Широкополосные усилители это: Широкополосный усилитель – это… Что такое Широкополосный усилитель?

Широкополосный усилитель – это… Что такое Широкополосный усилитель?

Широкополосный усилитель

1. Многодиапазонный усилитель для усиления сигналов в сплошной полосе частот, охватывающей не менее двух соседних диапазонов частот

Употребляется в документе:

Приложение 1 ГОСТ 28324-89

Сети распределительные приемных систем телевидения и радиовещания. Классификация приемных систем, основные параметры и технические требования

2. Линейный усилитель, обеспечивающий усиление радиосигналов в полосе рабочих частот

Употребляется в документе:

ГОСТ Р 52023-2003

Сети распределительные систем кабельного телевидения. Основные параметры. Технические требования. Методы измерений и испытаний

Телекоммуникационный словарь. 2013.

• Широкополосный радиочастотный сигнал
• Широтно-импульсная модуляция несущей

Смотреть что такое “Широкополосный усилитель” в других словарях:

• широкополосный усилитель — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN flat staggered amplifier …   Справочник технического переводчика

• широкополосный усилитель — 3.1.23 широкополосный усилитель: Линейный усилитель, обеспечивающий усиление радиосигналов в полосе рабочих частот. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• широкополосный усилитель — plačiajuostis stiprintuvas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. wideband amplifier vok. Breitbandverstärker, m rus. широкополосный усилитель, m pranc. amplificateur à large bande, m …   Automatikos terminų žodynas

• широкополосный усилитель — plačiajuostis stiprintuvas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl.

  fast amplifier; wide band amplifier vok. Breitbandverstärker, m rus. широкополосный усилитель, m pranc. amplificateur à large bande, m …   Fizikos terminų žodynas

• широкополосный усилитель с плоской характеристикой (на расстроенных контурах) — — [http://www.iks media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324] Тематики электросвязь, основные понятия EN flat staggered amplifier …   Справочник технического переводчика

• усилитель на лампе бегущей волны — усилитель ЛБВ Широкополосный усилитель, который является одним из наиболее часто используемых элементов в ретрансляторах и земных станциях спутниковой связи. Различают два режима работы усилителя: линейный и нелинейный. В линейном режиме (режим… …   Справочник технического переводчика

• Усилитель (электроника)

  — Электронный усилитель  усилитель электрических сигналов, в усилительных элементах которого используется явление электрической проводимости в газах, вакууме и полупроводниках. Электронный усилитель может представлять собой как самостоятельное… …   Википедия

• Решающий усилитель —         в аналоговых вычислительных машинах (См. Аналоговая вычислительная машина), комплексное устройство, состоящее из постоянного тока усилителя (См. Постоянного тока усилитель) и внешних элементов, образующих цепь обратной связи (См. Обратная …   Большая советская энциклопедия

• Электронный усилитель — Электронный усилитель  усилитель электрических сигналов, в усилительных элементах которого используется явление электрической проводимости в газах, вакууме и полупроводниках. Электронный усилитель может представлять собой как самостоятельное …   Википедия

• элемент широкополосный — Элемент системы (усилитель, пьезоэлемент, фильтр и т. п) с широкой амплитудно частотной характеристикой. [Система неразрушающего контроля. Виды (методы) и технология неразрушающего контроля.

  Термины и определения (справочное пособие). Москва 2003 …   Справочник технического переводчика

Широкополосный усилитель – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Широкополосный усилитель

Cтраница 1

Широкополосный усилитель обеспечивает усиление сигнала рабочей частоты, полученного после фильтра, и содержит два каскада усиления и катодный повторитель на выходе. Первый и второй каскады работают на лампах 85, 96 типа 6Ж9П и 6Э5П и являются реостатными усилителями с высокочастотной коррекцией.  [1]

Широкополосный усилитель, содержащий основной усилитель, аттенюатор, схему сравнения, выход которой через вспомогательный усилитель подключен к одному из входов выходного сумматора, отличающийся тем, что, с целью расширения области рабочих частот, в него введены две линии задержки, одна из которых включена между входом основного усилителя и схемой сравнения, а другая – между выходом основного усилителя и вторым входом выходного сумматора.  [2]

Широкополосный усилитель служит для измерения параметров на высокой частоте.  [3]

Широкополосный усилитель содержит от 3 до 6 каскадов усиления, часть к-рых охвачена глубокой отрицат. Для выравнивания частотной хар-ки и расширения частотного диапазона часть каскадов усилителя имеет частотную коррекцию как верхних, так и нижних частот. С выхода усилителя усиленное напряжение подается на диодный детектор, в цепь нагрузки к-рого включен гальванометр, нроградуированный в значениях измеряемого напряжения.  [4]

Широкополосный усилитель

незначительно искажает форму импульса, узкополосный усилитель превращает апериодический экспоненциальный импульс в затухающий колебательный. Применение узкополосного усилителя целесообразно для лучшей отстройки от внешних помех или ограничения собственных шумов усилителя.  [6]

Широкополосный усилитель, содержащий основной усилитель, аттенюатор, схему сравнения, выход которой через вспомогательный усилитель подключен к одному из входов выходного сумматора, отличающийся тем, что, с целью расширения области рабочих частот, в него введены две линии задержки, одна из которых включена между входом основного усилителя и схемой сравнения, а другая – между выходом основного усилителя и вторым входом выходного сумматора.  [7]

Широкополосный усилитель

вместе с детектором несущей находится в кольце АСУ, принцип работы которой основан на том, что сравнивается опорное напряжение с напряжением, пропорциональным среднему значению несущей, полученному на выходе детектора несущей. Разность напряжения усиливается усилителем постоянного тока и подается на экранные сетки первых трех каскадов в виде усилителя для регулирования усиления.  [8]

Широкополосный усилитель состоит из входного каскада с аттенюатором, трех каскадов видеусилителей с эмиттерными повторителями, блока питания, калибратора и четырех выносных детекторных головок.  [9]

Широкополосный усилитель, содержащий основной усилитель, аттенюатор, схему сравнения, выход которой через вспомогательный усилитель подключен к одному из входов выходного сумматора, отличающийся тем, что, с целью расширения области рабочих частот, в него введены две линии задержки, одна включена между входом основного усилителя и схемой сравнения, а другая – между выходом основного усилителя и вторым входом выходного сумматора.  [11]

Широкополосный усилитель ( рис. 7.18), в котором фазовый сдвиг усиливаемого напряжения мало отличается от – 180, шунтируется конденсатором С.  [12]

Широкополосный усилитель с аддитивной коррекцией ( рис. 2.66) состоит из двух идентичных по структуре каналов. Сигнал с выхода аттенюатора ( уровень сигнала около 0 5 мВ) через эмиттерный повторитель К, поступает на вход первого основного канала и через эмиттерный повторитель V2 – на вход второго ( вспомогательного) канала. В основном канале происходит усиление сигнала примерно в 100 раз.  [14]

Широкополосный усилитель на основе ОУ 153УД6 ( рис. 1.7) можно построить, используя только промежуточный и выходной каскады последнего при отключенном входном. Коррекция амплитудно-частотной характеристики схемы осуществляется подбором емкости Ск. Допустимое напряжение эмиттер – коллектор VT должно быть не менее 1 – 5 В.  [15]

Страницы:      1    2    3    4    5

Усилители

Усилители напряжения

Это наиболее распространенный тип усилителей. Эти усилители имею большой коэффициент усиления по напряжению для обеспечения максимальной величины выходного напряжения. Они используются в тех случаях, когда требуется большой размах напряжения, например в предвыходных каскадах усилителей мощности.

