RU2744109C1 - Broadband power amplifier - Google Patents

Broadband power amplifier Download PDF

Info

Publication number
RU2744109C1
RU2744109C1 RU2020119195A RU2020119195A RU2744109C1 RU 2744109 C1 RU2744109 C1 RU 2744109C1 RU 2020119195 A RU2020119195 A RU 2020119195A RU 2020119195 A RU2020119195 A RU 2020119195A RU 2744109 C1 RU2744109 C1 RU 2744109C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power amplifier
amplifier
output
broadband power
broadband
Prior art date
Application number
RU2020119195A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Леонидович Муравченко
Андрей Андреевич Катанович
Руслан Николаевич Сипягин
Александр Клавдиевич Жаровов
Original Assignee
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"
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 образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" filed Critical 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"
Priority to RU2020119195A priority Critical patent/RU2744109C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2744109C1 publication Critical patent/RU2744109C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/217—Class D power amplifiers; Switching amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/02—Transmitters
    • H04B1/04—Circuits

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: invention relates to radio engineering and can be used in radio transmitters. The result is achieved in that a step modulator with a number of steps in each half-period which equals to N, determined by the requirement for the linearity coefficient of amplification, is additionally introduced into the broadband power amplifier scheme. The proposed principle of constructing a broadband power amplifier with high amplification linearity enables substantially reducing the number of amplifier elements used in the amplifier and, as a result, increasing the reliability thereof.
EFFECT: increased reliability of the power amplifier.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиопередатчиках. Достигаемый технический результат - повышение надежности усилителя мощности.The invention relates to the field of radio engineering and can be used in radio transmitters. The achieved technical result is an increase in the reliability of the power amplifier.

Известны цифровые радиопередатчики:Known digital radio transmitters:

1. Патент РФ №2602974 от 27.10.2016 г. Цифровой широкополосный радиопередатчик;1. RF patent No. 2602974 dated 10/27/2016 Digital broadband radio transmitter;

2. Патент РФ №2400923 от 20.10.2009 г. Ключевой усилитель мощности.2. RF patent №2400923 from 20.10.2009 Key power amplifier.

Описания усилителей мощности в обоих патентах содержат широкополосные высокочастотные разветвители, несколько десятков усилительных элементов и широкополосные устройства сложения мощности (сумматоры).The descriptions of power amplifiers in both patents contain broadband high frequency splitters, several dozen amplifying elements, and broadband power combiners (adders).

К общим недостаткам этих усилителей может быть отнесено то, что как в аналоге, так и в прототипе большое количество усилительных элементов, обусловленное требованием к линейности усилителя (Муравченко В.Л. Оценка мощности высших гармоник при ключевом формировании гармонических колебаний. Радиотехника, №6, 2007) и сложные в реализации широкополосные разветвители и сумматоры.The general disadvantages of these amplifiers can be attributed to the fact that both in the analogue and in the prototype a large number of amplifying elements due to the requirement for the linearity of the amplifier (Muravchenko V.L. Estimation of the power of higher harmonics during the key formation of harmonic oscillations. Radio engineering, No. 6, 2007) and complex broadband splitters and combiners.

Большое количество используемых элементов в радиоэлектронном средстве делает его менее надежным. Так суммарная интенсивность отказов λΣ рассчитывается по формуле

Figure 00000001
где N - количество элементов в устройстве; λi - интенсивность отказов i-го элемента. (Боровиков С.М., Цырельчук И.Н., Троян Ф.Д. Расчет показателей надежности радиоэлектронных средств. - Минск: БГУИР, 2010.)The large number of elements used in an electronic device makes it less reliable. So the total failure rate λ Σ is calculated by the formula
Figure 00000001
where N is the number of elements in the device; λ i is the failure rate of the i-th element. (Borovikov S.M., Tsyrelchuk I.N., Troyan F.D. Calculation of indicators of reliability of radio-electronic means. - Minsk: BSUIR, 2010.)

Расчетная формула суммарной интенсивности отказов подтверждает рост интенсивности отказов при увеличении числа элементов в радиоэлектронных средствах.The calculation formula of the total failure rate confirms the increase in the failure rate with an increase in the number of elements in radio electronic means.

