RU151266U1

RU151266U1 - Ключевой усилитель мощности

Info

Publication number: RU151266U1
Application number: RU2014121543/08U
Authority: RU
Inventors: Алексей Николаевич Балахонов; Андрей Андреевич Катанович; Виктор Леонидович Муравченко
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority date: 2014-05-27
Filing date: 2014-05-27
Publication date: 2015-03-27

Abstract

Ключевой усилитель мощности, содержащий предварительный усилитель, широтно-импульсный модулятор, выходной усилитель, содержащий N однотипных усилительных элементов, сумматор и выходной фильтр, отличающийся тем, что дополнительно включены аналого-цифровой преобразователь и N цифроаналоговых преобразователей, причем выход предварительного усилителя соединен с входом широтно-импульсного модулятора, выход которого соединен со входом аналого-цифрового преобразователя, выход цифроаналогового преобразователя соединен с N входами цифроаналоговых преобразователей, выход каждого из которых соединен с входом соответствующего ему по номеру усилительного элемента выходного усилителя, N выходов усилительных элементов выходного усилителя соединены с N входами сумматора, выход которого соединен со входом выходного фильтра.

Description

Полезная модель относится к электрорадиотехнике, а именно к ключевым усилителям высокой частоты и может быть использовано в радиопередатчиках коротковолнового диапазона.

Одним из основных параметров радиопередатчиков является линейность усиления, что в полной мере относится и к передатчикам с ключевыми усилителями мощности.

Известны ключевые усилители с улучшенной линейностью усиления, например, А.С. СССР №1104647, H03F 3/217, 1984, А.С. СССР №1490704, H03F 3/217, 1989, Патент РФ №2400923, H03F 3/217 от 07.04.2008,

Наиболее близким по технической сущности из перечисленных устройств является «Ключевой усилитель мощности» (Патент РФ №2400923), содержащий широтно-импульсный модулятор, двухтактный выходной каскад, однотипные усилительные элементы, сумматор и выходной фильтр.

Недостатком, как аналогов, так и прототипа, является то, что широкополосный высокочастотный разветвитель, собранный из пассивных элементов (см. Модель З.И. Устройства сложения и распределения мощностей высокочастотных колебаний. М.: Сов. Радио, 1980) не являясь идеальным устройством, не способно обеспечить постоянство амплитудно-частотной характеристики во всей полосе рабочих частот от 1,5 до 30,0МГц. существующих коротковолновых радиопередатчиков. Коэффициент перекрытия диапазона по частоте равен 20, что делает конструкторскую задачу поддержания постоянства параметров разветвителя в диапазоне рабочих частот чрезвычайно трудной.

Целью полезной модели является улучшение линейности усиления ключевых усилителей мощности за счет исключения искажений сигнала широкополосным высокочастотным разветвителем.

Поставленная цель достигается тем, что в ключевой усилитель мощности, содержащий предварительный усилитель, широтно-импульсный модулятор, выходной усилитель, содержащий N однотипных усилительных элементов, сумматор и выходной фильтр, дополнительно включены аналого-цифровой преобразователь и N цифро-аналоговых преобразователей, причем выход предварительного усилителя соединен со входом широтно-импульсного модулятора, выход которого соединен со входом аналого-цифрового преобразователя, выход цифро-аналогового преобразователя соединен с N входами цифро-аналоговых преобразователей, выход каждого из которых соединен с входом соответствующего ему по номеру усилительного элемента выходного усилителя, N выходов усилительных элементов выходного усилителя соединены с N входами сумматора, выход которого соединен со входом выходного фильтра.

Структурная схема предлагаемого ключевого усилителя мощности изображена на Фиг.

Ключевой усилитель мощности состоит из следующих функциональных блоков:

1. - предварительный усилитель;

2. - широтно-импульсный модулятор;

3. - аналого-цифровой преобразователь;

4. - выходной каскад;

4_a1…4_aN - цифро-аналоговые преобразователи;

4₁…4_N - однотипные усилительные элементы;

5. - сумматор;

6. - выходной фильтр.

Работа схемы осуществляется следующим образом.

На вход предварительного усилителя подается усиливаемый гармонический сигнал. Предварительный усилитель поставлен в режим усиления класса «А», обеспечивающего наибольшую линейность усиления по сравнению с другими классами режима усиления сигнала.

С выхода предварительного усилителя сигнал рабочей частоты подается на вход широтно-импульсного модулятора.

В широтно-импульсном модуляторе каждый период гармонического сигнала преобразуется в последовательность N сигналов прямоугольной формы одинаковой амплитуды. При этом, каждому промежуточному n-ому сигналу соответствует амплитуда, равная сумме n одинаковых амплитуд n сигналов. При поступлении каждого n-ого сигнала на аналого-цифровой преобразователь уровень этого сигнала преобразуется в соответствующую этому уровню цифровую последовательность. Число двоичных знаков числовой последовательности м определяется формулой 2^м≤N. Сформированная цифровая последовательность поступает на все цифро-аналоговые преобразователи

Каждый из N сигналов преобразуется в цифровую последовательность, соответствующую определенному уровню сигнала. Далее цифровая последовательность поступает на все цифро-аналоговые преобразователи, которые запрограммированы таким образом, что сигнал на их выходах появляется только тогда, когда входная цифровая последовательность соответствует последовательности, занесенной в память данного цифро-аналогового преобразователя.

Вероятность искажения сигнала переданного в цифровой форме существенно ниже вероятности искажения аналогового сигнала, передаваемого с помощью схемы из пассивных элементов.

Число открываемых усилительных элементов в этом случае строго соответствует полученным ими командам, переданным в цифровой форме.

Вся совокупность N прямоугольных импульсов поступает на сумматор (см. работу Моделя З.И., указанную выше).

С выхода сумматора сигнал поступает на вход выходного фильтра, селектирующего колебания рабочей частоты.