 

Усилители мощности
Эти усилители обладают большими коэффициентами усиления по мощности и по току, обеспечивая тем самым максимальную мощность выходного сигнала. Усилитель мощности используется в электронной систем в качестве выходного каскада для передачи мощности в нагрузку. Для стандартных электронных систем требуются следующие типичные значения выходной мощности:
усилитель небольшого радиоприемника 200 мВ
усилитель категории Hi-Fi 10 Вт
система озвучения и звукоусиления 100 Вт и более.

 

Двухтактный усилитель
Для того чтобы получить от усилителя большую выходную мощность без амплитудных искажений сигнала, используется двухтактный усилитель (рис. 5.5).

                                                         Рис. 5.5. Двухтактный усилитель.

 

В двухтактном усилителе входной сигнал сначала подается на расщепитель фазы, который расщепляет этот сигнал на две половины:

составляющие: положительную и отрицательную. Затем каждая из этих составляющих усиливается отдельным усилителем: положительная ее составляющая — усилителем A1, отрицательная — усилителем A2. После усиления составляющие складываются друг с другом в смесителе ил выходном каскаде и образуют полный сигнал, который подается к громкоговорителю.

                                                     Рис. 5.6. Нелинейные искажения.
Выходной сигнал двухтактного усилителя подвержен нелинейным искажениям, или искажениям типа «ступенька» (рис. 5.6). Эти искажения легко устраняются путем выбора надлежащего режима работы схемы усилителя.

 

Широкополосный усилитель
Широкополосный усилитель имеет очень широкую полосу пропускания, начинающуюся практически с нулевой частоты (постоянный ток) и продолжающуюся вплоть до частот порядка нескольких мегагерц. Столь широкая полоса пропускания достигается за счет уменьшения коэффициента усиления. По сравнению с УЗЧ широкополосный усилитель имеет намного более широкую полосу пропускания, но меньший коэффициент усиления.
Широкополосный усилитель используется в телевизионных приемниках и для усиления импульсных сигналов, когда приходится иметь дело с широкой полосой частот — до 5 МГц и более (рис. 5.7). Такие усилители называются также видеоусилителями. Другие возможные применения широкополосных усилителей — радарная техника и усилители вертикальной развертки в осциллографах.
Широкополосные усилители используются также для усиления сигналов сложной формы с большим числом гармоник. Чем большее число гармоник представлено в сигнале, тем шире должна быть полоса пропус¬кания усилителя, в противном случае возникают искажения.

                                            Рис. 5.7. АЧХ широкополосного видеоусилителя.

Для периодического сигнала в виде меандра с бесконечным числом гармоник теоретически требуется бесконечная полоса пропускания. Однако на практике высшими гармониками выше девятого или одиннадцатого порядка — можно пренебречь без существенного изменения формы сигнала, поскольку эти гармоники очень малы по амплитуде.

 

Усилители радиочастоты (УРЧ)
УРЧ используются в радиопередатчиках и радиоприемниках. Это избирательные усилители, настраиваемые на одну конкретную частоту; они характеризуются очень узкой полосой пропускания и очень высоким коэффициентом усиления.
Типичная АЧХ усилителя радиочастоты, показанная на рис. 5.8, имеет узкую полосу пропускания между точками по уровню 3 дБ. Здесь f0 — частота настройки усилителя. При настройке па другую частоту f0 АЧХ сдвигается по оси частот вправо (штриховая линия).

                                                   Рис. 5.8. АЧХ усилителя радиочастоты.

В этом видео рассказывается о классификации усилителей низкой частоты:

