RU2517283C1 - Широкополосный полигармонический генератор - Google Patents

Широкополосный полигармонический генератор Download PDF

Info

Publication number
RU2517283C1
RU2517283C1 RU2012155459/08A RU2012155459A RU2517283C1 RU 2517283 C1 RU2517283 C1 RU 2517283C1 RU 2012155459/08 A RU2012155459/08 A RU 2012155459/08A RU 2012155459 A RU2012155459 A RU 2012155459A RU 2517283 C1 RU2517283 C1 RU 2517283C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
active element
frequency band
polyharmonic
output
output electrode
Prior art date
Application number
RU2012155459/08A
Other languages
English (en)
Inventor
Вячеслав Вячеславович Воронович
Владимир Александрович Кузьмин
Андрей Юрьевич Потапов
Николай Владимирович Рогов
Original Assignee
Федаральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный Научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации
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 Федаральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный Научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федаральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный Научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2012155459/08A priority Critical patent/RU2517283C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2517283C1 publication Critical patent/RU2517283C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Microwave Amplifiers (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

Широкополосный полигармонический генератор относится к области радиотехники и может быть использован в радиопередающих устройствах. Достигаемый технический результат - увеличение КПД в полосе рабочих частот. Широкополосный полигармонический генератор содержит активный элемент, выходную цепь, которая согласует активный элемент с нагрузкой, и широкополосную входную цепь, при этом параметры выходной цепи в рабочей полосе частот выбраны из заданных соотношений. 2 ил.