Наиболее близким по технической сущности является Патент РФ №2400923.The closest in technical essence is RF Patent No. 2400923.

Целью изобретения является повышение надежности широкополосного усилителя мощности за счет уменьшения 2N используемых усилительных элементов до одного в каждом плече двухтактного усилителя и сокращения 2N выходов широкополосного разветвителя и 2N входов широкополосного устройства суммирования мощности ВЧ-сигналов до 2-х.The aim of the invention is to increase the reliability of the broadband power amplifier by reducing the 2N used amplifying elements to one in each arm of the push-pull amplifier and reducing the 2N outputs of the broadband splitter and 2N inputs of the broadband RF power summing device to 2.

Для достижения этой цели необходимо, принятый в прототипе принцип формирования многоступенчатой формы выходного сигнала, заключающийся в использовании каждого отдельного усилительного элемента для формирования одной из N ступеней в каждом полупериоде (для реализации заданной линейности усилителя), заменить на принцип формирования ступенчатой формы сигнала путем ступенчатой модуляции одного усилителя в каждом плече твухтактного усилителя. Возможность реализации высокой линейности такого усилителя подтверждена в монографии Дмитриков В.Ф., Петяшин Н.Б., Сивере М.А. Высокоэффективные формирователи гармонических колебаний. - М.: Радио и связь, 1988, стр. 20 «Наилучшие показатели по гармоническому составу позволяет получить ступенчатая модуляция выходного напряжения».To achieve this goal, it is necessary, adopted in the prototype, the principle of the formation of a multi-stage output signal, which consists in using each individual amplifying element to form one of N stages in each half-cycle (to implement the specified linearity of the amplifier), to replace the principle of forming a stepped waveform by step modulation one amplifier in each arm of the twist-pull amplifier. The possibility of realizing high linearity of such an amplifier is confirmed in the monograph by V.F. Dmitrikov, N.B. Petyashin, M.A. Highly efficient harmonic oscillators. - M .: Radio and communication, 1988, p. 20 "The best indicators for the harmonic composition allows you to get step modulation of the output voltage."

При реализации нового принципа формирования ступенчатой формы выходного сигнала предлагается широкополосный усилитель мощности, содержащий высокочастотный разветвитель, двухтактный выходной каскад, сумматор и выходной фильтр, отличающийся тем, что дополнительно введен ступенчатый модулятор с числом ступеней в каждом полупериоде равным N, определяемым требованием к коэффициенту линейности усиления усилителя, причем выход ступенчатого модулятора соединен с входом высокочастотного разветвителя, два выхода которого соединены с двумя входами двух усилительных элементов двухтактного каскада усилителя, два выхода которых соединены с двумя входами сумматора, выход которого соединен со входом выходного фильтра.When implementing a new principle of forming a stepped output signal, a broadband power amplifier is proposed, containing a high-frequency splitter, a push-pull output stage, an adder and an output filter, characterized in that a step modulator is additionally introduced with the number of steps in each half-period equal to N, determined by the requirement for the linearity of the gain amplifier, and the output of the step modulator is connected to the input of a high-frequency splitter, two outputs of which are connected to two inputs of two amplifying elements of a push-pull amplifier stage, two outputs of which are connected to two inputs of an adder, the output of which is connected to the input of the output filter.

Структурная схема предлагаемого широкополосного усилителя мощности изображена на Фиг. 1.The block diagram of the proposed broadband power amplifier is shown in FIG. one.

Обозначения, принятые на Фиг. 1:The notation used in FIG. one:

1 - ступенчатый модулятор;1 - step modulator;

2 - высокочастотный разветвитель;2 - high-frequency splitter;

3 - двухтактный выходной каскад;3 - push-pull output stage;

31, 32 - однотипные усилительные элементы (транзисторы);3 1 , 3 2 - amplifying elements of the same type (transistors);

4 - сумматор;4 - adder;

5 - выходной фильтр.5 - output filter.

Работа схемы осуществляется следующим образом.The circuit works as follows.

