RU2450426C1 - Устройство защиты полосового усилителя мощности от перегрузок - Google Patents
Устройство защиты полосового усилителя мощности от перегрузок Download PDFInfo
- Publication number
- RU2450426C1 RU2450426C1 RU2011113559/08A RU2011113559A RU2450426C1 RU 2450426 C1 RU2450426 C1 RU 2450426C1 RU 2011113559/08 A RU2011113559/08 A RU 2011113559/08A RU 2011113559 A RU2011113559 A RU 2011113559A RU 2450426 C1 RU2450426 C1 RU 2450426C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- line
- power amplifier
- bipolar transistor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к радиотехнике, в частности к технике радиосвязи, и может быть использовано в полосовых усилителях мощности передатчиков радиорелейной и сотовой связи, теле- и радиовещания. Технический результат заключается в устранении искажения усиливаемого сигнала. Устройство содержит цепь обратной связи, в состав которой входят направленный ответвитель, детектор, блок управления, биполярный транзистор, коллектор соединенный с общим проводником, полосовой усилитель мощности, второй биполярный транзистор, источник усиливаемого сигнала, первую, вторую и третью согласованную нагрузку. 1 ил.
Description
Изобретение относится к радиотехнике, в частности к технике радиосвязи, и может быть использовано в полосовых усилителях мощности передатчиков радиорелейной и сотовой связи, теле- и радиовещания.
Известно устройство защиты полосовых усилителей мощности радиотелевизионных передающих станций, содержащее два направленных ответвителя (НО), включенных каскадно между выходом усилителя мощности и его нагрузкой, первый и второй детекторы, подключенные своими входами соответственно к плечу первого НО, с которого снимается сигнал, пропорциональный падающей мощности, и к плечу второго НО, с которого снимается сигнал, пропорциональный отраженной от нагрузки мощности, две согласованные нагрузки НО, подключаемые к оставшимся свободным плечам первого и второго НО, блок управления, входы которого подключены к выходам первого и второго детекторов, а его выход - к цепи питания первых маломощных каскадов усилителя мощности [1].
Недостатком такого устройства является большая постоянная времени цепи обратной связи, превышающая 20 мкс, которая обусловлена ее относительно большой электрической длиной, поскольку ее входы расположены на выходе мощных каскадов усилителя мощности, а ее выход - на входе его первых маломощных каскадов. Маломощные входные и мощные выходные каскады усилителя мощности выполнены в виде отдельных блоков и пространственно разнесены между собой. Такое устройство не в состоянии защитить усилитель от воздействия мощных сигналов, поступающих на его вход, а также от короткого замыкания нагрузки усилителя или ее обрыва. В соответствии с паспортными данными на мощные высокочастотные транзисторы [2] двухкратное-трехкратное превышение максимально допустимого значения коллекторного тока в них допускается в течение не более 10-20 мкс, то есть в течение времени существенно меньшего, чем время срабатывания такой системы защиты полосового усилителя мощности от перегрузки.
Известно также устройство защиты полосового усилителя мощности от перегрузки, содержащее цепь обратной связи, в состав которой входят НО, выполненный в виде отрезка двух связанных линий, вход первой из которых нагружен на согласованную нагрузку НО, детектор, вход которого подключен к выходу первой линии НО, блок управления, вход которого соединен с выходом детектора, а его выход подключен к входным каскадам полосового усилителя мощности, вход второй линии НО подключен к выходу полосового усилителя мощности, а ее выход - к нагрузке полосового усилителя мощности, при этом питание входных каскадов полосового усилителя мощности осуществляется с выхода блока управления [3].
Недостатком такого устройства является то, что оно не обеспечивает защиту полосового усилителя мощности от воздействия мощных входных сигналов.
