管V4的基极、经由图2b中的R17电连接第五功率放大管V4的基极和电连接图2c中第四晶体管V9射级，因此图2a、图2b和图2c共同组成本实用新型的一种低压射频功率放大器完整的电路结构示意图；其中，由射频信号发生器产生的射频信号经电容C2耦合到第一功率放大管V1的基极进行功率放大，R5和R4串联组成第一功率放大管V1的基极偏置电路，R7为第一功率放大管V1的射极限流电阻，同时使用所述基极偏置电路和所述射极限流电阻会让第一功率放大管V1的基极电压可调；T1为传输线变压器，起激励放大器和末前级放大器之间的级间耦合和阻抗匹配作用；13.8V电源通过传输线变压器T1给第一功率放大管V1的集电极供电，8V电源通过电感L9、R5和R4给第一功率放大管V1的基极供电。

R10是第二功率放大管V2的基极偏置电阻，R11是第三功率放大管V3的基极偏置电阻，所述基极偏置电阻不但能够提供稳定的基极电压，而且还能够起到较好的温度补偿和滤波作用；第一晶体管V6的基极分别电连接第二晶体管V7的基极和射极，第一晶体管V6的集电极分别连接第二晶体管V7的基极和集电极，第一晶体管V6、第二晶体管V7和R26、R37、电位器RP1、C42组成第二功率放大管V2的静态控制偏置电路和第三功率放大管V3的静态控制偏置电路，T8V电压通过电感L9输送至静态控制偏置电路中第一晶体管V6的基极，第一晶体管V6的集电极控制第二晶体管V7的集电极输出静态偏置电压，并通过传输线变压器T1将所述静态偏置电压分别发送至到第二功率放大管V2的基极和第三功率放大管V3的基极；所述静态控制偏置电路不但能够给第二功率放大管V2和第三功率放大管V3分别提供稳定的基极电压，而且还能对第二功率放大管V2和第三功 率放大管V3分别起到较好的温度补偿和滤波作用。

R12和C14串联组成第二功率放大管V2的电压并联负反馈电路，R13和C15串联组成第三功率放大管V3的电压并联负反馈电路，所述电压并联负反馈电路分别能够对应提高第二功率放大管V2和第三功率放大管V3各自的稳定性和指标互调；13.8V电压通过宽带变压器T2分别输送至第二功率放大管V2的集电极和第三功率放大管V3的集电极；C16为阻抗匹配电容器，能够改善本实用新型一种低压射频功率放大器在22MHz到30MHz的增益；T2为宽带变压器，用来实现末前级放大器和末级放大器之间的功率耦合和阻抗匹配，末前级放大器中功率放大后的射频信号经宽带变压器T2耦合到末级功率放大器。

R16、R17、L4、L5组成阻容均衡衰减网络，能够有效调整末级功率放大器在全频段范围内的线性度，第三晶体管V8的基极电连接第四晶体管V9的射级，第三晶体管V8的集电极分别电连接第四晶体管V9的基极和集电极；第三晶体管V8、第四晶体管V9和R30、R32组成第四功率放大管V4的基极偏置电路和第五功率放大管V5的基极偏置电路，所述偏置电路不但能够给第四功率放大管V4和第五功率放大管V5分别提供稳定的基极电压，而且还能够对第四功率放大管V4和第五功率放大管V5分别起到较好的温度补偿和滤波作用；第一晶体管V6、第三晶体管V8分别为晶体管3DG130B，第二晶体管V7、第四晶体管V9分别为晶体管TIP122。

R20为第四功率放大管V4的基极偏置电阻，R21为第五功率放大管V5的基极偏置电阻，所述基极偏置电阻不但能够提供稳定的基极电压，而且还能够起到较好的温度补偿和滤波作用；R22、L6、C20组成第四功率放大管V4的电压并联负反馈电路，R23、C21、L7组成第五功率放大管V5的电压并联负反馈电路，电压并联负反馈电路无论对提高末级功率放大器的稳定性，或对优化该末级功率放大器的互调指标都起着很重要的作用；C27和C28分别为阻抗匹配电容器，能够改善本实用新型一种低压射频功率放大器在22MHz到30MHz的增益；L8为直流馈电电感，能有效滤除电源纹波；末前级功率放大器对应输出的射频功率信号经宽带变压器T2分别加到第四功率放大管V4的基极、第五功率放大管V5的基极，由末级功率放大器放大后经输出变压器T3进行阻抗变换后得到最终输出的功率信号。

