EA037984B1 - Power amplifier - Google Patents
Power amplifier Download PDFInfo
- Publication number
- EA037984B1 EA037984B1 EA201892274A EA201892274A EA037984B1 EA 037984 B1 EA037984 B1 EA 037984B1 EA 201892274 A EA201892274 A EA 201892274A EA 201892274 A EA201892274 A EA 201892274A EA 037984 B1 EA037984 B1 EA 037984B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- output
- input
- amplifier
- power
- automatic gain
- Prior art date
Links
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 abstract 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers
- H03G3/20—Automatic control
- H03G3/22—Automatic control in amplifiers having discharge tubes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transmitters (AREA)
- Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах радиосвязи, в частности в радиопередающих устройствах, позволяет строить радиопередатчики с повышенной линейностью, одновременно обеспечивая защиту выходных каскадов от превышения отраженной пиковой мощности и защиту их при работе на рассогласованную нагрузку.The invention relates to radio engineering and can be used in radio communication systems, in particular in radio transmitting devices, allows you to build radio transmitters with increased linearity, while protecting the output stages from exceeding the reflected peak power and protecting them when operating on an unmatched load.
Известен усилитель мощности СВЧ (патент № 2625019, опубл. 11.07.2017), включающий модуль основного усилителя, детекторы и кольцо авторегулирования мощности. Модуль основного усилителя содержит СВЧ вход, управляемый аттенюатор, выход которого соединен с входом усилителя мощности СВЧ. Детекторы выполнены в виде детектора первой огибающей, детектора второй огибающей, пикового детектора отраженной от выхода мощности, пикового детектора поданной на выход мощности. В усилитель включены вычитающее устройство, линейный сумматор и нелинейный сумматор, первый и второй операционные усилители, датчик отраженной мощности, фильтр гармоник, датчик падающей мощности, задатчик отраженной мощности и задатчик падающей мощности.Known microwave power amplifier (patent No. 2625019, publ. 11.07.2017), which includes a main amplifier module, detectors and a ring for automatic power control. The main amplifier module contains a microwave input, a controlled attenuator, the output of which is connected to the input of the microwave power amplifier. The detectors are made in the form of a first envelope detector, a second envelope detector, a peak detector of the power reflected from the output, a peak detector of the power supplied to the output. The amplifier includes a subtractor, a linear adder and a nonlinear adder, the first and second operational amplifiers, a reflected power sensor, a harmonic filter, an incident power sensor, a reflected power generator and an incident power generator.
Данный усилитель мощности не подавляет отраженную волну основного сигнала, полученную от рассогласованной нагрузки, что ухудшает работу усилителя, т.к. отраженная волна может существенно расстроить работу его выходного каскада и ухудшить линейность. Не предусмотрена система охлаждения при перегреве усилителя, что может привести к снижению его работоспособности.This power amplifier does not suppress the reflected wave of the main signal received from the mismatched load, which degrades the performance of the amplifier, because the reflected wave can significantly degrade the performance of its output stage and degrade linearity. A cooling system is not provided when the amplifier overheats, which can lead to a decrease in its performance.
Известен усилитель мощности (патент № 126235, опубл. 20.03.2013 г.), включающий предварительный усилитель, оконечный усилитель, аттенюатор, вход которого является входом усилителя мощности, выход подключен к входу предварительного усилителя, выход которого подключен к входу оконечного усилителя.Known power amplifier (patent No. 126235, publ. 03/20/2013), which includes a pre-amplifier, final amplifier, attenuator, the input of which is the input of the power amplifier, the output is connected to the input of the pre-amplifier, the output of which is connected to the input of the final amplifier.
В данном усилителе не предусмотрена возможность регулировки усиления для поддержки амплитуды полезного сигнала в определенных заранее заданных пределах, которая может меняться из-за условий распространения, климатических изменений, передвижения радиопередающего устройства и т.д. Не обеспечена возможность подавления отраженной волны основного сигнала, полученной от рассогласованной нагрузки, что ухудшает работу усилителя, т.к. отраженная волна может существенно расстроить работу его выходного каскада и ухудшить линейность. Не предусмотрена система охлаждения при перегреве усилителя, что может привести к снижению его работоспособности.This amplifier does not provide the ability to adjust the gain to maintain the amplitude of the wanted signal within certain predetermined limits, which may vary due to propagation conditions, climatic changes, movement of the radio transmitter, etc. The possibility of suppressing the reflected wave of the main signal received from the mismatched load is not provided, which worsens the operation of the amplifier, since the reflected wave can significantly degrade the performance of its output stage and degrade linearity. A cooling system is not provided when the amplifier overheats, which can lead to a decrease in its performance.