Наиболее близким к заявляемому объекту по максимальному числу существенных признаков является устройство защиты полосового усилителя мощности от перегрузок, содержащее цепь обратной связи, в состав которой входят НО, выполненный в виде отрезка двух связанных линий, вход первой из которых нагружен на согласованную нагрузку НО, детектор, вход которого подключен к выходу первой линии НО, и блок управления, вход которого соединен с выходом детектора, вход второй линии НО подключен к выходу полосового усилителя мощности, а ее выход подключается к нагрузке полосового усилителя мощности, транзистор, база которого подключена к выходу блока управления, коллектор транзистора соединен с общим для полосового усилителя мощности и цепи обратной связи проводником, а эмиттер транзистора образует выход цепи обратной связи, подключаемый к входу полосового усилителя мощности [4].
Недостатком устройства-прототипа является искажение усиливаемого сигнала в процессе работы устройства защиты, что связано с появлением переотражений этого сигнала между входом полосового усилителя мощности и выходом подсоединяемого источника усиливаемого сигнала.
Задача, на достижение которой направлено предлагаемое решение, - устранение искажений усиливаемого сигнала, обусловленных его переотражениями между входом полосового усилителя мощности и выходом подключаемого источника усиливаемого сигнала.
Это достигается тем, что в устройство защиты полосового усилителя мощности от перегрузок, содержащее цепь обратной связи, в состав которой входят НО, выполненный в виде отрезка двух связанных линий, вход первой из которых нагружен на согласованную нагрузку, общий для полосового усилителя мощности и цепи обратной связи проводник, детектор, вход которого подключен к выходу первой линии НО, блок управления, вход которого соединен с выходом детектора, биполярный транзистор, база которого подключена к выходу блока управления, а коллектор соединен с общим проводником, вход второй линии НО подключен к выходу полосового усилителя мощности, а ее выход подключается к нагрузке полосового усилителя мощности, в цепь обратной связи введены второй биполярный транзистор, база которого подключена к выходу блока управления, а коллектор соединен с общим проводником, второй и третий НО, каждый из которых выполнен в виде отрезка двух связанных линий, вход первой линии второго НО соединяется с выходом источника усиливаемого сигнала, выход первой линии второго НО подключен к эмиттеру первого биполярного транзистора, вход второй линии второго НО подключен к эмиттеру второго биполярного транзистора, выход второй линии второго НО нагружен на вторую согласованную нагрузку, вход первой линии третьего НО подключен к эмиттеру второго биполярного транзистора, выход первой линии третьего НО подключен к входу полосового усилителя мощности, при этом вход второй линии третьего НО нагружен на третью согласованную нагрузку, а выход второй линии третьего НО подключен к эмиттеру первого биполярного транзистора.
На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства защиты полосового усилителя мощности от перегрузок.
Устройство защиты полосового усилителя мощности от перегрузок (фиг.1) содержит первый НО 1, выполненный в виде отрезка двух связанных линий, вход первой из которых нагружен на первую согласованную нагрузку 2, общий для полосового усилителя мощности и цепи обратной связи проводник («земля»), детектор 3, вход которого подключен к выходу первой линии первого НО 1, блок управления 4, вход которого соединен с выходом детектора 3, биполярный транзистор 5, база которого подключена к выходу блока управления 4, а коллектор соединен с общим проводником, вход второй линии первого НО 1 подключен к выходу полосового усилителя мощности 6, а ее выход подключается к нагрузке полосового усилителя мощности, второй биполярный транзистор 7, база которого подключена к выходу блока управления 4, а коллектор соединен с общим проводником, второй и третий НО 8 и 9, каждый из которых выполнен в виде отрезка двух связанных линий, вход первой линии второго НО 8 соединяется с выходом источника усиливаемого сигнала, выход первой линии второго НО 8 подключен к эмиттеру первого биполярного транзистора 5, вход второй линии второго НО 8 подключен к эмиттеру второго биполярного транзистора 7, выход второй линии второго НО 8 нагружен на вторую согласованную нагрузку 10, вход первой линии третьего НО 9 подключен к эмиттеру второго биполярного транзистора 7, выход первой линии третьего НО 9 подключен к входу полосового усилителя мощности 6, при этом вход второй линии третьего НО 9 нагружен на третью согласованную нагрузку 11, а выход второй линии третьего НО 9 подключен к эмиттеру первого биполярного транзистора 5.
