RU2207706C2 - Высокочастотный ключевой генератор - Google Patents
Высокочастотный ключевой генератор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2207706C2 RU2207706C2 RU99114511A RU99114511A RU2207706C2 RU 2207706 C2 RU2207706 C2 RU 2207706C2 RU 99114511 A RU99114511 A RU 99114511A RU 99114511 A RU99114511 A RU 99114511A RU 2207706 C2 RU2207706 C2 RU 2207706C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- collector
- bus
- transistor
- line segment
- load
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиопередающих устройствах. Достигаемый технический результат: увеличение верхней рабочей частоты при сохранении высокого коэффициента полезного действия. Высокочастотный ключевой генератор содержит транзистор, дроссель, источник питания, фильтр и отрезок длинной линии, длина которого определена заданной математической формулой. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в высокоэффективных радиопередающих устройствах.
Общим недостатком существующих ключевых генераторов является ограничение их верхней рабочей частоты, что связано главным образом с ростом потерь, обусловленным перезарядом паразитных емкостей. Известно техническое решение высокочастотного однотактного ключевого генератора, содержащего транзистор, коллектор которого через первый блокировочный конденсатор соединен с нагрузкой, между коллектором и общей шиной включен конденсатор, коллектор подключен к первой шине источника питания через индуктивность, вторая шина источника питания соединена с общей шиной, параллельно источнику питания включен второй блокировочный конденсатор (см. Транзисторные генераторы гармонических колебаний в ключевом режиме./ Под ред. Попова И.А. - M.: Радио и связь, 1985, с.102 и 103). Реализация высокоэффективного режима и достижение высокого кпд в данном генераторе на высоких частотах ограничивается допустимым значением нагруженной добротности q = ω1CR'н < 2,4, где ω1 - круговая рабочая частота; R'н - сопротивление нагрузки, пересчитанное к зажимам активного элемента; С - коллекторная емкость.
Наиболее близким к изобретению является генератор с параллельной формирующей линией, содержащей транзистор, коллектор которого через последовательный контур соединен с нагрузкой и через дроссель с первой шиной источника питания, вторая шина источника питания соединена с общей шиной, параллельно источнику питания включен блокировочный конденсатор, между коллектором и общей шиной включено последовательное соединение четвертьволнового отрезка длинной линии и конденсатора (патент РФ 2102832 на изобретение "Ключевой генератор" с приоритетом от 7.01.1983). Данный генератор по сравнению с однотактным ключевым генератором может эффективно работать на более высоких частотах. Однако исследование высокочастотных свойств данного ключевого генератора показало, что его верхняя рабочая частота ограничена неравенством q = ω1CR < 3 (Борисов В.А., Воронович В.В. "Исследование ключевого режима транзисторного генератора с параллельной формирующей линией". Радиотехника и электроника, 1986, т.31, 8, с.1590-1597), что также обусловлено ростом потерь при увеличении рабочей частоты, связанных с перезарядом паразитной коллекторной емкости.
Предлагаемое изобретение направлено на увеличение верхней рабочей частоты ключевого генератора при сохранении высокого кпд. Это достигается тем, что в ключевой генератор, содержащий транзистор, коллектор которого через дроссель подключен к первой шине источника питания, вторая шина которого соединена с общей шиной, между коллектором и первой шиной включен отрезок длинной линии, конденсатор, одним выводом подключенный к первой шине, а вторым выводом - к общей шине источника питания, а также нагрузку, между коллектором и нагрузкой включен фильтр, обеспечивающий со стороны коллектора высокий импеданс на высших гармониках, и согласующий транзистор с нагрузкой, а длина отрезка определяется формулой
где λ - длина волны в отрезке линии;
ω1 - рабочая круговая частота;
С - коллекторная емкость;
W - волновое сопротивление отрезка линии.
где λ - длина волны в отрезке линии;
ω1 - рабочая круговая частота;
С - коллекторная емкость;
W - волновое сопротивление отрезка линии.
Такой выбор отрезка длинной линии позволяет компенсировать негативное влияние на кпд коллекторной емкости транзистора, так как на 3-й гармонике индуктивное сопротивление отрезка линии совместно с емкостью образует полюс импеданса. При этом на 2-й гармонике импеданс в точках подключения активного элемента достаточно низок и составляет (10÷50)% относительно сопротивления нагрузки, пересчитанного к зажимам коллектора. Подобный выбор импеданса на гармониках создает благоприятные условия для получения ключевых форм напряжения и тока на высоких частотах, снимает принципиальные частотные ограничения в достижении высоких энергетических показателей и позволяет на высоких частотах реализовывать кпд со значениями не менее 90%.
На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема высокочастотного ключевого генератора, на фиг. 2 представлены временные зависимости, поясняющие работу высокочастотного ключевого генератора, на фиг.3 даны зависимости кпд от добротности q для генератора класса В, прототипа и предлагаемого устройства.
Предлагаемый высокочастотный ключевой генератор содержит транзистор 1, коллектор которого через фильтр 4 соединен с нагрузкой 5, коллектор также через параллельное соединение отрезка линии 6 и дросселя 2 подключен к первой шине источника питания, вторая шина которого соединена с общей шиной. Параллельно источнику питания включен блокировочный конденсатор 3, который обеспечивает также для отрезка линии режим короткого замыкания на рабочей частоте и высших гармониках. При этом длина отрезка линии определяется приведенной ранее формулой.