Добавить комментарий

Широкополосный усилитель мощности с защитой от перегрузок

Титов Александр Анатольевич Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники Россия, 634050, Томск, пр.. Ленина, 40 Тел. 51-65-05 E-mail: titov_aa (at) rk. tusur.ru (Схемотехника, 2005, № 8, С. 52–55) Скачать статью в одном файле Необходимым элементом многих радиотехнических и измерительных систем являются широкополосные усилители мощности, к которым предъявляются требования сохранения работоспособности при неблагоприятных внешних воздействиях. Описание такого усилителя приведено в статье. Технические характеристики усилителя: полоса рабочих частот –  40…600 МГц; неравномерность амплитудно-частотной характеристики –  + 2 дБ; максимальный уровень выходной мощности, не менее – 6 Вт; коэффициент усиления – 36 дБ; сопротивление генератора и нагрузки – 50 Ом; потребляемый ток – 2,3 А; напряжение первого источника питания – +12…20 В; напряжение второго источника питания – +22…30 В; габаритные размеры 140х110х3 мм. Принципиальная схема усилителя приведена на рис. 1, на рис. 2 приведен чертеж печатной платы, на рис. 3 – чертеж печатной платы с расположением элементов, на рис. 4 – фотография внешнего вида усилителя. Рис. 1. Принципиальная схема усилителя (щелкните мышью для увеличения) Рис. 2. Чертеж печатной платы (щелкните мышью для увеличения) Рис. 3. Чертеж печатной платы с расположением элементов (щелкните мышью для увеличения) Рис. 4. Фотография внешнего вида усилителя (щелкните мышью для увеличения) Усилитель содержит: четыре предварительных каскада на транзисторах VT2, VT5, VT7, VT9, включенных по схеме с общим эмиттером; выходной каскад на транзисторе VT12, включенном по схеме со сложением напряжений [1]; управляемый стабилизатор напряжения на микросхеме М1 и транзисторе VT4; два неуправляемых стабилизатора напряжений на транзисторах VT10 и VT13; схему защиты от перегрузки по входу на диоде VD1; схему защиты от рассогласования по выходу на диодах VD8 и VD9; термозащиту на терморезисторе R27. Все усилительные каскады работают в режиме класса А с фиксированной рабочей точкой с токами покоя транзисторов VT2, VT5, VT7, VT9, VT12 равными 0,2 А; 0,3 А; 0,4 А; 0,7 А; 0,7 А соответственно. Стабилизация токов покоя каскадов достигается благодаря применению схемы активной коллекторной термостабилизации [2]. Установка заданных токов покоя осуществляется подбором номиналов резисторов R7, R13, R23, R32, R37. Увеличение номиналов этих резисторов приводит к увеличению токов потребления, и наоборот. В первом каскаде усилителя применена корректирующая цепь пятого порядка [3], при этом одним из элементов корректирующей цепи является индуктивная составляющая входного импеданса транзистора [4]. Указанная цепь обладает большой степенью свободы и используется для подстройки амплитудно-частотной характеристики усилителя после его покаскадной настройки. В промежуточных каскадах использованы корректирующие цепи третьего порядка [3]. Выходной каскад на транзисторе КТ948Б выполнен по схеме с общей базой с коэффициентом усиления по напряжению, равным 2,5. Заданный коэффициент усиления устанавливается соответствующим выбором емкости конденсатора С28 [1]. Управляемый стабилизатор напряжения на микросхеме М1 и транзисторе VT4 используется для осуществления автоматической регулировки усиления усилителя при срабатывании одной из схем защиты. При превышении входным воздействием номинального уровня напряжение с детектора на диоде VD1 попадая на управляющий электрод микросхемы М1 приводит к уменьшению напряжения питания первых двух каскадов. Это ведет к уменьшению общего коэффициента усиления усилителя и двухстороннему ограничению усиливаемого сигнала в этих каскадах. Уровень срабатывания схемы защиты от перегрузки по входу устанавливается выбором номинала резистора R17. Загорание светодиода VD2 в этом случае свидетельствует о перегрузке усилителя по входу. Схема защиты от рассогласования по выходу препятствует выгоранию выходных транзисторов VT9 и VT12 при работе на несогласованную нагрузку и состоит из датчика выходного напряжения на диоде VD8 и датчика выходного тока на диоде VD9 и трансформаторе Тр [5]. Датчик выходного тока работает следующим образом. При протекании выходного высокочастотного тока в магнитопроводящем сердечнике трансформатора образуется высокочастотное магнитное поле, в результате чего на концах однослойной обмотки, выполненной из провода навитого на сердечник, наводится высокочастотная ЭДС, пропорциональная протекающему высокочастотному току. Напряжение, снимаемое с обмотки, детектируется детектором на диоде VD9. Однослойная обмотка, при этом, содержит 5…7 витков провода диаметром 0,5…0,8 мм. В качестве магнитопроводящего сердечника использовано ферритовое кольцо М100НН 10х6х3. Цепь, состоящая из элементов L10 и R44, служит для выравнивания коэффициента передачи датчика выходного тока в полосе рабочих частот усилителя. При работе на нагрузку 50 Ом датчики выходного напряжения и выходного тока выдают одинаковые управляющие напряжения, пропорциональные уровню выходного сигнала. При работе на нагрузку более 50 Ом, сигнал управления формируется датчиком выходного напряжения. При работе на нагрузку менее 50 Ом, сигнал управления формируется датчиком выходного тока. В результате использование рассматриваемой системы защиты позволяет при работе на высокоомную нагрузку реализовать максимальное выходное напряжение равное максимальному напряжению, развиваемому усилителем на нагрузке 50 Ом. При работе на низкоомную нагрузку, максимальный ток в нагрузке равен максимальному току, отдаваемому усилителем в нагрузку 50 Ом. Уровень срабатывания схемы защиты от рассогласования по выходу устанавливается выбором номинала резистора R41. Срабатывание схемы термозащиты при перегреве усилителя приводит к уменьшению до нуля напряжения питания входных каскадов и загоранию светодиода VD2. В этом случае светодиод VD2 будет гореть и при отключении генератора усиливаемых сигналов от входа усилителя. В такой ситуации необходимо убрать питающие напряжения и установить кассету усилителя на радиатор. Температура срабатывания схемы термозащиты устанавливается выбором номинала резистора R24. Управляемый стабилизатор напряжения на микросхеме М1 и транзисторе VT4, и два неуправляемых стабилизатора напряжений на транзисторах VT10 и VT13 обеспечивают сохранение неизменными технические характеристики усилителя при его работе от аккумуляторных батарей, напряжение которых в процессе эксплуатации изменяется в пределах +12…20 В и +22…30 В. Подача напряжений питания усилителя через проходные конденсаторы, как это видно на фотографии (Рис. 4), исключает возможность прохождения усиливаемого сигнала по цепям питания в маломощные каскады системы связи, в которой используется рассматриваемый усилитель. Печатная плата (рис. 2) размером 130х90 мм изготавливается из фольгированного с двух сторон стеклотекстолита толщиной 2 мм. Пунктирными линиями на рис. 2 обозначены места металлизации торцов, что может быть сделано с помощью медной фольги, которая припаивается к нижней и верхней части платы. Металлизация необходима для устранения паразитных резонансов и заземления нужных участков печатной платы. Все транзисторы усилителя крепятся к основанию с использованием теплопроводящей пасты. Транзисторы стабилизаторов напряжений VT4, VT10, VT13 при этом укрепляются на основании с использованием слюдяных прокладок намазанных теплопроводной пастой. Это необходимо для изоляции их коллекторов от общей шины при одновременном сохранении хорошей теплоотдачи. Особо следует остановиться на креплении транзистора VT12. Транзистор КТ948Б предназначен для работы с заземленной базой. Однако в данном случае между базой и общей шиной включен конденсатор С28, конструктивно образуемый основанием усилителя и корпусом транзистора КТ948Б. Для отвода тепла от транзистора между ним и основанием устанавливается керамическая подложка толщиной 1 мм. Крепление транзистора VT12 осуществляется с помощью винтов, на которые надеты изолирующие шайбы и кембрики. Перед ввертыванием крепежных винтов под них подкладываются полоски медной фольги с отверстиями для винтов. К этим полоскам в дальнейшем припаивается резистор R36 (см. рис. 4) и дополнительные конденсаторы, входящие в состав конденсатора С28 и обеспечивающие настройку усилителя на максимальную выходную мощность. При сборке усилителя следует минимизировать длину цепи, связывающей коллектор транзистора VT9 с эмиттером транзистора VT12. Это обусловлено тем, что наличие индуктивной составляющей указанной цепи приводит к неполному сложению сигнальных напряжений, отдаваемых двумя выходными транзисторами VT9 и VT12. В этом случае потери выходной мощности в области верхних частот полосы пропускания усилителя могут достигать значительной величины. Настройка усилителя состоит из следующих этапов. Вначале с помощью резистора R6 устанавливается выходное напряжение стабилизатора, питающего входные каскады равным 10 В. Подбором номиналов резисторов R7, R13, R23, R32, R37 устанавливаются токи покоя транзисторов VT2, VT5, VT7, VT9, VT12 на 20…30 % меньше заданных. Затем в режиме малого сигнала производится покаскадная настройка амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) усилителя. Для этого в качестве нагрузки транзистора VT2 через разделительный конденсатор подключается резистор 50 Ом. Подбором ёмкости конденсатора С4 достигается равномерная АЧХ каскада в области нижних и средних частот полосы пропускания. Подбором ёмкости конденсатора С6 достигается выравнивание АЧХ в области верхних частот полосы пропускания. Если этого не удается достичь, следует уменьшить величину конденсатора С3 и повторить настройку. Далее к первому каскаду подключается второй и с помощью конденсатора С11 выравнивается АЧХ двух каскадов, и так далее. После этого осуществляется подстройка АЧХ всего усилителя с помощью входной корректирующей цепи. После формирования АЧХ усилителя в режиме малого сигнала проверяется максимальный уровень его выходной мощности в полосе рабочих частот. Введением дополнительного конденсатора, входящего в состав конденсатор С28, следует добиться выравнивания максимального уровня выходной мощности усилителя в полосе рабочих частот. И, наконец, варьируя токами покоя транзисторов усилителя необходимо найти значения указанных токов, при которых усилитель отдает в нагрузку максимальную мощность. Теперь осуществляется настройка схем защиты. В режиме максимальной выходной мощности подбирается номинал резистора R17, при котором незначительное увеличение входного сигнала будет приводить к загоранию светодиода VD2, что соответствует срабатыванию защиты от перегрузки по входу. Не впаивая резистор R41 по отдельности, изменением номиналов элементов С33, R40 и L10, R44, настраиваются датчики выходного напряжения и выходного тока таким образом, чтобы при работе на нагрузку 50 Ом они выдавали одинаковые управляющие напряжения, пропорциональные уровню выходного сигнала. Затем подбирается номинал резистора R41, при котором в режиме максимальной выходной мощности усилителя начинается слабое свечение светодиода VD2. И, наконец, выбором номинала резистора R24 устанавливается температура срабатывания схемы термозащиты. ЛИТЕРАТУРА Титов А.А., Ильюшенко В.Н. Авдоченко Б.И. Обихвостов В.Д. Широкополосный усилитель мощности для работы на несогласованную нагрузку // ПТЭ. – 1996. – № 2. – С. 68–69 Титов А.А. Расчет схемы активной коллекторной термостабилизации и её использование в усилителях с автоматической регулировкой потребляемого тока // Электронная техника. Сер. СВЧ – техника. – 2001. – № 2. – С. 26 – 30. Титов А.А. Расчет межкаскадной корректирующей цепи многооктавного транзисторного усилителя мощности. //Радиотехника. 1987. № 1. С. 29-31. Титов А.А., Бабак Л.И., Черкашин М.В. Расчет межкаскадной согласующей цепи транзисторного полосового усилителя мощности. //Электронная техника. Сер. СВЧ – техника. 2000. Вып. 1. С. 46-50. Титов А.А., Ильюшенко В.Н. Широкополосный датчик высокочастотного тока // Свидетельство на полезную модель № 32883 Российского агентства по патентам и товарным знакам – Опубл. 27.09.2003 Бюл. № 27.