Устройство защиты полосового усилителя мощности от перегрузок работает следующим образом. На базы транзисторов 5 и 7 с блока управления 4, имеющего высокое выходное сопротивление на рабочих частотах полосового усилителя мощности 6, подается постоянное запирающее оба перехода транзисторов 5 и 7 напряжение. Переменное высокочастотное напряжение усиливаемого сигнала, поступающее от источника усиливаемого сигнала на вход первой линии второго НО 8, делится на две части, которые проходят на вход его второй линии и выход первой линии. Далее эти сигналы поступают на вход первой линии и выход второй линии третьего НО 9. Складываясь в фазе на выходе первой линии третьего НО 9, высокочастотное напряжение усиливаемого сигнала поступает на вход полосового усилителя мощности 6. Переменное высокочастотное напряжение усиливаемого сигнала, поступающее с входа второй линии второго направленного ответвителя 8 на вход первой линии третьего НО 9 и с выхода первой линии второго НО 8 на выход второй линии третьего НО 9, делится приблизительно поровну между емкостями закрытых переходов эмиттер-база и база-коллектор транзисторов 5 и 7, поскольку значения емкостей закрытых переходов эмиттер-база и база-коллектор современных биполярных транзисторов отличаются незначительно [2]. Величина постоянного запирающего напряжения на базах транзисторов 5 и 7 устанавливается равной половине амплитуды номинального значения переменного высокочастотного напряжения, имеющегося на эмиттерах транзисторов 5 и 7.
При превышении амплитуды переменного высокочастотного напряжения усиливаемого сигнала, поступающего от источника усиливаемого сигнала на вход первой линии второго НО 8, номинального значения, в положительный полупериод воздействия переменного сигнала напряжение на эмиттерах транзисторов 5 и 7 в какой-то момент времени становится больше напряжения на их базах. Переходы база-эмиттер транзисторов 5 и 7 открываются, и через их коллекторные цепи начинают протекать токи, равные αIЭ, где α - коэффициент передачи эмиттерного тока, IЭ - ток эмиттера [2]. Для мгновенного значения переменного высокочастотного напряжения усиливаемого сигнала, превышающего номинальное значение, переходы эмиттер-коллектор транзисторов 5 и 7 представляют собой двухполюсники, сопротивление которых составляет единицы Ом.
В отрицательный полупериод воздействия переменного сигнала, превышающего по амплитуде номинальное значение, открываются переходы база-коллектор транзисторов 5 и 7, и через них начинают протекать токи, равные αIIк, где αI - коэффициент передачи тока коллектора при инверсном включении транзисторов 5 и 7, Iк - ток коллектора. Согласно [5], α≈αI. При отрицательной полуволне переменного сигнала, амплитуда которого превышает амплитуду номинального напряжения, переходы эмиттер- коллектор транзисторов 5 и 7 также представляют собой двухполюсники, сопротивление которых составляет единицы Ом. В этом случае мощное переменное высокочастотное напряжения оказывается двухсторонне ограниченным.
С увеличением рассогласования нагрузки полосового усилителя мощности 6 с выходным сопротивлением второй линии первого НО 1 (крайние степени рассогласования - короткое замыкание нагрузки и ее обрыв) напряжение, снимаемое с выхода первой линии первого НО 1, увеличивается (в предлагаемом устройстве используется противонаправленный НО 1, в котором на вход детектора 3 подается напряжение, пропорциональное напряжению, отраженному от нагрузки полосового усилителя мощности 6). При номинальной величине выходной мощности и при коэффициенте стоячей волны по напряжению KCTU со стороны нагрузки больше максимально допустимого значения, напряжение управления, подаваемое на базы транзисторов 5 и 7 с блока управления 4, начинает уменьшаться, уменьшая амплитуду переменного высокочастотного напряжения, поступающего на вход полосового усилителя мощности 6 (уменьшается порог ограничения переменного высокочастотного напряжения усиливаемого сигнала). Поэтому мощность сигнала на выходе полосового усилителя мощности 6 будет падать пропорционально росту KCTU нагрузки.
