RU2271605C2 - Radio transmitting device incorporating provision for adapting to load - Google Patents

Radio transmitting device incorporating provision for adapting to load Download PDF

Info

Publication number
RU2271605C2
RU2271605C2 RU2004102182/09A RU2004102182A RU2271605C2 RU 2271605 C2 RU2271605 C2 RU 2271605C2 RU 2004102182/09 A RU2004102182/09 A RU 2004102182/09A RU 2004102182 A RU2004102182 A RU 2004102182A RU 2271605 C2 RU2271605 C2 RU 2271605C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
stage
power
input
voltage
Prior art date
Application number
RU2004102182/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004102182A (en
Inventor
Юрий Степанович Лузан (RU)
Юрий Степанович Лузан
Евгений Никандрович Петров (RU)
Евгений Никандрович Петров
Павел Федорович Щеков (RU)
Павел Федорович Щеков
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие Омский научно-исследовательский институт приборостроения
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие Омский научно-исследовательский институт приборостроения filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие Омский научно-исследовательский институт приборостроения
Priority to RU2004102182/09A priority Critical patent/RU2271605C2/en
Publication of RU2004102182A publication Critical patent/RU2004102182A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2271605C2 publication Critical patent/RU2271605C2/en

Links

Classifications

    • Y02B60/50

Landscapes

  • Transmitters (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering; radio communications.
SUBSTANCE: proposed short-wave radio transmitting device designed for operation into mismatched load has exciter 1, adjustable stage 3 and output stage 6, power supply in the form of pulsed power module 5 having drooping characteristic that provides for constant power supply to load and maintains field voltage across stage at level ensuring its operation under critical (optimal) conditions, pulse-width controller 4, and reference-voltage supply 12, as well as differential amplifiers 9, 13, multipliers 8, 11, output-signal peak value sensor 2, input-stage input-current sensor 10, and output-stage peak voltage sensor 7.
EFFECT: enhanced output power and commercial efficiency.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиосвязи.The invention relates to radio engineering and can be used in radio communications.

Радиопередающее устройство с автоматической адаптацией к нагрузке, состоящее из возбудителя, регулируемого каскада, усилителя мощности и источника питания с падающей характеристикой при стабильной выходной мощности, состоящего из ШИМ контролера, силового ключевого модуля, датчика тока, перемножителя, источника опорного напряжения и дифференциального усилителя.A radio transmitter with automatic adaptation to the load, consisting of an exciter, an adjustable stage, a power amplifier and a power supply with a falling characteristic at a stable output power, consisting of a PWM controller, a power key module, a current sensor, a multiplier, a reference voltage source, and a differential amplifier.

Известны технические решения [1], направленные на стабилизацию выходной мощности передатчиков регулированием напряжения возбуждения по сигналу с датчика мощности, проходящей в нагрузку. Однако такая стабилизация возможна только при неполном использовании транзисторов выходного каскада по напряжению, т.е. при пониженном КПД. Выходную мощность можно стабилизировать с большим КПД согласно [2], управляя напряжением питания и амплитудой импульса, т.е. по датчикам остаточного напряжения и выходной мощности.Known technical solutions [1] aimed at stabilizing the output power of the transmitters by controlling the excitation voltage by a signal from a power sensor passing into the load. However, such stabilization is possible only with the incomplete use of transistors of the output stage in voltage, i.e. with reduced efficiency. The output power can be stabilized with high efficiency according to [2] by controlling the supply voltage and pulse amplitude, i.e. by sensors of residual voltage and output power.

Основным недостатком такой стабилизации является то, что необходим датчик выходной мощности, обладающий собственной частотной характеристикой, что приводит к дополнительному увеличению неравномерности АЧХ передающего тракта в диапазоне рабочих частот.The main disadvantage of such stabilization is that an output power sensor with its own frequency response is required, which leads to an additional increase in the frequency response of the transmitting path in the operating frequency range.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство передающее [3]. Однако это устройство не повышает промышленного КПД передатчика, предполагает работу в УКВ диапазоне в режиме ЧМ и не предназначено для работы в системах KB связи, требующих линейного усиления мощности.Closest to the invention in technical essence is a transmitting device [3]. However, this device does not increase the industrial efficiency of the transmitter, it assumes operation in the VHF band in FM mode and is not intended for operation in KB communication systems requiring linear power amplification.