Высокочастотный ключевой генератор работает следующим образом. Под воздействием входного сигнала транзистор формирует импульсы коллекторного тока, по виду близкие к полусинусоидальным. При выборе длины отрезка линии в соответствии с приведенной формулой его индуктивное сопротивление на 3-й гармонике основного сигнала совместно с коллекторной емкостью транзистора образует полюс импеданса. При этом импеданс на 2-й гармонике относительно сопротивления нагрузки достаточно низок (для q = 0,5...5 и W = 5...100 Ом).
Заметим, что указанные пределы значений добротности q соответствуют значениям добротностей большинства современных СВЧ транзисторов (справочник "Транзисторы средней и большой мощности"./ Под ред. Голомедова А.И. - M.: Радио и связь, 1989). Названные же значения волновых сопротивлений могут быть реализованы в различных конструктивных исполнениях отрезка линии, например коаксиальном, симметрично-полосковом, микрополосковом и др. (Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств./ Под ред. Вольмана В. И. - М.: Радио и связь, 1982).
Фильтр 4 осуществляет также необходимую трансформацию сопротивления нагрузки к зажимам коллектора и обеспечивает протекание в нагрузке синусоидального тока основной частоты. Со стороны коллектора фильтр должен обладать высоким импедансом на высших гармониках.
При упомянутом выборе импедансов на гармониках создаются необходимые условия для получения ключевых форм напряжения и тока (фиг.2) и достижения высоких энергетических показателей. Расчет энергетических характеристик на ЭВМ с использованием зарядной модели транзистора без потерь показал, что на высоких частотах (при q > 3) предложенный генератор (кривая "а" на фиг.3) имеет существенный выигрыш в кпд по сравнению с прототипом - генератором с параллельной формирующей линией (кривая "б" на фиг.3), другими типами ключевых генераторов и наиболее распространенным генератором класса В.
Предложенное устройство было проверено в конкретной конструктивной реализации. В качестве активного элемента использовался транзистор 2Т946А. На частоте 400 МГц был достигнут кпд, равный 78%, при выходной мощности 30 Вт.
Claims (1)
- Ключевой генератор, содержащий транзистор, коллектор которого через дроссель подключен к первой шине источника питания, вторая шина которого соединена с общей шиной, между коллектором и первой шиной включен отрезок длинной линии, конденсатор, одним выводом подключенный к первой шине, а вторым выводом - к общей шине источника питания, а также нагрузку, отличающийся тем, что между коллектором и нагрузкой включен фильтр, обеспечивающий со стороны коллектора высокий импеданс на высших гармониках и согласующий транзистор с нагрузкой, а длина отрезка определяется формулой
где λ - длина волны в отрезке линии;
ω1 - рабочая круговая частота;
С - коллекторная емкость;
W - волновое сопротивление отрезка линии.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99114511A RU2207706C2 (ru) | 1999-07-01 | 1999-07-01 | Высокочастотный ключевой генератор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99114511A RU2207706C2 (ru) | 1999-07-01 | 1999-07-01 | Высокочастотный ключевой генератор |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU99114511A RU99114511A (ru) | 2001-05-20 |
RU2207706C2 true RU2207706C2 (ru) | 2003-06-27 |
Family
ID=29208905
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99114511A RU2207706C2 (ru) | 1999-07-01 | 1999-07-01 | Высокочастотный ключевой генератор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2207706C2 (ru) |
-
1999
- 1999-07-01 RU RU99114511A patent/RU2207706C2/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4717884A (en) | High efficiency RF power amplifier | |
JPH08148949A (ja) | 高周波増幅器 | |
TWI364161B (en) | High frequency power amplifier | |
JP5253321B2 (ja) | 広帯域増幅器 | |
CN1307788C (zh) | 传输线调谐开关功率放大器 | |
CN203377843U (zh) | 高次倍频器 | |
RU2207706C2 (ru) | Высокочастотный ключевой генератор | |
JP5725622B2 (ja) | レクテナ装置 | |
US3402340A (en) | Frequency multiplier and a plurality of tuning stubs to achieve isolation | |
JPH05243873A (ja) | 高効率増幅器 | |
JP2005341447A (ja) | 高周波電力増幅器 | |
CN110311628B (zh) | 基于直流偏置下的石墨烯偶次谐波倍频器及设计方法 | |
Apperley et al. | A Class E/F odd Power Oscillator Incorporating a Distributed Active Transformer | |
RU2072623C1 (ru) | Умножитель частоты | |
CN210168013U (zh) | 一种高功率振荡清洗机 | |
CN112087202A (zh) | 一种两级超宽带Colpitts混沌振荡器 | |
RU6480U1 (ru) | Высокочастотный высокоэффективный усилитель мощности | |
CN110729975A (zh) | 一种磁耦合谐振式无线输电功放系统 | |
RU2538346C1 (ru) | Высокочастотный ключевой усилитель мощности | |
US3381207A (en) | Compact frequency multiplier | |
JP2000077957A (ja) | 高出力増幅器 | |
Khelladi et al. | Experimental EMC Qualification Test of an EMI Filter for a DC-DC Converter Intended to Smart Grid Applications | |
KR101283746B1 (ko) | Rf발진기 | |
JPS58159002A (ja) | 高周波電力用半導体回路 | |
JP5697437B2 (ja) | 高周波発振器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100702 |