Наиболее близким к заявленному устройству по совокупности признаков является блок усилителя мощности (блок 17 усилителя мощности, входящий в состав приемопередатчика по патенту № 2496232, опубл. 20.10.2013 г.), принятый за прототип, включающий управляемый аттенюатор, предварительный усилитель, оконечный усилитель, датчик падающей мощности, датчик отраженной мощности, устройства автоматической регулировки мощности и защиты.The closest to the claimed device in terms of a set of features is a power amplifier unit (power amplifier unit 17, which is part of the transceiver according to patent No. 2496232, published on 20.10.2013), taken as a prototype, including a controlled attenuator, a preamplifier, a power amplifier, incident power sensor, reflected power sensor, automatic power control and protection devices.
В прототипе не обеспечена возможность подавления отраженной волны основного сигнала, полученной от рассогласованной нагрузки, что ухудшает работу усилителя, т.к. отраженная волна может существенно расстроить работу его выходного каскада и ухудшить линейность. Не предусмотрена система охлаждения при перегреве усилителя, что может привести к снижению его работоспособности.The prototype does not provide the possibility of suppressing the reflected wave of the main signal received from the mismatched load, which degrades the operation of the amplifier, tk. the reflected wave can significantly degrade the performance of its output stage and degrade linearity. A cooling system is not provided when the amplifier overheats, which can lead to a decrease in its performance.
Техническим результатом изобретения является повышение устойчивости и стабильности работы усилителя путем снижения влияния антенны и антенно-фидерного тракта на усилитель, а также обеспечение возможности охлаждения устройства при его перегреве.The technical result of the invention is to increase the stability and stability of the amplifier by reducing the effect of the antenna and antenna-feeder path on the amplifier, as well as ensuring the possibility of cooling the device when it overheats.
Указанный технический результат достигается тем, что в усилитель мощности, содержащий аттенюатор, предварительный усилитель, оконечный усилитель, датчик падающей мощности, датчик отраженной мощности, введены ферритовый циркулятор, балластная нагрузка, автоматический регулятор усиления, блок охлаждения. При этом первый вход аттенюатора является входом усилителя мощности, выход аттенюатора соединен с входом предварительного усилителя, выход которого соединен с входом оконечного усилителя, выход оконечного усилителя соединен с входом ферритового циркулятора, выход которого соединен с входом балластной нагрузки, вход-выход ферритового циркулятора соединен с первым входом-выходом датчика падающей мощности, выход которого соединен с первым входом автоматического регулятора усиления, второй вход-выход датчика падающей мощности соединен с входомвыходом датчика отраженной мощности, первый выход которого соединен с вторым входом автоматического регулятора усиления, второй выход датчика отраженной мощности является выходом усилителя мощности, первый выход автоматического регулятора усиления соединен с вторым входом аттенюатора, второй выход автоматического регулятора усиления соединен с входом блока охлаждения.The specified technical result is achieved by the fact that a ferrite circulator, a ballast load, an automatic gain regulator, and a cooling unit are introduced into the power amplifier containing an attenuator, a preamplifier, a final amplifier, an incident power sensor, a reflected power sensor. In this case, the first input of the attenuator is the input of the power amplifier, the output of the attenuator is connected to the input of the pre-amplifier, the output of which is connected to the input of the final amplifier, the output of the final amplifier is connected to the input of the ferrite circulator, the output of which is connected to the input of the ballast load, the input-output of the ferrite circulator is connected to the first input-output of the incident power sensor, the output of which is connected to the first input of the automatic gain controller, the second input-output of the incident power sensor is connected to the input-output of the reflected power sensor, the first output of which is connected to the second input of the automatic gain controller, the second output of the reflected power sensor is the output power amplifier, the first output of the automatic gain control is connected to the second input of the attenuator, the second output of the automatic gain control is connected to the input of the cooling unit.