Широкополосный апериодический усилитель вч

Высокочастотные усилители мощности строят по схеме, содержащей каскады усиления, фильтр и цепи автоматики. Усилители характеризуются номинальной выходной и минимальной входной мощностями, диапазо­ном рабочих частот, КПД, чувствительностью к измене­нию нагрузки, уровнем нежелательных колебаний, устой­чивостью и надежностью работы, массой, габаритами, стоимостью.

Получаемые в настоящее время максимальные зна­чения выходной мощности на частотах до 100 МГц со­ставляют несколько десятков киловатт. При существен­но меньшей мощности, отдаваемой отдельными транзи­сторами (не более 200 Вт), эти значения достигаются специальными устройствами сложения сигналов, среди которых наиболее распространены делители и суммато­ры мощности . Существует множество разновидно­стей этих устройств . По величине фазово­го сдвига их делят на синфазные (с фазовым сдвигом суммируемых сигналов ф=0), противофазные (ф = я), квадратурные (ф = п/2) и др.; по виду исполнения – с распределенными и сосредоточенными элементами; по способу соединения с нагрузкой – на последователь­ные и параллельные и т. д.

Одним из основных требований, предъявляемых к устройствам сложения сигналов, является обеспечение наименьшего взаимного влияния отдельных модулей, мощности которых суммируются (так называемая раз­вязка модулей). Посмотрим, как выполняется это требование в простом синфазном сумматоре на транс­форматорах. Схема такого сумматора на трансформа­торах Т4 – Т6 вместе с делителем (на трансформато­рах Т1 – ТЗ) и суммируемыми каскадами (на транзи­сторах VT 1 и VT 2) без цепей смещения и питания показана на рис. 5.4. Трансформаторы Т4 – Т6 имеют коэффициенты трансформации соответственно 1,1 и 1/V2 (здесь r н – сопротивление нагрузки, R Б – бал­ластный резистор, сопротивление которого равно 2г н). При нормальных условиях работы, когда напряжения на коллекторах синфазны и их амплитуды равны, ток в балластном резисторе отсутствует. Трансформатор Т6 приводит к двум последовательно соединенным об­моткам трансформаторов Т4 и Т5 сопротивление 2r н, так что на коллекторе каждого транзистора сопротив­ление нагрузки составляет r н. Представим теперь, что коллектор транзистора VT 2 оказался замкнутым с его эмиттером. В таком случае вторичная обмотка транс­форматора Т5 представляет собой крайне малое сопротивление для ВЧ сигнала, так что сопротивление 2r н, приведенное к первичной обмотке трансформатора Т6, полностью приводится ко вторичной обмотке трансфор­матора Т4, а следовательно, и к коллектору транзисто­ра VT 1. Но параллельно VT 1 при этом оказывается подключен балластный резистор такого же сопротивле­ния, т. е. несмотря на изменение режима работы, во втором каскаде условия работы первого каскада не изменились – он по-прежнему работает на нагрузочное сопротивление r н. Но, поскольку половина его мощно­сти теперь поступает в балластный резистор, в нагруз­ке остается только половинная мощность одного каска­да, что в 4 раза меньше мощности, отдаваемой усили­телем в нагрузку до изменения нормальных условий работы. Чем большее число каскадов используется для получения выходной мощности, тем меньше сказывает­ся изменение условий работы в том или другом каскаде на общей мощности в нагрузке. Например, в усилите­ле с выходной мощностью 4,5 кВт, получаемой в ре­зультате суммирования мощностей 32 транзисторных каскадов, при отказе одного каскада выходная мощ­ность снижалась всего лишь до 4,3 кВт. Таким образом, очень малое взаимное влияние каскадов в устрой­стве сложения мощностей позволяет, максимально используя усилительные свойства каждого транзистора, обеспечить высокую надежность его работы, а следовательно, безотказную работу усилителя мощности в целом.

Рис. 5.4. Схема усилителя со сло­жением мощности на трансформато­рах

Суммирующее устройство выбирается исходя из ха-рактера и условий работы усилителя, поскольку при решении главной задачи – сложения сигналов – можно, используя те или иные особенности конкретного вида сумматора, улучшить другие характеристики уси­лителя, например ослабить некоторые виды нежела­тельных колебаний или уменьшить чувствительность к рассогласованию нагрузки.