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиопередающих устройствах.
Общим недостатком существующих полигармонических генераторов (ПГ) с высоким КПД является узкая полоса рабочих частот. Этот недостаток связан с тем, что в ПГ при перестройке рабочей частоты происходит изменение импеданса не только на основной частоте, но и на гармониках.
Известно техническое решение ПГ, содержащее активный элемент, к выходному электроду которого подключена выходная цепь, параметры которой гарантируют согласование активного элемента с нагрузкой, а между выходным электродом и общей шиной обеспечивают низкое значение импеданса на 2-й гармонике при работе генератора на центральной частоте (T.Nojima, S.Nishiki, K.Chiba, High-efficiency quasimicrowave GaAs FET Power amplifier. El.Letters, 7-th May 1987, vol.23, N10, pp.512-513). Реализация высокоэффективного режима и достижение высокого значения КПД в данном генераторе возможно в относительно узкой полосе частот, равной 3%.
Известен также ПГ, работающий при угле отсечки выходного тока, близком к 90°, содержащий активный элемент, к выходному электроду которого подключена выходная цепь, параметры которой гарантируют согласование активного элемента с нагрузкой, а между выходным электродом и общей шиной обеспечивают низкое значение импеданса на 2-й гармонике и высокое значение импеданса на 3-й гармонике при работе генератора на центральной частоте. Данный генератор имеет также узкую полосу частот, составляющую 5% (S.Toyoda, High Efficiency Amplifiers, JEEE MTT-S Digest, 1994, pp.253-256).
Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является широкополосный полигармонический генератор (патент на изобретение №2210175, H03B 11/10, опубл. 10.08.2003, бюл. №22). Он содержит активный элемент, выполненный на транзисторе, к выходному электроду которого подключена выходная цепь, которая согласует активный элемент с нагрузкой, а также широкополосную входную цепь, соединенную с базой транзистора, при этом под воздействием входного сигнала транзистор формирует импульсы коллекторного тока с углом отсечки 90°. Параметры выходной цепи в рабочей полосе частот выбраны из следующих соотношений:
| X 2 | R н 0,5 ;
Figure 00000001
| X 3 | R н 2,
Figure 00000002
где |X2| - абсолютное значение реактивного сопротивления на 2-й гармонике центральной частоты рабочего диапазона;
|X3| - абсолютное значение реактивного сопротивления на 3-й гармонике центральной частоты рабочего диапазона;
Rн - активное сопротивление нагрузки.
Конструктивная реализация данного генератора в относительной полосе частот, равной 25%, имеет выходную мощность не менее 5 Вт при минимальном КПД 73%. Данное техническое решение имеет относительно невысокое значение КПД.
Предлагаемое изобретение направлено на увеличение КПД ПГ в полосе рабочих частот. Это достигается тем, что ПГ, содержащий активный элемент, к выходному электроду которого подключена выходная цепь, которая согласует активный элемент с нагрузкой, а также широкополосную входную цепь, соединенную с входом активного элемента, при этом под воздействием входного сигнала активный элемент формирует импульсы тока, угол отсечки импульсов тока активного элемента находится в пределах (100-110)°, а параметры выходной цепи в рабочей полосе частот обеспечивают между выходным электродом активного элемента и общей шиной следующие относительные значения реактивных сопротивлений на гармониках:
| X 2 | R н 2 ;
Figure 00000003
| X 3 | R н 1,
Figure 00000004
где |X2|, |X3| - абсолютные значения реактивного сопротивления на 2-й и 3-й гармониках соответственно;
Rн - значение активного сопротивления нагрузки на 1-й гармонике между выходным электродом активного элемента и общей шиной.
Такой выбор параметров выходной цепи создает благоприятные условия для достижения в полосе рабочих частот высокого значения КПД, превышающего значения КПД прототипа. Это происходит благодаря тому, что в предлагаемом устройстве импульсы тока активного элемента имеют упрощенную трапецеидальную форму, а форма напряжения на выходе активного элемента близка к косинусоидальным импульсам. Такие формы напряжения и тока сохраняются в рабочей полосе частот, что и определяет возможность получения высоких значений КПД.
На фиг.1 представлена схема ПГ, а на фиг.2 - частотные характеристики ПГ.
Предлагаемый ПГ содержит широкополосную входную цепь (1), соединенную с входом активного элемента (2), выход которого подключен к источнику питания через цепь развязки (3) и соединен с выходной цепью (4). Частная форма реализации выходной цепи, состоящей из элементов (5)-(15), дана на фиг.1. Параметры выходной цепи выбраны таким образом, что в рабочей полосе частот они обеспечивают согласование активного элемента с нагрузкой на 1-й гармонике, а на 2-й и 3-й гармониках импедансы между выходным электродом активного элемента и общей шиной соответствуют приведенным выше неравенствам. ПГ работает следующим образом. При упомянутом выборе импедансов в рабочей полосе частот создаются необходимые условия для получения таких форм напряжения и тока, при которых минимизируются интервалы времени, когда при наличии напряжения на выходном электроде активного элемента через него протекает ток. При этом количество тепловой энергии, рассеиваемой активным элементом на его сопротивлении насыщения в течение периода колебаний у предлагаемого устройства, значительно меньше, чем у прототипа, при одинаковой выходной мощности. Это происходит благодаря тому, что импульсы тока активного элемента в предлагаемом устройстве имеют упрощенную трапецеидальную форму, в то время как в прототипе импульсы тока близки по форме к положительным полуволнам косинусоиды. В предлагаемом ПГ полигармонический режим с высоким КПД сохраняется в относительной рабочей полосе частот, составляющей не менее 20%.
Предложенное устройство было проверено в конкретной конструктивной реализации. В качестве активного элемента использовался МДП-транзистор MRF1517NT1, номинальные значения элементов выходной цепи даны на фиг.1. Частотные характеристики (фиг.2) показывают, что в относительной полосе частот, равной 20%, ПГ имеет КПД (76-79)%. При этом среднее значение мощности составляет 6,5 Вт при неравномерности в полосе частот 0,8 дБ. Устройство, собранное согласно признакам прототипа на том же транзисторе при одинаковой средней мощности в той же полосе частот, имеет КПД от 70 до 73%.

Claims (1)

  1. Полигармонический генератор, содержащий активный элемент, к выходному электроду которого подключена выходная цепь, которая согласует активный элемент с нагрузкой, а также широкополосную входную цепь, соединенную с входом активного элемента, при этом под воздействием входного сигнала активный элемент формирует импульсы тока, отличающийся тем, что угол отсечки импульсов тока активного элемента находится в пределах (100-110)°, а параметры выходной цепи в рабочей полосе частот обеспечивают между выходным электродом активного элемента и общей шиной следующие относительные значения реактивных сопротивлений на гармониках
    Figure 00000005
    Figure 00000006

    где |X2|, |X3| - абсолютные значения реактивного сопротивления на 2-й и 3-й гармониках соответственно;
    Rн - значение активного сопротивления нагрузки на 1-й гармонике между выходным электродом активного элемента и общей шиной.
RU2012155459/08A 2012-12-19 2012-12-19 Широкополосный полигармонический генератор RU2517283C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012155459/08A RU2517283C1 (ru) 2012-12-19 2012-12-19 Широкополосный полигармонический генератор