Изобретение иллюстрируется чертежом, где показана структурная схема усилителя мощности.The invention is illustrated in the drawing, which shows a block diagram of a power amplifier.
Усилитель мощности состоит из аттенюатора 1, предварительного усилителя 2, оконечного усилителя 3, ферритового циркулятора 4, датчика падающей мощности 5, датчика отраженной мощности 6, балластной нагрузки 7, блока охлаждения 8, автоматического регулятора усиления 9.The power amplifier consists of an attenuator 1, a pre-amplifier 2, an output amplifier 3, a ferrite circulator 4, an incident power sensor 5, a reflected power sensor 6, a ballast load 7, a cooling unit 8, an automatic gain controller 9.
Первый вход аттенюатора 1 является входом усилителя, выход аттенюатора 1 соединен с входом предварительного усилителя 2, выход которого соединен с входом оконечного усилителя 3. Выход оконечного усилителя 3 соединен с входом ферритового циркулятора 4, выход которого соединен с входом балластной нагрузки 7. Вход-выход ферритового циркулятора 4 соединен с первым входом-выходом датчика падающей мощности 5, выход которого соединен с первым входом автоматического регулятора усиления 9. Второй вход-выход датчика падающей мощности 5 соединен с входом датчика отраженнойThe first input of the attenuator 1 is the input of the amplifier, the output of the attenuator 1 is connected to the input of the preamplifier 2, the output of which is connected to the input of the final amplifier 3. The output of the final amplifier 3 is connected to the input of the ferrite circulator 4, the output of which is connected to the input of the ballast load 7. Input-output ferrite circulator 4 is connected to the first input-output of the incident power sensor 5, the output of which is connected to the first input of the automatic gain controller 9. The second input-output of the incident power sensor 5 is connected to the input of the reflected power sensor
- 1 037984 мощности 6, первый выход которого соединен с вторым входом автоматического регулятора усиления 9.- 1 037984 power 6, the first output of which is connected to the second input of the automatic gain controller 9.
Второй выход датчика отраженной мощности 6 является выходом усилителя мощности. Первый выход автоматического регулятора усиления 9 соединен с вторым входом аттенюатора 1, второй выход автоматического регулятора усиления 9 соединен с входом блока охлаждения 8.The second output of the reflected power sensor 6 is the output of the power amplifier. The first output of the automatic gain controller 9 is connected to the second input of the attenuator 1, the second output of the automatic gain controller 9 is connected to the input of the cooling unit 8.
Аттенюатор 1 обеспечивает необходимый коэффициент ослабления сигнала без существенного искажения его формы и служит для изменения уровня сигнала на входе предварительного усилителя 2.Attenuator 1 provides the required signal attenuation coefficient without significant distortion of its shape and serves to change the signal level at the input of preamplifier 2.
Ферритовый циркулятор 4 обеспечивает развязку между усилителем мощности и нагрузкой (антенной), отвод отраженной мощности на балластную нагрузку 7, тем самым обеспечивая защиту оконечного усилителя 3 при повышенном уровне отраженной мощности на выходе усилителя мощности.Ferrite circulator 4 provides decoupling between the power amplifier and the load (antenna), removal of the reflected power to the ballast load 7, thereby protecting the final amplifier 3 at an increased level of reflected power at the output of the power amplifier.
Датчик падающей мощности 5 измеряет выходную мощность и позволяет фиксировать падающую мощность с большей точностью.The incident power sensor 5 measures the output power and allows the incident power to be recorded with greater accuracy.
Датчик отраженной мощности 6 фиксирует значение отраженной мощности и далее в совокупности с падающей мощностью коэффициент стоячей волны (нагрузки) антенны и антенно-фидерного тракта, изменение сопротивления нагрузки при климатических и других внешних воздействиях.The reflected power sensor 6 records the value of the reflected power and then, together with the incident power, the standing wave (load) ratio of the antenna and antenna-feeder path, the change in load resistance under climatic and other external influences.