На вход ступенчатого модулятора 1. подается гармонический сигнал рабочей частоты. В ступенчатом модуляторе каждый полупериод гармонического сигнала преобразуется в сигнал ступенчатой формы. Формирователи таких сигналов подробно описаны в литературе (Дмитриков В.Ф., Петяшин Н.Б., Сивере М.А. Высокоэффективные формирователи гармонических колебаний. - М.: Радио и связь, 1988).The input of the step modulator is 1. a harmonic signal of the operating frequency. In a step modulator, each half-cycle of the harmonic signal is converted into a step-shaped signal. The generators of such signals are described in detail in the literature (Dmitrikov V.F., Petyashin N.B., Sivere M.A. Highly efficient shapers of harmonic oscillations. - M .: Radio and communication, 1988).

Форма сигнала на выходе сумматора представлена на Фиг. 2.The waveform at the output of the adder is shown in FIG. 2.

Форма сигнала на выходе широкополосного усилителя мощности, как при суммировании отдельных ступеней отдельных усилительных элементов, так и при формировании этого сигнала при ступенчатой форме модулирующего сигнала будет одинакова. Отсюда следует, что аналитический аппарат для расчета коэффициента линейности сигнала, сформированного двумя различными способами, одинаков и полученный результат расчета, также будет одинаков при условии равенства числа ступеней N в каждом полупериоде как в прототипе, так и в предлагаемом усилителе мощности.The shape of the signal at the output of the broadband power amplifier, both when summing individual steps of individual amplifying elements, and when this signal is formed with a step shape of the modulating signal, will be the same. It follows that the analytical apparatus for calculating the linearity coefficient of a signal generated in two different ways is the same, and the obtained calculation result will also be the same, provided that the number of steps N in each half-period is equal, both in the prototype and in the proposed power amplifier.

Таким образом, предложенный принцип построения широкополосного усилителя мощности, использующий ступенчатую модуляцию при формировании выходного сигнала, позволяет получить требуемую линейность усиления при существенном сокращении числа используемых усилительных элементов, что должно положительно отразиться на его надежности.Thus, the proposed principle of constructing a broadband power amplifier, using step modulation in the formation of the output signal, makes it possible to obtain the required gain linearity with a significant reduction in the number of amplifying elements used, which should have a positive effect on its reliability.

Claims (1)

Широкополосный усилитель мощности, содержащий высокочастотный разветвитель, двухтактный выходной каскад, сумматор и выходной фильтр, отличающийся тем, что дополнительно введен ступенчатый модулятор с числом ступеней в каждом полупериоде, равным N, определяемым требованием к коэффициенту линейности усиления усилителя, причем выход ступенчатого модулятора соединен с входом высокочастотного разветвителя, два выхода которого соединены с двумя входами двух усилительных элементов двухтактного каскада усилителя, два выхода которых соединены с двумя входами сумматора, выход которого соединен со входом выходного фильтра.A broadband power amplifier containing a high-frequency splitter, a push-pull output stage, an adder and an output filter, characterized in that a step modulator is additionally introduced with the number of steps in each half-cycle equal to N, determined by the requirement for the linearity of the amplifier gain, and the output of the step modulator is connected to the input a high-frequency splitter, two outputs of which are connected to two inputs of two amplifying elements of a push-pull amplifier stage, two outputs of which are connected to two inputs of an adder, the output of which is connected to the input of the output filter.
RU2020119195A 2020-06-02 2020-06-02 Broadband power amplifier RU2744109C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020119195A RU2744109C1 (en) 2020-06-02 2020-06-02 Broadband power amplifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020119195A RU2744109C1 (en) 2020-06-02 2020-06-02 Broadband power amplifier

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2744109C1 true RU2744109C1 (en) 2021-03-02

Family

ID=74857469

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020119195A RU2744109C1 (en) 2020-06-02 2020-06-02 Broadband power amplifier