Задачей изобретения является увеличение выходной мощности и промышленного КПД KB радиопередатчика, работающего на рассогласованную нагрузку.The objective of the invention is to increase the output power and industrial efficiency KB of a radio transmitter operating on a mismatched load.

Поставленная задача достигается тем, что в известном радиопередающем устройстве, состоящем из соединенных последовательно возбудителя, регулируемого и выходного каскадов, источника питания, состоящего из силового импульсного модуля, источника опорного напряжения, последовательно соединенных второго перемножителя и второго дифференциального усилителя, выход которого соединен с управляющим входом ШИМ-контроллера, между входом регулируемого каскада и шиной питания выходного каскада введены датчик амплитуды входного сигнала, первый перемножитель и первый дифференциальный усилитель, выход которого последовательно соединен с управляющим входом регулируемого каскада.The problem is achieved in that in the known radio transmitting device, consisting of a series-connected exciter, adjustable and output stages, a power source, consisting of a power pulse module, a reference voltage source, a series-connected second multiplier and a second differential amplifier, the output of which is connected to the control input PWM controller, between the input of the adjustable stage and the power bus of the output stage, an input signal amplitude sensor is introduced, the first eremnozhitel and a first differential amplifier whose output is connected in series with the control input of the controlled stage.

Для повышения КПД при работе передатчика на рассогласованную нагрузку применен импульсный источник питания с падающей регулировочной характеристикой, при которой мощность, отдаваемая в нагрузку, постоянная, а регулировка напряжения возбуждения усилителя мощности поддерживается на уровне, обеспечивающем работу выходного каскада в критическом (оптимальном) режиме.To increase the efficiency during operation of the transmitter for a mismatched load, a switching power supply with a falling control characteristic is used, at which the power supplied to the load is constant, and the excitation voltage regulation of the power amplifier is maintained at a level that ensures the operation of the output stage in critical (optimal) mode.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предложенного устройства.The drawing shows a structural electrical diagram of the proposed device.

Радиопередающее устройство состоит из возбудителя "1", датчика амплитуды входного сигнала "2", регулируемого каскада "3", выходного каскада "6", датчика пикового напряжения "7", первого перемножителя "8", первого дифференциального усилителя "9", ШИМ-контроллера "4", силового импульсного модуля "5", датчика тока "10", второго перемножителя "11", источника опорного напряжения "12" и второго дифференциального усилителя "13".The radio transmitting device consists of an exciter "1", an amplitude sensor for the input signal "2", an adjustable stage "3", an output stage "6", a peak voltage sensor "7", the first multiplier "8", the first differential amplifier "9", PWM -controller "4", power pulse module "5", current sensor "10", second multiplier "11", voltage reference source "12" and second differential amplifier "13".

Выходной каскад "6" передающего устройства работает в режиме класса "АВ". С возбудителя "1" на регулируемый каскад "3" поступает сигнал, мощности которого достаточно для полного использования транзисторов выходного каскада по напряжению (т.е. критического режима) при работе на номинальную нагрузку. При этом мощность, потребляемая выходным каскадом "6", определяется уровнем стабилизации мощности силового импульсного модуля "5". Сигнал с датчика тока "10" поступает на вход перемножителя "11", на второй вход которого поступает выходное напряжение силового импульсного модуля "5". На выходе перемножителя "11" формируется сигнал, пропорциональный потребляемой мощности выходного каскада "6", который после сравнения на втором дифференциальном усилителе "13" с напряжением источника опорного напряжения "12" подается на управляющий вход ШИМ-контроллера "4", изменяющий режим работы силового импульсного модуля "5" таким образом, что отдаваемая им мощность остается постоянной.The output stage "6" of the transmitting device operates in the class "AB" mode. From the exciter "1" to the adjustable stage "3" a signal is supplied whose power is sufficient for the full use of the transistors of the output stage in voltage (i.e., critical mode) when operating at rated load. Moreover, the power consumed by the output stage "6" is determined by the level of stabilization of the power of the power pulse module "5". The signal from the current sensor "10" is fed to the input of the multiplier "11", the second input of which receives the output voltage of the power pulse module "5". At the output of the multiplier "11", a signal is generated proportional to the power consumption of the output stage "6", which, after comparison on the second differential amplifier "13" with the voltage of the reference voltage source "12", is fed to the control input of the PWM controller "4", which changes the operating mode power pulse module "5" so that the power given to them remains constant.