Удовлетворительная развязка модулей, а также ма­лый уровень нежелательных колебаний третьего по­рядка, низкая чувствительность к изменению нагрузки и слабое влияние суммируемых каскадов на предвари­тельный усилитель получаются при использовании квадратурных сумматоров мощности. Противофазные сумматоры при удовлетворительной развязке подавля­ют нежелательные колебания второго порядка. Чередо­вание квадратурных и противофазных устройств сло­жения, например, когда два модуля складываются противофазно, а объединенные таким образом пары мо­дулей – квадратурно, в значительной степени сочетает достоинства обоих видов суммирующих устройств. По этим причинам квадратурные и противофазные сумма­торы и делители мощности, выполненные, например, на длинных коаксиальных или полосковых линиях, трансформаторах, получили широкое распространение в усилителях с выходной мощностью от 10 Вт и выше.

Следующий параметр усилителя – минимальная входная мощность – определяется допустимым уров­нем шума и устойчивостью работы и в этой связи за­висит от схемы, режима работы и конструкции усили-теля. Влияние шума на чувствительность усилителя объ­ясняется следующим. Известно, что приводимая к входу усилителя мощность шума определяется по формуле Р ш = = 4kTF ш Дf , где k – постоянная Больцмана; Т – абсолютная температура; F m – коэффициент шума;

Af – ширина полосы частот, в которой определяется

Р ш. Но при заданном отношении сигнал/шум К ш на выходе усилителя мощность входного сигнала Р с не должна быть меньше, чем Р Ш К Ш . Отсюда следует, что минимально допустимое значение входного сигнала, характеризующее таким образом чувствительность уси­лителя, определяется как Р С тш=4kTF щ K ш Дf. При за­данных К ш и Af все входящие в это выражение вели­чины известны, за исключением F JI . С помощью обще­известных соотношений нетрудно показать, что в не­линейном усилителе, каким в общем случае является усилитель мощности, при достаточно большом коэффициенте усиления по мощности первого каскада

где F ш1 – коэффициент шума первого каскада; у т+1 – отношение коэффициентов усиления мощности шума к коэффициенту усиления мощности сигнала в (m+1)-м каскаде усилителя, содержащего п каскадов. В зави­симости от режима работы каскада это отношение оп­ределяется по формуле

входящие в эту формулу коэффициенты находятся по таблицам . Например, для четырехкаскадного уси­лителя мощностью 50 Вт при F m 1 = 6, Y 2 =1,6, Yз=1,7, Y 4 =1,9 имеем F ш =31, что при K ш =120 дБ, Дf=20 кГц и 4kT = 1,62*10- 20 Вт/Гц дает Р Ш =1*10 -14 Вт и P cmin =10 МВт, т. е. при оговоренных условиях мини­мально допустимое значение входного сигнала характе­ризуется напряжением около 1 В на сопротивлении 75 Ом. Заметим, что указанное определение чувстви­тельности справедливо, если на входе усилителя дей­ствует сигнал, в котором мощность шума, по крайней мере, на порядок ниже, чем приведенная к входу мощ­ность собственного шума усилителя Р ш, так как иначе не будет получено приемлемое отношение сигнал/шум Kш. Если эта разница в величинах шума на входе не соблюдается, то для обеспечения требуемого значения K ш между источниками сигнала и усилителем должна быть установлена селективная цепь, приводящая к не­обходимому подавлению шума при заданной расстрой­ке от рабочей частоты.

Рис. 5.7. Схема усилителя с выходной мощностью 15 Вт для диапазона частот 2 – 30 МГц

Таблица 5. 1

Параметр	Значение
Выходная мощность, Вт, не менее
Напряжение питания, В
Сопротивление нагрузки, Ом
Входное сопротивление (с КСВ
Входное напряжение, В, не менее
Уровень второй гармоники, дБ, не более
Уровень третьей гармоники, дБ, не более
Уровень комбинационных колебаний третьего порядка в пике огибающей двухтонового испытательного сигнала, дБ, не более
Уровень интермодуляционных колебаний третьего порядка по отношению к величине, вызвавшей эти колебания помехи в цепи на­грузки, дБ, не более
Ток потребления при номинальной выходной мощности в режиме однотонового испытатель­ного сигнала, А, не более
Диапазон рабочих температур окружающей среды (при температуре корпуса транзисто­ров не более +110°С), град

Рис. 5.8. Схема усилителя с выходной мощностью 80 Вт для диапазона частот 2 – 30 МГц

Таблица 5.2

Обозначение		Число витков в первичной f и вторич­ной II обмотках, марка провода, вид намотки, особенности кшструкцин
Т1 {см. рис. 5.7)	2 столбика из 6 то­роидальных сердеч­ников каждый, 1000НМ-ЗБ, К5ХЗХ XL,5	I – 3 витка проводом МПО-0,2; II – 1 виток трубчатой конст­рукции с отводом от середи­ны; I обмотка расположена внутри II
Т2 (см. рис. 5.7)	2 столбика из 6 то­роидальных сердеч­ников каждый, 1000НМ-ЗБ, К5ХЗХ X1, 5	I – 6 витков проводом МПО-0,2; II – 1 виток трубчатой конст­рукции с отводом от середи­ны; I обмотка расположена внутри II
{см. рис. 5.7)	1 тороидальный сер­дечник, 400НН-4, К 12Х6Х4, 5	I, II – 6 витков из 12 скру­ченных проводов ПЭВ-0,14, разделенных на 2 группы по 6 проводов; III – 1 виток про­вода МГШВ-0,35 длиной 10см
{см. рис. 5.7)	1 тороидальный сер­дечник, 400НН-4, К20Х 12X6	I – 2 секции по 3,5 витка проводом МГТФЭ-0,14; II-5,5 витка проводом МГТФЭ-0,14
L 3, L 4 {см. рис. 5.7, рис. 5.8)	1 тороидальный сер­дечник, ЮООНМ-ЗБ, К 10X6X3	I – 5 витков провода ПЭВ-0,43
L 5 {см. рис. 5.8)	2 тороидальных сер­дечника, 400НН-4, К 12X6X4, 5	I – 8 витков провода ПЭВ-0,43
Т1 {см. рис. 5.8)	2 столбика из 6 то­роидальных сердеч­ников каждый, ЮООНМ-ЗБ, К5Х	1 – 2 витка проводом МПО-0,2; II – 1 виток трубчатой конст­рукции с отводом от середи­ны; I – обмотка расположе­на внутри II
Т2 {см. рис. 5.8)	2 столбика из 5 то­роидальных сердеч­ников каждый, ЮООНМ-ЗБ, К7Х Х4Х2	I – 2 витка по 2 провода МПО-0,2 с отводом от точки соединения конца 1 провода с началом 2; II – 1 виток труб­чатой конструкции с отводом от середины; I обмотка рас­положена внутри II