Автоматический регулятор усиления 9 осуществляет контроль уровней падающей и отраженной мощности на выходе. Обеспечивает ограничение уровня мощности при повышении коэффициента отражения на выходе и стабилизацию уровня сигнала на выходе усилителя. Формирует и подает команды на блок охлаждения 8 при температуре термодатчика (на фигуре не показан), превышающей заданное допустимое значение. Обеспечивает работу усилителя в режимах: дежурный режим, режим пониженной мощности, режим максимальной мощности, режим адаптации выходной мощности под требования трассы. Сигнализирует оператору о любых изменениях режима работы усилителя.Automatic gain control 9 controls the levels of the incident and reflected power at the output. Provides limiting the power level while increasing the reflection coefficient at the output and stabilizing the signal level at the output of the amplifier. It generates and sends commands to the cooling unit 8 when the temperature of the temperature sensor (not shown in the figure) exceeds the specified allowable value. Provides the operation of the amplifier in the following modes: standby mode, reduced power mode, maximum power mode, output power adaptation mode to the requirements of the route. Signals to the operator about any changes in the amplifier operating mode.
Усилитель мощности работает следующим образом.The power amplifier works as follows.
Входной сигнал через аттенюатор 1 поступает на предварительный усилитель 2, где преобразуется в более мощный, откуда поступает на оконечный усилитель 3, где обеспечивается дальнейшее усиление входного сигнала до требуемой мощности. Сигнал с выхода оконечного усилителя 3 поступает на вход ферритового циркулятора 4. С выхода ферритового циркулятора 4 сигнал проходит датчик падающей мощности 5 и датчик отраженной мощности 6, далее поступает в приемопередающую антенну и излучается в пространство. Датчик падающей мощности 5 выдает постоянное напряжение, пропорциональное уровню выходной мощности на автоматический регулятор усиления 9. Отраженный сигнал от антенны и антенно-фидерного тракта проходит датчик отраженной мощности 6 и датчик падающей мощности 5, поступает на вход ферритового циркулятора 4 и попадает на балластную нагрузку 7, где он поглощается. Датчик отраженной мощности 6 выдает постоянное напряжение, пропорциональное мощности отраженного сигнала на автоматический регулятор усиления 9. В автоматическом регуляторе усиления 9 сигнал, поступивший от датчика падающей мощности 5, сравнивается с пороговым сигналом, заданным командой управления. При превышении порогового сигнала автоматический регулятор усиления 9 подает команду на закрытие аттенюатора 1 и мощность на выходе усилителя снижается, при необходимости повышения мощности команда с автоматического регулятора усиления 9 на аттенюатор 1 поступает команда на его открытие и мощность на выходе усилителя повышается. В процессе работы термодатчик автоматического регулятора усиления 9 преобразует измеренную температуру в электрический сигнал, который поступает на пороговое устройство автоматического регулятора усиления 9, и при нагреве элементов усилителя до максимально допустимой температуры автоматически подается команда блоку охлаждения 8 и включается вентиляция.The input signal through the attenuator 1 enters the preamplifier 2, where it is converted into a more powerful one, from where it is fed to the final amplifier 3, where further amplification of the input signal to the required power is provided. The signal from the output of the final amplifier 3 is fed to the input of the ferrite circulator 4. From the output of the ferrite circulator 4, the signal passes the incident power sensor 5 and the reflected power sensor 6, then enters the transceiver antenna and is radiated into space. The incident power sensor 5 outputs a constant voltage proportional to the output power level to the automatic gain control 9. The reflected signal from the antenna and antenna-feeder path passes the reflected power sensor 6 and the incident power sensor 5, enters the input of the ferrite circulator 4 and enters the ballast load 7 where it is absorbed. The reflected power sensor 6 outputs a constant voltage proportional to the reflected signal power to the automatic gain controller 9. In the automatic gain controller 9, the signal from the incident power sensor 5 is compared with the threshold signal set by the control command. When the threshold signal is exceeded, the automatic gain regulator 9 sends a command to close the attenuator 1 and the power at the amplifier output decreases, if it is necessary to increase the power, the command from the automatic gain regulator 9 to the attenuator 1 receives a command to open it and the power at the amplifier output increases. During operation, the temperature sensor of the automatic gain controller 9 converts the measured temperature into an electrical signal, which is fed to the threshold device of the automatic gain controller 9, and when the amplifier elements are heated to the maximum permissible temperature, a command is automatically sent to the cooling unit 8 and ventilation is turned on.