RU2542879C1 - Key power amplifier - Google Patents

Key power amplifier Download PDF

Info

Publication number
RU2542879C1
RU2542879C1 RU2014104393/08A RU2014104393A RU2542879C1 RU 2542879 C1 RU2542879 C1 RU 2542879C1 RU 2014104393/08 A RU2014104393/08 A RU 2014104393/08A RU 2014104393 A RU2014104393 A RU 2014104393A RU 2542879 C1 RU2542879 C1 RU 2542879C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
amplifier
key
key power
harmonics
Prior art date
Application number
RU2014104393/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Сергеевич Анохин
Андрей Андреевич Катанович
Виктор Леонидович Муравченко
Original Assignee
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"
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство 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 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", Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации filed Critical 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"
Priority to RU2014104393/08A priority Critical patent/RU2542879C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2542879C1 publication Critical patent/RU2542879C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: in key power amplifier the high-frequency signal from the output of the pre-amplifier operating in the mode of amplification of "A" class is converted by a pulse-width modulator in a row of rectangular impulses which being added result in the input signal on a new power level is reproduced. The amplifier has considerably lower level of even harmonics in comparison with known key amplifiers at keeping the requirements to suppression of odd harmonics.
EFFECT: improvement of linearity of amplification of key power amplifiers due to significant decrease in level of even harmonicas in the spectrum of the amplified signal.
3 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области электрорадиотехники, а именно к ключевым усилителям высокой частоты, и может быть использовано в радиопередатчиках.The present invention relates to the field of electrical engineering, in particular to key high-frequency amplifiers, and can be used in radio transmitters.

Одним из основных параметров радиопередатчиков является линейность усиления, что в полной мере относится и к передатчикам с ключевыми усилителями мощности.One of the main parameters of radio transmitters is gain linearity, which fully applies to transmitters with key power amplifiers.

Известны ключевые усилители с улучшенной линейностью усиления, например а.с. СССР №1104647, H03F 3/217, 1984, а.с. СССР №1314438, а.с. СССР №1490704, H03F 3/217, 1989.Key amplifiers with improved gain linearity are known, for example A.S. USSR No. 1104647, H03F 3/217, 1984, a.s. USSR No. 1314438, a.s. USSR No. 1490704, H03F 3/217, 1989.

Известен также ключевой усилитель мощности: патент РФ №2400923, H03F 3/217 от 07.04.2008. «КЛЮЧЕВОЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ» (прототип), Беда С.И., Муравченко В.Л., Катанович А.А., Хотулева Н.В., содержащий широтно-импульсный модулятор, высокочастотный разветвитель, двухтактный выходной каскад, однотипные усилительные элементы (транзисторы), сумматор и выходной фильтр.A key power amplifier is also known: RF patent No. 2400923, H03F 3/217 from 04/07/2008. "KEY POWER AMPLIFIER" (prototype), Trouble S.I., Muravchenko V.L., Katanovich A.A., Hotuleva N.V., containing a pulse-width modulator, high-frequency splitter, push-pull output stage, amplifiers of the same type ( transistors), adder and output filter.

Недостатком, как аналогов, так и прототипа, является наличие гармоник четных порядков в спектре усиливаемого сигнала (при этом, как показала практика, использование двухтактных схем усиления не решает проблемы ослабления четных гармоник до уровней, отвечающих все возрастающим требованиям, предъявляемым к современным усилителям мощности высокой частоты).The disadvantage of both analogues and the prototype is the presence of even-order harmonics in the spectrum of the amplified signal (in this case, as practice has shown, the use of push-pull amplification schemes does not solve the problem of attenuating even harmonics to levels that meet the ever-increasing requirements for modern high-power amplifiers frequency).

Целью изобретения является улучшение линейности усиления ключевых усилителей мощности за счет существенного снижения уровня гармоник четных порядков в спектре усиливаемого сигнала.The aim of the invention is to improve the linearity of amplification of key power amplifiers by significantly reducing the level of harmonics of even orders in the spectrum of the amplified signal.