При этом номинальный уровень возбуждения для обеспечения критического режима транзисторов выходного каскада зависит от напряжения питания выходного каскада "6" и от нагрузки Rx.In this case, the nominal level of excitation for ensuring the critical mode of the transistors of the output stage depends on the supply voltage of the output stage "6" and on the load Rx.

Так, если сопротивление нагрузки Rx увеличивается, растет амплитуда импульса тока стоков транзисторов выходного каскада "6", возрастает уровень сигнала на выходе датчика пикового напряжения "7", растет сигнал на выходе первого дифференциального усилителя "9", поступающий на управляющий вход регулируемого каскада "3", падает коэффициент усиления регулируемого каскада "3", снижается напряжение возбуждения выходного каскада усилителя мощности "6", падает потребляемый им ток, уменьшается уровень сигнала с датчика тока "10", падает уровень сигнала на выходе второго перемножителя "11", в результате его сравнения с сигналом от источника опорного напряжения "12" на втором дифференциальном усилителе "13" формируется сигнал ошибки, подаваемый на управляющий вход ШИМ-контроллера "4". Напряжение на выходе силового импульсного модуля "5" возрастает до значения, при котором уровень сигнала на выходе второго перемножителя "11" уравняется с опорным напряжением. Таким образом, увеличив напряжение и пропорционально снизив ток, система авторегулирования сохранит потребляемую выходным каскадом "6" мощность. Напротив, если сопротивление нагрузки Rx уменьшается, падает амплитуда импульса тока стоков транзисторов выходного каскада "6", уменьшается уровень сигнала на выходе датчика пикового напряжения "7", уменьшается сигнал на выходе первого дифференциального усилителя "9", поступающий на управляющий вход регулируемого каскада "3", растет коэффициент усиления регулируемого каскада "3", увеличивается напряжение возбуждения выходного каскада усилителя мощности "6", растет потребляемый им ток, увеличивается уровень сигнала с датчика тока "10", растет уровень сигнала на выходе второго перемножителя "11". В результате его сравнения с сигналом от источника опорного напряжения "12" на втором дифференциальном усилителе "13" формируется сигнал ошибки, подаваемый на управляющий вход ШИМ-контроллера "4". Напряжение на выходе силового импульсного модуля "5" уменьшается до значения, при котором уровень сигнала на выходе второго перемножителя "13" уравняется с опорным напряжением. Таким образом, понизив напряжение и пропорционально увеличив ток, система авторегулирования сохранит потребляемую выходным каскадом "6" мощность. В обоих случаях результатом авторегулирования является согласование сопротивления выходного каскада с нагрузкой Rx.So, if the load resistance Rx increases, the amplitude of the current pulse of the drains of the transistors of the output stage "6" increases, the signal level at the output of the peak voltage sensor "7" increases, the signal at the output of the first differential amplifier "9" increases, which goes to the control input of the adjustable stage " 3 ", the gain of the adjustable stage" 3 "drops, the excitation voltage of the output stage of the power amplifier" 6 "decreases, the current consumed by it drops, the signal level from the current sensor" 10 "decreases, the signal level decreases output of the second multiplier "11", as a result of comparison with the signal from the reference voltage source "12" on the second differential amplifier "13" is formed an error signal supplied to the control input of the PWM controller "4". The voltage at the output of the power pulse module "5" increases to a value at which the signal level at the output of the second multiplier "11" is equalized with the reference voltage. Thus, by increasing the voltage and proportionally reducing the current, the auto-regulation system will retain the power consumed by the output stage "6". On the contrary, if the load resistance Rx decreases, the amplitude of the current pulse of the drains of the transistors of the output stage "6" decreases, the signal level at the output of the peak voltage sensor "7" decreases, the signal at the output of the first differential amplifier "9" decreases, supplied to the control input of the adjustable stage " 3 ", the gain of the adjustable stage" 3 "grows, the excitation voltage of the output stage of the power amplifier" 6 "increases, the current consumed by it increases, the signal level from the current sensor" 10 "increases, it grows at Ram signal at the output of the second multiplier "11". As a result of its comparison with the signal from the reference voltage source “12”, an error signal is generated at the second differential amplifier “13” and supplied to the control input of the PWM controller “4”. The voltage at the output of the power pulse module "5" is reduced to a value at which the signal level at the output of the second multiplier "13" is equalized with the reference voltage. Thus, by lowering the voltage and proportionally increasing the current, the auto-regulation system will save the power consumed by the output stage "6". In both cases, the result of auto-regulation is matching the output stage resistance with the load Rx.