В моменты, когда переходы эмиттер-коллектор транзисторов 5 и 7 оказываются открытыми, вход второй линии и выход первой линии второго НО 8 оказываются рассогласованными. Отраженные от мест рассогласования сигналы складываются в фазе в согласованной нагрузке 10 второго НО 8. В этом случае в процессе работы устройства защиты не возникает переотражений между входом полосового усилителя мощности 6 и выходом источника усиливаемого сигнала. Отсутствуют и искажения сигнала на выходе полосового усилителя мощности 6, обусловленные указанными переотражениями.
Предлагаемое устройство защиты полосового усилителя мощности от перегрузок по сравнению с устройством-прототипом устраняет искажения усиливаемого сигнала, которые обусловлены его переотражениями между входом полосового усилителя мощности и выходом источника усиливаемого сигнала.
Технический эффект от использования заявляемого объекта по отношению к устройству-прототипу состоит в устранении искажений усиливаемого сигнала, обусловленных его переотражениями между входом полосового усилителя мощности и выходом подсоединяемого источника усиливаемого сигнала.
Источники информации
1. Иванов В.К. Оборудование радиотелевизионных передающих станций. - М.: Радио и связь, 1989. - 336 с. [стр.87, рис.2.36].
2. Петухов В.М. Полевые и высокочастотные биполярные транзисторы средней и большой мощности и их зарубежные аналоги: Справочник. В 4 томах. - М.: КУбК - а, 1997.
3. Титов А.А. Двухканальный усилитель мощности с диплексерным выходом // Приборы и техника эксперимента. - 2001. - №1. - С.68-72.
4. Титов А.А., Ильюшенко В.Н. Устройство для защиты усилителя мощности от перегрузки // Патент РФ №2217861. - Опубл. 27.11.2003. Бюл. №33 - прототип.
5. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. - М.: Энергия, 1977. - 672 с.
Claims (1)
- Устройство защиты полосового усилителя мощности от перегрузок, содержащее цепь обратной связи, в состав которой входят направленный ответвитель, выполненный в виде отрезка двух связанных линий, вход первой из которых нагружен на согласованную нагрузку, общий для полосового усилителя мощности и цепи обратной связи проводник, детектор, вход которого подключен к выходу первой линии направленного ответвителя, блок управления, вход которого соединен с выходом детектора, биполярный транзистор, база которого подключена к выходу блока управления, а коллектор соединен с общим проводником, вход второй линии направленного ответвителя подключен к выходу полосового усилителя мощности, а ее выход подключается к нагрузке полосового усилителя мощности, отличающееся тем, что в цепь обратной связи введены второй биполярный транзистор, база которого подключена к выходу блока управления, а коллектор соединен с общим проводником, второй и третий направленные ответвители, каждый из которых выполнен в виде отрезка двух связанных линий, вход первой линии второго направленного ответвителя соединяется с выходом источника усиливаемого сигнала, выход первой линии второго направленного ответвителя подключен к эмиттеру первого биполярного транзистора, вход второй линии второго направленного ответвителя подключен к эмиттеру второго биполярного транзистора, выход второй линии второго направленного ответвителя нагружен на вторую согласованную нагрузку, вход первой линии третьего направленного ответвителя подключен к эмиттеру второго биполярного транзистора, выход первой линии третьего направленного ответвителя подключен к входу полосового усилителя мощности, при этом вход второй линии третьего направленного ответвителя нагружен на третью согласованную нагрузку, а выход второй линии третьего направленного ответвителя подключен к эмиттеру первого биполярного транзистора.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011113559/08A RU2450426C1 (ru) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | Устройство защиты полосового усилителя мощности от перегрузок |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011113559/08A RU2450426C1 (ru) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | Устройство защиты полосового усилителя мощности от перегрузок |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2450426C1 true RU2450426C1 (ru) | 2012-05-10 |