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2744109C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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 (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2258309C2 (en) * 2000-03-04 2005-08-10 Квэлкомм Инкорпорейтед Circuits of transmitter for communication systems
RU2400923C2 (en) * 2008-04-07 2010-09-27 ФГУ "24 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны РФ" Key power amplifier
US8233858B2 (en) * 2004-10-22 2012-07-31 Parkervision, Inc. RF power transmission, modulation, and amplification embodiments, including control circuitry for controlling power amplifier output stages
US8335250B2 (en) * 2008-09-02 2012-12-18 Infineon Technologies Ag Multi-level pulse width modulation power amplifier method and apparatus
US8829993B2 (en) * 2012-10-30 2014-09-09 Eta Devices, Inc. Linearization circuits and methods for multilevel power amplifier systems
RU2542879C1 (en) * 2014-02-07 2015-02-27 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" Key power amplifier
US9712123B2 (en) * 2015-02-05 2017-07-18 Electronics And Telecommunications Research Institute Reconfigurable power amplifier capable of selecting wide band frequency and method for selecting wide band frequency
RU2701115C2 (en) * 2018-03-12 2019-09-24 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

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2258309C2 (en) * 2000-03-04 2005-08-10 Квэлкомм Инкорпорейтед Circuits of transmitter for communication systems
US8233858B2 (en) * 2004-10-22 2012-07-31 Parkervision, Inc. RF power transmission, modulation, and amplification embodiments, including control circuitry for controlling power amplifier output stages
RU2400923C2 (en) * 2008-04-07 2010-09-27 ФГУ "24 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны РФ" Key power amplifier
US8335250B2 (en) * 2008-09-02 2012-12-18 Infineon Technologies Ag Multi-level pulse width modulation power amplifier method and apparatus
US8829993B2 (en) * 2012-10-30 2014-09-09 Eta Devices, Inc. Linearization circuits and methods for multilevel power amplifier systems
RU2542879C1 (en) * 2014-02-07 2015-02-27 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" Key power amplifier
US9712123B2 (en) * 2015-02-05 2017-07-18 Electronics And Telecommunications Research Institute Reconfigurable power amplifier capable of selecting wide band frequency and method for selecting wide band frequency
RU2701115C2 (en) * 2018-03-12 2019-09-24 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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4560945A (en) Adaptive feedforward cancellation technique that is effective in reducing amplifier harmonic distortion products as well as intermodulation distortion products
CN100531166C (en) Method and system for switching mode power amplification
MY112208A (en) Radio frequency amplifier having improved ctb and cross modulation characteristics
ATE502439T1 (en) POWER AMPLIFIER FILTER FOR RADIO FREQUENCY SIGNALS
RU2744109C1 (en) Broadband power amplifier
TW200835139A (en) Envelope detector, linearization circuit, amplifier circuit, method for detecting a modulation envelope and wireless communication unit
US8779831B2 (en) Integrator
RU2400923C2 (en) Key power amplifier
RU190822U1 (en) HARMONIC FREQUENCY DOUBLE
JPH0787317B2 (en) Power combiner type power amplifier
JP6949281B2 (en) Outfading amplifier and communication equipment
RU2797571C1 (en) Method for constructing linear power amplifiers for microwave frequencies and a device for its implementation
JP2013051456A (en) Modulator and amplifier using the same
US2863007A (en) Distributed amplifier arrangement
RU189067U1 (en) HARMONIC FREQUENCY DOUBLE
RU2542879C1 (en) Key power amplifier
RU217691U1 (en) RF amplifier for digital broadcasting in the "NAVDAT" system
RU2718003C1 (en) Digital control method of key generator unit of ultrasonic range
CN110261678B (en) Left-increasing double-edge UPWM signal frequency spectrum estimation method based on digital PWM generator
RU2752228C1 (en) Method and device for converting structure of spectral-efficient radio signals for amplification in nonlinear power amplifiers
US3230466A (en) Phase-shift amplifier with cyclotron wave modulation of pump energy
RU2538306C1 (en) Radio signal former with digital even harmonic predistortion
RU2666229C1 (en) Ultra-high frequency power amplifier design method
SU742961A1 (en) Operational amplifier
SU1728960A1 (en) Wide-band amplifying device