Поставленная цель достигается тем, что в ключевой усилитель мощности, содержащий широтно-импульсный модулятор, высокочастотный разветвитель, выходной усилитель, содержащий N однотипных усилительных элементов, сумматор и выходной фильтр, дополнительно включен предварительный усилитель с режимом усиления класса «А», причем выход предварительного усилителя соединен со входом широтно-импульсного модулятора, выход которого соединен со входом высокочастотного разветвителя, N выходов которого соединены со входами N усилительных элементов выходного каскада, N выходов которого соединены с N входами сумматора, выход которого соединен со входом выходного фильтра.This goal is achieved by the fact that in the key power amplifier containing a pulse-width modulator, a high-frequency splitter, an output amplifier containing N of the same type of amplifying elements, an adder and an output filter, a pre-amplifier with a Class “A” gain mode is additionally included, and the output of the pre-amplifier connected to the input of a pulse-width modulator, the output of which is connected to the input of a high-frequency splitter, N outputs of which are connected to the inputs of N amplifying elements output stage, N outputs of which are connected to N inputs of the adder, the output of which is connected to the input of the output filter.

Структурная схема предлагаемого ключевого усилителя мощности изображена на Фиг.1.The structural diagram of the proposed key power amplifier is shown in figure 1.

Ключевой усилитель мощности состоит из следующих функциональных блоков:A key power amplifier consists of the following functional blocks:

1 - предварительный усилитель;1 - pre-amplifier;

2 - широтно-импульсный модулятор;2 - pulse width modulator;

3 - высокочастотный разветвитель;3 - high-frequency splitter;

4 - выходной каскад;4 - output stage;

41…4N - однотипные усилительные элементы (транзисторы);4 1 ... 4 N - the same type of amplifying elements (transistors);

5 - сумматор;5 - adder;

6 - выходной фильтр.6 - output filter.

Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.

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.An amplified harmonic signal is fed to the input of the preamplifier. The preamplifier is set to class “A” gain mode, which provides the highest gain linearity compared to other classes of signal amplification mode.

С выхода предварительного усилителя сигнал рабочей частоты видаFrom the output of the pre-amplifier, a working frequency signal of the form

i(t)=Im(1+cosωt)i (t) = I m (1 + cosωt)

подается на вход широтно-импульсного модулятора.fed to the input of a pulse-width modulator.

В широтно-импульсном модуляторе каждый период гармонического сигнала преобразуется в суммируемую последовательность N импульсов прямоугольной формы одинаковой амплитуды. Число N определяется конкретными для разрабатываемого усилителя требованиями к уровням высших гармоник. Чем больше N, тем меньше амплитуды суммируемых импульсов, тем точнее воспроизводится гармоническое колебание и меньше уровень высших гармоник.In a pulse-width modulator, each period of the harmonic signal is converted into a summed sequence of N rectangular-shaped pulses of the same amplitude. The number N is determined by the requirements for the higher harmonics levels specific to the amplifier being developed. The larger N, the lower the amplitudes of the summed pulses, the more accurately the harmonic oscillation is reproduced and the lower the level of higher harmonics.

Форма тока на выходе сумматора представлена на Фиг.2.The current shape at the output of the adder is shown in Fig.2.

I1 - суммарная амплитуда первой гармоники N импульсов, имеющих одинаковые амплитуды 2Im/N на выходах N усилительных элементов.I 1 - the total amplitude of the first harmonic of N pulses having the same amplitude 2I m / N at the outputs of N amplifying elements.

Максимальное значение тока i(t)=Im(1+cosωt) равно 2Im.The maximum current value i (t) = I m (1 + cosωt) is 2I m .