Окончание табл. 5.2

Обовначение	Конструкция сердечника трансформатора или дросселя, вид материала и типоразмер	Число витков в первичной I и втерич-ной II обмотках, марка провода, вид намотки, особенности конструкции
ТЗ (см. рис. 5.8)	1 тороидальный сер­дечник, 100НН-4, К 16X8X6	I – 6 витков из 16 скрученных проводов ПЭВ-0,31, разделен­ных на 2 группы по 8 прово–дов, с отводом от точки сое­динения конца 1 группы с на­чалом 2; II – 1 виток прово­да МГШВ-0,35 10 см
Т4 (см. рис. 5.8)	2 столбика из 7 то­роидальных сердеч­ников каждый, 400НН-4, К 16X8X6	I – 1 виток трубчатой конст­рукции с отводом от середи­ны; II – 2 витка из 10 прово­дов МПО-0,2, включенных па­раллельно; II обмотка распо­ложена внутри I

Ширина полосы частот при больших уровнях мощ­ности в значительной степени определяется межкаскад­ными согласующими цепями, в качестве которых ис­пользуются широкополосные трансформаторы специ­альной конструкции, а также цепями коррекции амплитудно-частотной характеристики и цепями обрат­ной связи. Так, на рис. 5.7 и 5.8 показаны схемы уси­лителей с выходной мощностью 15 и 80 Вт для радио­передатчиков мощностью 10 и 50 Вт, работающих в диапазоне 2 – 30 МГц. Их основные характеристики приведены в табл. 5.1, а данные используемых транс­форматоров и дросселей – в табл. 5.2. Особенности этих усилителей – относительно низкий уровень неже­лательных колебаний и сравнительно малая неравно­мерность амплитудно-частотной характеристики. Эти параметры, например, в усилителе на 80 Вт достига­ются применением частотно-зависимой отрицательной обратной связи в выходном каскаде (со вторичной об­мотки трансформатора ТЗ через резисторы R 11 и R 12 на базы транзисторов VT 3 и VT 4) и в предоконечном каскаде (с помощью резисторов R 4 – R 7), а также корректирующими цепями C 2 R 2, C 3 R 3 и R 1 L 1 C 1.

Уменьшить неравномерность усиления в полосе ча­стот можно также, используя цепи коррекции на входе оконечного каскада (конденсатор С7 и индуктивности проводников АБ и ВГ, представляющих собой полоски фольги длиной 30 и шириной 4 мм) и на выходе уси­лителя (индуктивность трансформатора Т4 и конден­сатор С13). Широкополосные трансформаторы, приме­ненные в этих усилителях, способны обеспечить удов­летворительное согласование не только в диапазоне 2 – 30 МГц, но и на более высоких частотах. Однако на частотах выше 30 МГц лучшие характеристики полу­чаются с трансформаторами на полосковых линиях без ферритовых материалов. Такие трансформаторы, например, были использованы в усилителе с выходной мощностью 80 Вт в диапазоне 30 – 80 МГц (табл. 5.3), схема которого показана на рис. 5.9. Особенность это­го усилителя – применение одновременно биполярных и полевых транзисторов. Такое сочетание позволило улучшить шумовые характеристики по отношению к использованию только биполярных транзисторов, а в сравнении с применением только полевых приборов улучшить энергетические характеристики усилителя .

Таблица 5.3

Обозначение	Конструкция трансформатора
Т7, Т 6	Направленный ответвитель в виде микрополоско-вой линии длиной 720 мм и шириной 1,5 мм, вы­полненной на двустороннем фольгированном стеклотекстолите размером 75X20X0,5 мм и по­мещенной между двух стеклотекстолитовых пла­стин, каждая из которых фольгирована с внеш­ней стороны. Общие габариты 75X20X3,5 мм
Т2, ТЗ	6 витков скрутки из двух проводов ПЭВ-0,41 с шагом скрутки 3 витка на 1 см на тороидаль­ном сердечнике МРЮОФ-2-8 К7Х4ХЗ
Т4, Т5	6 витков скрутки из двух проводов ПЭВ2-0,41 с шагом скрутки 3 витка на 1 см на тороидаль­ном сердечнике МРЮОФ-2-8 К12Х7Х6
	I обмотка из 1 витка печатного проводника ши­риной 5 мм и II обмотка из 2 витков печатного проводника шириной 2 мм, размещенные друг против друга с разных сторон пластины из двустороннего фольгированного стеклотекстолита размером 80X18X0,5 мм, заключенной между изолирующими стеклотекстолитовыми обкладками
	Печатный проводник общей длиной 370 мм и шириной 10 мм на расстоянии 168 мм и шири­ной, плавно меняющейся от 10 до 3 мм, на рас­стоянии 168 – 370 мм, выполненный на стекло­текстолите ФТС – 1 – 35 – Б – 0,12. Первой обмот­кой является первая часть проводника длиной 168 мм; вторая обмотка начинается от середины первой и заканчивается концом проводника. Весь проводник намотан в виде спирали на диэлект­рическом каркасе

Рис. 5.9 Схема усилителя с выходной мощностью 80 Вт для диапазона частот 30—80 МГц

Важным параметром ВЧ усилителя является его КПД. Этот параметр зависит от назначения усилителя, условий его работы и, как следствие, от схемы пост­роения и используемых полупроводниковых приборов. Он составляет 40 – 90 % для усилителей сигнала с по­стоянной или коммутируемой амплитудой (например, при частотной и фазовой модуляции, частотной и амп­литудной телеграфии) и 30 – 60 % для линейных уси­лителей сигналов с амплитудной модуляцией. Более низкие из указанных значений объясняются использо­ванием энергетически невыгодных, но обеспечивающих линейное усиление недонапряженных режимов во всех каскадах, а также режима А в предварительных, а ча­сто и в предоконечном каскаде усилителя. Более высо­кие значения характерны для ключевого режима уси­ления сигналов с постоянной или коммутируемой амп­литудой (80 – 90 %) или для амплитудно-модулирован-ных сигналов (50 – 60 %) при использовании метода раздельного усиления составляющих сигнала . На­пример, КПД не ниже 80 % был получен в широкопо­лосном усилителе на 4,5 кВт с выходным каскадом на 32 транзисторах, построенном с учетом общих реко­мендаций для ключевого режима и при приня­тии мер по устранению сквозных токов . Однако, несмотря на очевидные энергетические преимущества ключевого режима работы, он еще сравнительно редко используется в ВЧ усилителях. Это объясняется рядом особенностей, к которым, например, относятся критич­ность к изменению нагрузки, высокий уровень нежелательных колебаний, большая вероятность превышения предельно допустимых напряжений транзистора и сложность регулировки при получении необходимых фазочастотных характеристик, стабильность которых должна обеспечиваться в условиях изменяющейся на­грузки, напряжения питания и температуры окружаю­щей среды. Кроме того, для реализации ключевого ре­жима на высоких частотах необходимы транзисторы с крайне малой длительностью переходных процессов при включении и выключении.

Перспективным направлением повышения энергети­ческих характеристик усилителей амплитудно-модули-рованного сигнала является квантование сигнала по уровню с раздельным усилением дискретных состав­ляющих и последующим их суммированием с учетом фазовых сдвигов .