本实用新型本实用新型能够在1.6MHz-29.9999MHz频段范围内，且射频信号产生器产生的射频信号为200mv-300mv时，实现射频信号产生器接收的需要的一路射频功率信号获得51±1dB的增益，互调失真小于-28dB，完成了短波发射机射频信号在短波频段内从0dBm到50dBm的放大，试验验证该实用新型能耗比高，互调指标好，谐波抑制指标好，又因其供电电源分布广泛，扩展了短波电台的应用领域和使用范围。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种低压射频功率放大器，其特征在于，包括依次级联的激励放大器、末前级放大器和末级放大器；所述激励放大器包含第一功率放大管、传输线变压器；所述末前级放大器包含第二功率放大管、第三功率放大管和宽带变压器；所述末级放大器包含第四功率放大管、第五功率放大管和输出变压器；

所述第一功率放大管的正、负输出端分别对应电连接传输线变压器的正、负输入端，所述传输线变压器的正、负输入端分别电连接第二功率放大管的基极输入端、第三功率放大管的基极输入端，所述第二功率放大管的射极输出端和第三功率放大管的射极输出端电连接，所述第二功率放大管的集电极输出端、第三功率放大管的集电极输出端分别对应连接宽带变压器的正、负输入端，宽带变压器的正、负输入端分别电连接第四功率放大管的基极输入端、第五功率放大管的基极输入端，所述第四功率放大管的射极输出端和第五功率放大管的射极输出端电连接，所述第四功率放大管的集电极输出端、第五功率放大管的集电极输出端分别对应连接输出变压器的正、负输入端。

2.如权利要求1所述的一种低压射频功率放大器，其特征在于，所述第一功率放大管用于获取射频信号并进行功率放大，得到功率放大后的射频信号，所述功率放大后的射频信号经过传输线变压器耦合、阻抗匹配后，得到与末前级功放管阻抗匹配的射频信号，并将所述阻抗匹配后的射频信号分别发送至第二功率放大管和第三功率放大管；

所述第二功率放大管和第三功率放大管分别用于接收并放大传输线变压器发送过来的所述阻抗匹配后的射频信号，分别得到功率放大后的第二射频信号和功率放大后的第三射频信号，然后第二功率放大管将所述功率放大后的第二射频信号发送至宽带变压器，第三功率放大管将所述功率放大后的第三射频信号发送至宽带变压器；

所述宽带变压器分别用于接收第二功率放大管发送过来的功率放大后的第二射频信号和第三功率放大管发送过来的功率放大后的第三射频信号，并分别进行功率耦合和阻抗匹配，分别得到第四射频功率信号和第五射频功率信号，然后将所述第四射频功率信号发送至第四功率放大管，将第五射频功率信号发送至第五功率放大管。

3.如权利要求1或2所述的一种低压射频功率放大器，其特征在于，所述第四功率放大管用于接收并放大宽带变压器发送过来的第四射频功率信号，然后发送至输出变压器进行阻抗变换，得到第一阻抗变换后射频功率信号，并发送至输出变压器；

所述第五功率放大管用于接收并放大宽带变压器发送过来的第五射频功率信号，然后发送至输出变压器进行阻抗变换，得到第二阻抗变换后射频功率信号，并发送至输出变压器；

所述输出变压器分别用于接收第四功率放大管发送过来的第一阻抗变换后射频功率信号和第五功率放大管发送过来的第二阻抗变换后射频功率信号，并对所述第一阻抗变换后射频功率信号和所述第二阻抗变换后射频功率信号进行耦合，进而输出需要的一路射频功率信号。

4.如权利要求1所述的一种低压射频功率放大器，其特征在于，还外接低压电源，其中低压电源提供的电压范围为9V-15V,分别为激励放大器、末前级放大器和末级放大器供电。

5.如权利要求1所述的一种低压射频功率放大器，其特征在于，所述第一功率放大管为晶体管2SC1971。

6.如权利要求1所述的一种低压射频功率放大器，其特征在于，所述第二功率放大管、第三功率放大管分别为晶体管2SC1972。

7.如权利要求1所述的一种低压射频功率放大器，其特征在于，所述第四功率放大管、第五功率放大管分别为晶体管MRF454。

8.如权利要求1所述的一种低压射频功率放大器，其特征在于，所述传输线变压器为线匝比1:1的平衡与不平衡变换器。

9.如权利要求1所述的一种低压射频功率放大器，其特征在于，所述宽带变压器为线匝比为2:1的阻抗变换器。