Величина I1 определяется с помощью разложения Фурье:The value of I 1 is determined using the Fourier expansion:

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Амплитуды высших гармоник определяются следующими соотношениями:The amplitudes of the higher harmonics are determined by the following relationships:

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Длительность импульсов соответствует требованиям формирователей гармонических колебаний методом сложения прямоугольных импульсов, описанным, например, в литературе: Дмитриков В.Ф. и др. Высокоэффективные формирователи гармонических колебаний. Москва, Радио и связь, 1988.The duration of the pulses corresponds to the requirements of the generators of harmonic oscillations by the method of adding rectangular pulses, described, for example, in the literature: Dmitrikov V.F. and others. Highly efficient harmonic oscillators. Moscow, Radio and Communications, 1988.

Вся совокупность N прямоугольных импульсов поступает на сумматор, например а.с. 527008. Устройство сложения мощностей генераторов электрических колебаний. С.Е. Лондон, С.В. Томашевич, опубл. 1976.The whole set of N rectangular pulses is fed to the adder, for example, a.s. 527008. Device for adding the capacities of electric oscillation generators. S.E. London, C.V. Tomashevich, publ. 1976.

С выхода сумматора просуммированный сигнал поступает на вход выходного фильтра, селектирующего колебания рабочей частоты.From the output of the adder, the summed signal is fed to the input of the output filter, which selects the oscillations of the operating frequency.

На Фиг.3 приведен график зависимости степени подавления G(k) дБ гармоник различных порядков k (от 1-й до 21-й) для случая числа разбиений амплитуды сигнала на N=200 суммируемых прямоугольных импульсов. Величина tn нормирована к величине периода гармонического колебания Т, принятого равным 1. Величина Im также принята равной 1.Figure 3 shows a graph of the degree of suppression of G (k) dB harmonics of various orders of k (from 1 to 21) for the case of the number of splits of the signal amplitude into N = 200 summed rectangular pulses. The value of t n is normalized to the value of the period of harmonic oscillation T, taken equal to 1. The value of I m is also taken equal to 1.

Величина G(k) дБ рассчитывалась по формуле:The value of G (k) dB was calculated by the formula:

Figure 00000005
Figure 00000005

Из графика, представленного на Фиг.3, видно, что уровень четных гармоник подавлен не менее чем на 200дБ относительно уровня подавления гармоник нечетных порядков.From the graph presented in Figure 3, it is seen that the level of even harmonics is suppressed by at least 200 dB relative to the level of suppression of harmonics of odd orders.

Предлагаемая схема полезной модели ключевого усилителя по сравнению с другими типами ключевых усилителей мощности позволяет обеспечить требуемое подавление нечетных гармоник рабочей частоты с одновременным существенным подавлением гармоник четных порядков, улучшая линейные свойства таких усилителей мощности.The proposed scheme of the utility model of the key amplifier in comparison with other types of key power amplifiers allows to provide the required suppression of odd harmonics of the operating frequency while significantly suppressing harmonics of even orders, improving the linear properties of such power amplifiers.

Claims (1)

Ключевой усилитель мощности, содержащий широтно-импульсный модулятор, высокочастотный разветвитель, выходной усилитель, содержащий N однотипных усилительных элементов, сумматор и выходной фильтр, отличающийся тем, что дополнительно включен предварительный усилитель с режимом усиления класса «А», причем выход предварительного усилителя соединен со входом широтно-импульсного модулятора, выход которого соединен со входом высокочастотного разветвителя, N выходов которого соединены со входами N усилительных элементов выходного каскада, N выходов которого соединены с N входами сумматора, выход которого соединен со входом выходного фильтра. A key power amplifier containing a pulse-width modulator, a high-frequency splitter, an output amplifier containing N of the same type of amplifying elements, an adder and an output filter, characterized in that the pre-amplifier with class “A” amplification mode is additionally turned on, and the output of the pre-amplifier is connected to the input pulse-width modulator, the output of which is connected to the input of a high-frequency splitter, N outputs of which are connected to the inputs of N amplifying elements of the output stage, N outputs of which are connected to N inputs of the adder, the output of which is connected to the input of the output filter.
RU2014104393/08A 2014-02-07 2014-02-07 Key power amplifier RU2542879C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014104393/08A RU2542879C1 (en) 2014-02-07 2014-02-07 Key power amplifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014104393/08A RU2542879C1 (en) 2014-02-07 2014-02-07 Key power amplifier