В повышении эффективности работы усилителей важную роль играет качество согласования с нагрузкой с учетом возможности ее изменения. В настоящее вре­мя этот вопрос просто ив то же время наиболее ре­зультативно решается применением ферритовых венти­лей и циркуляторов. Однако так обстоит дело на срав­нительно высоких частотах, по крайней мере, выше 80 МГц. С понижением частоты эффективность исполь­зования ферритовых развязывающих устройств резко падает. В этой связи представляют интерес изучение и последующее промышленное освоение обладающих свойствами циркуляторов полупроводниковых невзаим­ных устройств , принципиально допускающих рабо­ту и на низких частотах. Если применение вентилей или циркуляторов невозможно, удовлетворительные ре­зультаты получаются при сочетании обычных согла­сующих устройств с автоматическим управлением ре­жимом работы усилителя. Так, увеличивая напряже­ние питания с ростом сопротивления нагрузки (при неизменном или слегка уменьшенном возбуждении) и снижая его с уменьшением сопротивления нагрузки при увеличении возбуждения, можно получить не только постоянную выходную мощность, но и сохранить в ус­ловиях изменяющейся нагрузки то высокое значение КПД, которое было получено в номинальном режиме. Возможности такого способа стабилизации выходной мощности, однако, ограничены предельно допустимыми токами и напряжениями используемого транзистора, а также техническими возможностями согласования ма­лых сопротивлений. По этим причинам реализуемая в настоящее время область нагрузочных сопротивлений, в которой таким путем еще можно добиться сравни­тельно стабильной выходной мощности, ограничена, как показали испытания усилителя с выходной мощ­ностью 4,5 кВт, значением КСВН, не превышающим 3.

Эффект малой чувствительности к рассогласованию нагрузки можно получить и при построении усилителя по схеме сложения мощностей с использованием квад­ратурных сумматоров и делителей мощности . При соответствующем напряжении возбуждения такого уси­лителя можно добиться, несмотря на изменение режи­ма работы каждого из суммируемых каскадов, незна­чительного изменения общего тока потребления и сум­марной выходной мощности. При испытаниях таких усилителей было отмечено, что изменение выходной мощности при рассогласовании нагрузки получается таким же, как и в линейных цепях, т. е. описывается выражением, близким к Р/Р н =4р/(1+р) 2 , где Р н и Р – мощности в номинальной и рассогласованной на­грузке, ар – КСВН, характеризующий степень рассо­гласования. Такое изменение в среднем, как показали сравнительные испытания, примерно вдвое меньше, чем у усилителя, построенного, например, по двухтакт­ной схеме.

Существуют и другие способы уменьшения чувст­вительности усилителя к рассогласованию нагрузки, однако все они в той или иной степени уступают рас­смотренным.

К числу основных параметров усилителя в послед­нее время стали относить уровень нежелательных ко­лебаний, возникающих в процессе усиления полезного сигнала. Такие колебания появляются в усилителе мощности вследствие нелинейных процессов под влия­нием полезного сигнала f и помех, поступающих из тракта формирования сигнала (f ф), источника пита­ния (f п) и антенны радиопередатчика (f а). Посторон­ние колебания (помехи) из тракта формирования сиг­нала приводят к нежелательным излучениям радиопере­дающего устройства не только на частотах этих коле­баний fф, но и на частотах, образующихся под их влия­нием комбинационных колебаний mf ± nf ф . Уровень та­ких излучений определяется относительным уровнем нежелательных колебаний на выходе тракта формиро­вания, его изменением (преобразованием) в усилителе мощности, а также фильтрующими и излучающими свойствами следующих за усилителем узлов радиопе­редающего устройства. Изменение отношения помеха/ сигнал в усилителе (K у) определяется схемой вклю­чения транзистора, режимом работы каскадов, значе­нием и частотой полезного сигнала и помехи.

Наибольшее изменение отношения помеха/сигнал наблюдается в усилителе с ОЭ, а также при малом вы­ходном сопротивлении источника сигнала r г в усили­теле с ОБ и при малом сопротивлении нагрузки r н в усилителе с ОК. С увеличением r г в усилителе с ОБ и r н в усилителе с О”К K у ->1. При работе усилителя в режимах А и В с любым включением транзистора относительный уровень помехи не изменяется; смеще­ние режима работы в сторону режима С приводит к росту, а в сторону режима АВ, наоборот, к уменьше­нию относительного уровня помехи; при этом рост бо­лее заметен, чем уменьшение. Повышение напряжен­ности режима уменьшает относительный уровень поме­хи. Чем больше значение полезного сигнала, тем при одном и том же режиме работы больше изменяется от­ношение помеха/сигнал. С ростом частоты сигнала и помехи изменение отношения помеха/сигнал уменьша­ется.

Возникающие под действием помехи комбинацион­ные колебания особенно опасны при работе усилителя в режиме С, где их уровень на выходе усилителя со­измерим с уровнем помехи. С изменением режима ра­боты от С к А уровень комбинационных колебаний вто­рого порядка (f±fф) монотонно убывает, а третьего (2f±fф) проходит через 0 в режиме В и по достиже­нии минимума в области отрицательных значений, сви­детельствующей об изменении фазы колебаний на про­тивоположную, при приближении к режиму А стремит­ся к 0.

При прочих равных условиях наибольшим подавле­нием комбинационных колебаний отличается усилитель с ОК, а затем усилители с ОБ и ОЭ. В многокаскад­ном усилителе, в отличие от однокаскадного, помехой для каждого следующего каскада, начиная со второго, являются не только усиленные нежелательные колеба­ния тракта формирования, но и комбинационные, а также гармонические колебания предыдущих каскадов. Осо­бенно велико влияние второй гармоники; она увеличивает уровни комбинационных колебаний второго и третьего порядков и уменьшает отношения помеха/сигнал. Это в основном проявляется в режиме С и фактически отсут­ствует в А. Под ее действием линейный режим работы (K у =1) смещается из режима В в С. Эти изменения прямо противоположны, если фазу второй гармоники как-то искусственно изменить на л.

Малый уровень комбинационных колебаний, незна­чительное ухудшение отношения помеха/сигнал и одно­временно приемлемые энергетические характеристики характерны для усилителя, предварительные каскады которого работают в режимах А – В, а выходной – в В – С. При включении транзисторов по схеме ОК ре­жимы В – С можно использовать и в предварительных каскадах, но в выходном каскаде включение по схеме ОК неприемлемо из-за высокой восприимчивости уси­лителя к сигналам посторонних радиопередатчиков. Наилучшим для выходного каскада является включе­ние прибора по схеме ОБ или ОЭ. При этом ухудшение отношения помеха/сигнал в усилителе при малом уровне комбинационных колебаний может составить максимум 3 дБ. Но при неграмотном проектировании усилителя это значение может возрасти до 20 дБ, а наибольший уровень нежелательных колебаний будет не только на частоте по­мехи, но и на частотах, обусловленных этой помехой ком­бинационных колебаний.