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012155459/08A RU2517283C1 (ru) 2012-12-19 2012-12-19 Широкополосный полигармонический генератор

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2517283C1 true RU2517283C1 (ru) 2014-05-27

Family

ID=50779433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012155459/08A RU2517283C1 (ru) 2012-12-19 2012-12-19 Широкополосный полигармонический генератор

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2517283C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2586264C1 (ru) * 2015-03-02 2016-06-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Широкополосный полигармонический генератор с высоким импедансом нагрузки на 2-й гармонике

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0330983A2 (de) * 1988-03-01 1989-09-06 AEG MOBILE COMMUNICATION GmbH Spannungsgesteuerter Oszillator mit Leitungsresonator
EP0519145A1 (en) * 1991-06-20 1992-12-23 United Technologies Corporation Electrically tuned RF receiver, apparatus and method therefor
US20010030583A1 (en) * 2000-04-18 2001-10-18 Alps Electric Co., Ltd. Voltage controlled oscillator for oscillating signals with high C/N ratio
RU2210175C2 (ru) * 2000-01-17 2003-08-10 Войсковая часть 11135 Широкополосный полигармонический генератор

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0330983A2 (de) * 1988-03-01 1989-09-06 AEG MOBILE COMMUNICATION GmbH Spannungsgesteuerter Oszillator mit Leitungsresonator
EP0519145A1 (en) * 1991-06-20 1992-12-23 United Technologies Corporation Electrically tuned RF receiver, apparatus and method therefor
RU2210175C2 (ru) * 2000-01-17 2003-08-10 Войсковая часть 11135 Широкополосный полигармонический генератор
US20010030583A1 (en) * 2000-04-18 2001-10-18 Alps Electric Co., Ltd. Voltage controlled oscillator for oscillating signals with high C/N ratio

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2586264C1 (ru) * 2015-03-02 2016-06-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Широкополосный полигармонический генератор с высоким импедансом нагрузки на 2-й гармонике

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Carrubba et al. The continuous class-F mode power amplifier
Moon et al. A multimode/multiband envelope tracking transmitter with broadband saturated amplifier
Carrubba et al. A novel highly efficient broadband continuous class-F RFPA delivering 74% average efficiency for an octave bandwidth
Resca et al. X-band GaN power amplifier for future generation SAR systems
Seo et al. High-efficiency power amplifier using an active second-harmonic injection technique under optimized third-harmonic termination
US11552599B2 (en) Harmonic power amplifying circuit with high efficiency and high bandwidth and radio-frequency power amplifier
Son et al. Broadband saturated power amplifier with harmonic control circuits
AlMuhaisen et al. Wide band high-efficiency power amplifier design
Tuffy et al. Novel realisation of a broadband high-efficiency continuous class-F power amplifier
RU2517283C1 (ru) Широкополосный полигармонический генератор
Sharma et al. Design methodology of high-efficiency contiguous mode harmonically tuned power amplifiers
Merrick et al. A novel continuous Class-F mode Power Amplifier
CN106301254A (zh) 一种高效宽带有序的谐波匹配结构及其谐波控制方法
Ma et al. An output match design method for high efficiency and broadband class-J PA
CN105305963A (zh) 一种用于基波混频的非线性传输线梳状波发生电路
Sharma et al. High efficiency continuous mode power amplifiers using waveform engineering
Babapour et al. Design of a Class F Power Amplifier With 60% Efficiency at 1800 MHz Frequency
RU2210175C2 (ru) Широкополосный полигармонический генератор
Zhao et al. Optimal fundamental load modulation for class-X harmonically tuned power amplifier
Lan et al. A broadband high efficiency Class-F power amplifier design using GaAs HEMT
Mimis et al. Design method for harmonically-tuned, dynamic load-modulated power amplifiers
Garcia-Osorio et al. A GaN class-F PA with 600 MHz bandwidth and 62.5% of PAE suitable for WiMAX frequencies
Yang et al. A 1.8–2.3 GHz broadband Doherty power amplifier with a minimized impedance transformation ratio
RU2586264C1 (ru) Широкополосный полигармонический генератор с высоким импедансом нагрузки на 2-й гармонике
Probst et al. Load modulation with an adaptive matching network based on MEMS for efficiency enhancement of an inverse class-F power amplifier

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141220