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2542879C1 true RU2542879C1 (en) 2015-02-27

Family

ID=53289996

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014104393/08A RU2542879C1 (en) 2014-02-07 2014-02-07 Key power amplifier

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2542879C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2744109C1 (en) * 2020-06-02 2021-03-02 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Broadband power amplifier
RU212883U1 (en) * 2022-03-24 2022-08-11 Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" KEY POWER AMPLIFIER

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2007849C1 (en) * 1991-06-20 1994-02-15 Ленинградский государственный технический университет Powerful key amplifier
RU2022450C1 (en) * 1991-03-26 1994-10-30 Соколов Эдуард Георгиевич Power amplifier
RU2400923C2 (en) * 2008-04-07 2010-09-27 ФГУ "24 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны РФ" Key power amplifier

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2022450C1 (en) * 1991-03-26 1994-10-30 Соколов Эдуард Георгиевич Power amplifier
RU2007849C1 (en) * 1991-06-20 1994-02-15 Ленинградский государственный технический университет Powerful key amplifier
RU2400923C2 (en) * 2008-04-07 2010-09-27 ФГУ "24 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны РФ" Key power amplifier

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2744109C1 (en) * 2020-06-02 2021-03-02 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Broadband power amplifier
RU212883U1 (en) * 2022-03-24 2022-08-11 Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" KEY POWER AMPLIFIER
RU214789U1 (en) * 2022-06-29 2022-11-14 Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" HIGH-FREQUENCY POWER AMPLIFIER WITH IMPROVED GAIN LINEARITY

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9660593B2 (en) Weighted memory polynomial method and system for power amplifiers predistortion
ATE502439T1 (en) POWER AMPLIFIER FILTER FOR RADIO FREQUENCY SIGNALS
JP5976795B2 (en) Power supply generator with noise rejection
ATE542293T1 (en) DYNAMIC AMPLIFICATION OF AUDIO SIGNALS
RU2542879C1 (en) Key power amplifier
ATE482520T1 (en) GENERATION OF MODULATED HIGH FREQUENCY SIGNALS
CN103107780B (en) A kind of chopper amplifier
KR101840536B1 (en) Apparatus and method of processing an envelope signal
RU2400923C2 (en) Key power amplifier
RU2622620C2 (en) Method of excitating electromagnetic waves
JP5795218B2 (en) ET power amplifier
KR101477715B1 (en) Harmonic filtered class-e power amplifier with dynamic biasing system and method
KR101722767B1 (en) Digital audio amplifier
JP2020005019A (en) Power amplification device
RU2294052C9 (en) Method for correcting nonlinear distortions in electric signal amplifier
US10483914B2 (en) Very high fidelity audio amplifier
He et al. An investigation into the effect of carrier generators on power supply noise in PWM Class D amplifiers
RU2534972C1 (en) Broadband non-inverting amplifier with low non-linear noise and harmonic distortion
Chani-Cahuana et al. Structured digital predistorter model derivation based on iterative learning control
JP2021096426A (en) Tone conversion device
Sjoland Design and analysis of highly linear integrated wideband amplifiers.
Wu et al. Design of amplifiers with high gain accuracy and high linearity
RU2346387C1 (en) Low-voltage differential amplifier
RU2011122420A (en) METHOD FOR LINEARIZING CHARACTERISTICS OF A MICROWAVE AMPLIFIER (OPTIONS)
CN105790715B (en) Oscillating circuit

Legal Events

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

Effective date: 20170208