Family
ID=46312439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011113559/08A RU2450426C1 (ru) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | Устройство защиты полосового усилителя мощности от перегрузок |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2450426C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU208826U1 (ru) * | 2021-09-03 | 2022-01-17 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Высокочастотный усилитель мощности со сниженной мощностью рассеяния |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2267805C1 (ru) * | 2004-05-24 | 2006-01-10 | Открытое Акционерное Общество "Гипрогазцентр"(ОАО "Гипрогазцентр") | Генератор специальных сигналов |
| EP1179887B1 (en) * | 2000-08-03 | 2006-08-09 | Tektronix, Inc. | Overload distortion protection for a wideband receiver |
| EP1696558A1 (en) * | 2005-02-25 | 2006-08-30 | STMicroelectronics S.r.l. | Protection of output stage transistor of an RF power amplifier |
| RU2297093C1 (ru) * | 2005-07-12 | 2007-04-10 | Томский Государственный Университет Систем Управления И Радиоэлектроники (Тусур) | Полосовой усилитель мощности |
-
2011
- 2011-04-07 RU RU2011113559/08A patent/RU2450426C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1179887B1 (en) * | 2000-08-03 | 2006-08-09 | Tektronix, Inc. | Overload distortion protection for a wideband receiver |
| RU2267805C1 (ru) * | 2004-05-24 | 2006-01-10 | Открытое Акционерное Общество "Гипрогазцентр"(ОАО "Гипрогазцентр") | Генератор специальных сигналов |
| EP1696558A1 (en) * | 2005-02-25 | 2006-08-30 | STMicroelectronics S.r.l. | Protection of output stage transistor of an RF power amplifier |
| RU2297093C1 (ru) * | 2005-07-12 | 2007-04-10 | Томский Государственный Университет Систем Управления И Радиоэлектроники (Тусур) | Полосовой усилитель мощности |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU208826U1 (ru) * | 2021-09-03 | 2022-01-17 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Высокочастотный усилитель мощности со сниженной мощностью рассеяния |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105594121B (zh) | 带有输入功率保护电路的功率放大器 | |
| TWI602393B (zh) | 射頻開關電路 | |
| US11005423B2 (en) | Bias circuit and power amplification circuit | |
| KR20110129836A (ko) | 무선 주파수 전력 증폭기용 보호 회로 | |
| KR20120116104A (ko) | 개선된 선형적 특징을 가지는 전력 증폭기 | |
| US20130127528A1 (en) | Power amplifier and amplification method thereof | |
| TW200731660A (en) | Radio frequency power amplifier circuit | |
| CN102142817B (zh) | 输入功率过载保护电路和系统及输入功率过载保护方法 | |
| KR20040035736A (ko) | 고주파 전력증폭기의 보호를 위한 방법 및 장치 | |
| US9917549B1 (en) | Dynamically configurable bias circuit for controlling gain expansion of multi-mode single chain linear power amplifiers | |
| JP5234006B2 (ja) | 電力増幅器 | |
| JP2013207801A (ja) | 低い動的エラーベクトル振幅を有する無線パワー増幅器 | |
| JP5880980B2 (ja) | 電力増幅モジュール | |
| US20150236658A1 (en) | Power detector with overdrive detection | |
| RU2450426C1 (ru) | Устройство защиты полосового усилителя мощности от перегрузок | |
| TW201914210A (zh) | 功率放大器和用於射頻主動電路之保護電路 | |
| JP6496553B2 (ja) | パワー増幅器における予歪みのためのパッシブフィードバック経路 | |
| CN110829982A (zh) | 功率放大电路 | |
| CN107172537B (zh) | 一种信号放大电路及功放设备 | |
| KR20170073459A (ko) | 전력증폭장치 및 무선통신장치 | |
| CN110995175A (zh) | 一种放大器及放大方法 | |
| CN207354226U (zh) | 一种用于微型直放站的模拟alc电路 | |
| US9401770B1 (en) | Broadband integrated single ended to differential active balun with an n-Way power splitter, DC power shutdown circuit, and /or a default-on port | |
| CN203747757U (zh) | 一种射频接收器的前端放大组件 | |
| TWI542141B (zh) | RF power amplifier |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160408 |