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201892274A EA037984B1 (en) | 2018-11-07 | 2018-11-07 | Power amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201892274A EA037984B1 (en) | 2018-11-07 | 2018-11-07 | Power amplifier |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201892274A1 EA201892274A1 (en) | 2020-05-29 |
| EA037984B1 true EA037984B1 (en) | 2021-06-18 |
Family
ID=70847616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201892274A EA037984B1 (en) | 2018-11-07 | 2018-11-07 | Power amplifier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA037984B1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003038995A1 (en) * | 2001-10-31 | 2003-05-08 | Qualcomm Incorporated | Balanced power amplifier with a bypass structure |
| RU2480906C1 (en) * | 2011-09-21 | 2013-04-27 | Открытое акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" (ОАО "ГРПЗ") | Highly secure microwave transmitter |
| RU172828U1 (en) * | 2017-02-22 | 2017-07-26 | Акционерное общество "Северный пресс" | Solid state power amplifier of the microwave signal of the onboard radar of an unmanned aerial vehicle |
-
2018
- 2018-11-07 EA EA201892274A patent/EA037984B1/en unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003038995A1 (en) * | 2001-10-31 | 2003-05-08 | Qualcomm Incorporated | Balanced power amplifier with a bypass structure |
| EP1936804B1 (en) * | 2001-10-31 | 2011-11-16 | Qualcomm Incorporated | Balanced power amplifier with a bypass structure |
| RU2480906C1 (en) * | 2011-09-21 | 2013-04-27 | Открытое акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" (ОАО "ГРПЗ") | Highly secure microwave transmitter |
| RU172828U1 (en) * | 2017-02-22 | 2017-07-26 | Акционерное общество "Северный пресс" | Solid state power amplifier of the microwave signal of the onboard radar of an unmanned aerial vehicle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201892274A1 (en) | 2020-05-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20100197365A1 (en) | Error vector magnitude control within a linear transmitter | |
| US9602148B2 (en) | Compensation for a signal damping while transmitting transmission signals of a wireless mobile device | |
| CA2062216C (en) | Optical-to-electric transducer with extended dynamic range | |
| SE9702272D0 (en) | Device in a radio unit | |
| CN112703670A (en) | Method and apparatus for power amplifier control and protection | |
| JP2000286652A (en) | Controller | |
| EA037984B1 (en) | Power amplifier | |
| JP5235031B2 (en) | Limiter device, radar system | |
| RU98300U1 (en) | POWER AMPLIFIER PROTECTION DEVICE | |
| RU2011108590A (en) | RADIO FREQUENCY DIAGRAM INSTALLED ON BOARD THE SATELLITE CONTAINING A HEAT CONTROL SYSTEM BY USING AN ALARM ALTERED BY POWER REFLECTION | |
| JP5226608B2 (en) | Power adjustment method | |
| KR101118653B1 (en) | Pin diode limiter circuit of transmitter | |
| KR20010010813A (en) | an automatic control device for front and rear attenuators for a RF repeater and method therefor | |
| US3458826A (en) | Automatic power controls for amplifiers | |
| KR200243528Y1 (en) | Automatic output level control device of base station transmitter | |
| KR20160036381A (en) | Automatic level compensating circuit with adjustable output change | |
| KR102659973B1 (en) | Power amplifier, radio frequency electronic device and method for operating the power amplifier | |
| KR100595839B1 (en) | Apparatus and method for compensating rf module gain using measured rf module noise | |
| KR20090120820A (en) | Auto gain control system | |
| JP7351673B2 (en) | Optical fiber wireless communication receiving module and optical fiber wireless communication system | |
| KR100767311B1 (en) | Donor of optical repeater for control reverse gain using detect noise floor and control method for reverse gain using detect noise floor in donor of optical repeater | |
| KR20060032287A (en) | Apparatus and method for compensating rf transmission power in the mobile communication terminal | |
| KR102502229B1 (en) | 5G millimeter wave band OTA measurement system | |
| KR100318480B1 (en) | Mobile communication terminal with dynamic output level | |
| KR100487814B1 (en) | Method and apparatus for preventing RF repeater's oscillation |