Ток и напряжение питания выходного каскада "6" ограничен максимально допустимыми значениями для примененного типа транзисторов.The current and supply voltage of the output stage "6" is limited by the maximum allowable values for the applied type of transistors.

Кроме того, при отсутствии напряжения возбуждения система авторегулирования повышает напряжение питания транзисторов выходного каскада "6" до максимума, в этом случае в момент поступления с возбудителя "1" сигнала с крутым передним фронтом возникает опасность перехода транзисторов выходного каскада "6" в сильно перенапряженный режим. При этом не исключен пробой транзисторов выходного каскада "6" отрицательным импульсом.In addition, in the absence of an excitation voltage, the autoregulation system increases the supply voltage of the transistors of the output stage "6" to a maximum, in this case, when a signal with a steep leading edge arrives from the exciter "1", the danger arises that the transistors of the output stage "6" enter a very overstressed mode . In this case, breakdown of transistors of the output stage "6" by a negative pulse is not excluded.

Для решения данной проблемы сигнал с детектора амплитуды входного сигнала "2" подается на первый вход перемножителя "8", на второй вход перемножителя "8" подается напряжение питания выходного каскада "6". Полученный в результате сигнал сравнивается на дифференциальном усилителе "9" с сигналом от датчика пикового напряжения "7", полученный сигнал ошибки с выхода дифференциального усилителя "9" подается на управляющий вход регулируемого усилителя "3", при отсутствии напряжения возбуждения снижая усиление регулируемого каскада "3" до минимума. В результате крутой передний фронт входного сигнала не приводит к перегрузке выходного каскада "6".To solve this problem, the signal from the amplitude detector of the input signal "2" is supplied to the first input of the multiplier "8", the voltage of the output stage "6" is supplied to the second input of the multiplier "8". The resulting signal is compared on a differential amplifier "9" with the signal from the peak voltage sensor "7", the received error signal from the output of the differential amplifier "9" is fed to the control input of the adjustable amplifier "3", in the absence of an excitation voltage, reducing the gain of the adjustable stage " 3 "to a minimum. As a result, the steep leading edge of the input signal does not overload the output stage "6".

Источники информации.Information sources.

1. Широкополосные радиопередающие устройства. М.: "Связь" 1978 г. Под редакцией Алексеева.1. Broadband radio transmitting devices. M .: "Communication" 1978, edited by Alekseev.

2. Авторское свидетельство № 1136306 (СССР) "Устройство автоматической стабилизации мощности". Вайнер. Г.А., Корчагин Ю.В. и др. Опубл. 1985 г. БИ № 32. Copyright certificate No. 1136306 (USSR) "Device for automatic stabilization of power." Weiner. G.A., Korchagin Yu.V. and other publ. 1985 BI No. 3

3. Авторское свидетельство № 2168859 (РФ) "Передающее устройство". Беляков А.И. Опубл. 2001, БИ № 16.3. Copyright certificate No. 2168859 (RF) "Transmitting device". Belyakov A.I. Publ. 2001, BI No. 16.

Claims (1)

Радиопередающее устройство с автоматической адаптацией к изменяющейся нагрузке, содержащее последовательно соединенные возбудитель, регулируемый и выходной каскады, источник питания, состоящий из силового импульсного модуля, управляемого от широтно-импульсного контроллера, и источника опорного напряжения, а также включающее в себя первый дифференциальный усилитель, на инвертирующий вход которого поступает выходной сигнал первого перемножителя, один из входов которого подключен датчику амплитуды входного сигнала регулируемого каскада, второй дифференциальный усилитель, на инвертирующий вход которого поступает выходной сигнал второго перемножителя, один из входов которого подключен к датчику тока потребления выходного каскада, причем второй вход первого дифференциального усилителя соединен с датчиком пикового напряжения выходного каскада, результат сравнения выходного сигнала второго перемножителя с напряжением источника опорного напряжения на втором дифференциальном усилителе подается на управляющий вход широтно-импульсного контроллера, отличающееся тем, что выход силового импульсного модуля источника питания подключен к выходному каскаду и ко вторым входам первого и второго перемножителей.A radio transmitting device with automatic adaptation to a changing load, containing a series-connected exciter, adjustable and output stages, a power source consisting of a power pulse module controlled from a pulse-width controller, and a reference voltage source, as well as including a first differential amplifier, whose inverting input is the output signal of the first multiplier, one of the inputs of which is connected to the amplitude sensor of the input signal of the adjustable kada, the second differential amplifier, the inverting input of which receives the output signal of the second multiplier, one of the inputs of which is connected to the current consumption sensor of the output stage, the second input of the first differential amplifier connected to the peak voltage sensor of the output stage, the result of comparing the output signal of the second multiplier with voltage the reference voltage source on the second differential amplifier is supplied to the control input of the pulse-width controller, different t m, that the output power of SMPS module is connected to the output stage and to the second inputs of the first and second multipliers.
RU2004102182/09A 2004-01-26 2004-01-26 Radio transmitting device incorporating provision for adapting to load RU2271605C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004102182/09A RU2271605C2 (en) 2004-01-26 2004-01-26 Radio transmitting device incorporating provision for adapting to load

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004102182/09A RU2271605C2 (en) 2004-01-26 2004-01-26 Radio transmitting device incorporating provision for adapting to load

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004102182A RU2004102182A (en) 2005-07-20
RU2271605C2 true RU2271605C2 (en) 2006-03-10

Family

ID=35842140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004102182/09A RU2271605C2 (en) 2004-01-26 2004-01-26 Radio transmitting device incorporating provision for adapting to load

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2271605C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2471285C2 (en) * 2008-03-31 2012-12-27 Квэлкомм Инкорпорейтед Dynamic scaling of frequency of pulse source of supply
RU2561495C1 (en) * 2014-02-07 2015-08-27 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Radio transmitter
RU211795U1 (en) * 2022-03-30 2022-06-23 Акционерное общество "Научно-производственное объединение Завод "Волна" radio transmitting device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8976986B2 (en) * 2009-09-21 2015-03-10 Microsoft Technology Licensing, Llc Volume adjustment based on listener position

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КИБАКИН В.М. Основы теории и расчета транзисторных низкочастотных усилителей мощности. Москва, Радио и связь, 1988, с.171-173,186-187, рис.8.1,8.7. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2471285C2 (en) * 2008-03-31 2012-12-27 Квэлкомм Инкорпорейтед Dynamic scaling of frequency of pulse source of supply
RU2561495C1 (en) * 2014-02-07 2015-08-27 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Radio transmitter
RU211795U1 (en) * 2022-03-30 2022-06-23 Акционерное общество "Научно-производственное объединение Завод "Волна" radio transmitting device

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004102182A (en) 2005-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1946439B1 (en) Method and arrangement for optimizing efficiency of a power amplifier
KR101092681B1 (en) Power amplifier controller circuit
JP5045151B2 (en) Transmission power control circuit
EP1480332B1 (en) Integratable, voltage-controlled rf power amplifier
EP2587665A1 (en) Amplifier apparatus
US20080231358A1 (en) Power amplifier circuit
KR20070113434A (en) Automatic input-gain control circuit, and method thereof
EP3223427A1 (en) Btl output self-oscillating class d amplifier
KR20200005032A (en) Multi stage power amplifier having linearity compensating function
US9407219B2 (en) Electronic Circuit
RU2271605C2 (en) Radio transmitting device incorporating provision for adapting to load
KR20200067021A (en) Reverse power reducing method and plasma power apparatus using it
JP3403195B2 (en) In particular, a MESFET power amplifier mounted on a satellite for microwave signal amplification and its power supply unit
JP2720851B2 (en) Amplifier bias current control circuit
JP2016072877A (en) Power amplifier and power amplification method
JP4667939B2 (en) High power amplifier and multi-stage high power amplifier
EP1340314A1 (en) Linearization method and amplifier arrangement
WO2018223622A1 (en) Control circuit, bias circuit, and control method
JP2008244986A (en) High frequency amplifier
JPH06188660A (en) Power amplifier circuit
KR101002834B1 (en) Method and apparatus for controlling power amplifier in a mobile communication system
JP4722384B2 (en) Multistage high power amplifier
RU211795U1 (en) radio transmitting device
KR100443844B1 (en) Apparatus of driving in solenoid valve
JP2874454B2 (en) High frequency band amplifier

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20070503

PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20131003

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170127