При расстройке по частоте между полезным сигна­лом и помехой наиболее эффективно подавляются по­мехи в усилителях с фильтрами. Подавление реализу­ется как при электронно-коммутируемых фильтрах, так и путем построения усилителя на основе мощного авто­генератора, управляемого с помощью системы фазовой автоподстройки частоты. В последнем случае удается получать ослабления нежелательных составляющих – до 70 – 80 дБ, начиная уже с 5-процентной отстройки их час­тоты от частоты полезного сигнала .

Существующие в настоящее время транзисторы в недонапряженном режиме работы каскада позволяют получить уровень интермодуляционных колебаний третьего порядка – (15 – 30) дБ по отношению к вы­звавшей их помехе при включении по схеме ОЭ, при­мерно на 15 дБ меньше при включении по схеме ОБ и, наоборот, на 15 дБ больше при включении по схеме ОК . Дополнительное подавление около 15 – 20 дБ мож­но получить, используя квадратурное суммирование сигналов модулей в выходном каскаде и еще, как минимум, 15 дБ, применяя на выходе усилителя ферри-товый вентиль или циркулятор .

Наибольший уровень нежелательных колебаний на­блюдается на гармониках полезного сигнала. В одно-каскадном усилителе без принятия каких-либо мер по их подавлению этот уровень для второй и третьей гар­моник составляет обычно – (15 – 20) дБ. Включением каскадов по схеме сложения мощностей с применением квадратурных и противофазных сумматоров и делите­лей его удается снизить до – (30 – 40) дБ. Если за уси­лителем устанавливается блок фильтров, то этот уро­вень уменьшается еще на величину затухания соответ­ствующего фильтра в полосе задержания.

С помощью фильтров можно добиться высокого уровня подавления гармонических составляющих. Од­нако следует подчеркнуть, что ослабить гармоник;! до уровня ниже – 120 дБ можно только при очень тща­тельном экранировании ВЧ каскадов и устранении в тракте после усилителя мощности различных кон­тактных соединений, в том числе и ВЧ разъемов, в ко­торых могут образоваться гармонические колебания с тем же уровнем.

Как видно, существующие технические решения обеспечивают высокое подавление нежелательных ко­лебаний. Однако в ряде случаев оно все же оказыва­ется недостаточным для нормальной работы аппарату­ры. Так, при сближении расположенных на подвижных средствах приемопередатчиков или при работе в соста­ве радиокомплексов, где самая разнообразная аппара­тура сосредоточена и должна функционировать в усло­виях крайне ограниченного пространства, радиоприемники нередко не могут работать со своими корреспон­дентами, как только включается расположенный побли­зости радиопередатчик другой линии связи. Такая си­туация возникает вследствие воздействия на приемни­ки некоторых нежелательных излучений радиопередат­чика. К ним в первую очередь относятся шумы. Не­смотря на малый уровень, именно они пролетавляют

наибольшую опасность в указанных условиях, так как, обладая непрерывным спектром и слабо меняющейся с расстройкой спектральной плотностью, могут, если не принять необходимых мер, практически полностью парализовать работу расположенных рядом приемни­ков .

Большую опасность в рассматриваемой ситуации представляют помехи из тракта формирования сигнала передатчика и образованные ими в усилителе мощно­сти комбинационные колебания, которые, как и шумы, занимают обширную область частот и не поддаются существенной минимизации при построении усилителя по рассмотренному ранее принципу прямого покаскад­ного усиления мощности.

Широкополосные высокочастотные усилители

В большинстве случаев радиолюбительского конструирования при проектировании высокочастотных устройств следует отдавать предпочтение монолитным интегральным схемам. Однако когда необходимо обеспечить высокую чувствительность и широкий динамический диапазон, могут оказаться полезны приведенные ниже схемы усилителей с реактивной ООС.

Усилитель на рис. 2.1-1 предназначен для применения во входных каскадах УВЧ и УПЧ. Он имеет широкий динамический диапазон и линейную АЧХ в широком диапазоне частот. При некотором изменении индуктивностей и емкостей усилитель применим в диапазоне от 1 до 300 МГц.

Схема на рис. 2.1-2 идентична схеме рис. 2.1-1 за исключением того, что в данном случае усилитель может непосредственно подключаться к симметричной нагрузке. Если требуется отличный от указанного на схеме выходной импеданс, то изменяют количество витков в обмотках (1-2) и (1″-2″) высокочастотного трансформатора Тр1 (зависимость здесь квадратичная, например, при количестве витков в этих обмотках 5(1-2)+5(1″-2″) получим выходной импеданс 50 Ом. а при 20(1-2)+20(1″-2″) – 800 Ом).

Усилитель на рис. 2.1-3 предназначен для применения в каскадах, которые требуют высокого входного импеданса. Он также обеспечивает широкий динамический диапазон и линейную АЧХ. Входное сопротивление усилителя более 1 кОм. При необходимости уменьшить это значение, дроссель L1 заменяют резистором соответствующего номинала или изменяют его индуктивность так, чтобы реактивное сопротивление на рабочей частоте равнялось требуемому входному сопротивлению.

Во всех описываемых усилителях применяются широкополосные трансформаторы идентичной конструкции. Обратите внимание на то. что используемый ферритовый сердечник должен быть рассчитан на применение в рабочем диапазоне частот усилителя.

Количество витков в трансформаторах определяется как типом (размером и магнитной проницаемостью) сердечника, так и диапазоном частот, в котором предполагается применение усилителя.

Указанные соотношения справедливы и для трансформаторов, применяемых в приведенных ниже схемах смесителей. Расположение и плотность намотки подбирают для достижения наилучших параметров цепей.

На рис. 2.1-4, для примера, приведена схема универсального генератора с применением усилителя по схеме 2.1-3 Такой генератор может применяться в радиостанциях, в качестве гетеродина в приемных устройствах или для измерительных целей.

Изображение:

Изображение:

Изображение:

Изображение:

Изображение:

Смесители

Смесители на рис. 2.1-5 и рис. 2.1-6 работают на частотах 1-300 МГц (формулы расчета индуктивностей см. выше). Обе схемы вносят затухание 5…6,5 дБ, обеспечивают широкую полосу пропускания и применимы в самых разнообразных конструкциях.

Изображение:

Схемы усиления и обработки сигналов низкой и средней частоты.

Малошумящий предварительный усилитель с низким входным сопротивлением

Усилитель на рис. 2.2-1 имеет входное сопротивление 5Ом, полученное благодаря применению ПОС и ООС в определенных соотношениях. Часть эммитерного сигнала транзистора VT2, поступающего на базу VT1, создает ООС, а коллекторный сигнал VT3 – ПОС. Благодаря низкому входному сопротивлению значительно улучшены шумовые характеристики усилителя. Спектральная плотность собственных шумов при разомкнутом входе составляет 2*10(-4) мкВ/Гц. Коэффициент усиления равен 40. Полоса пропускания определяется емкостью С1.

Изображение:

Малошумящий предварительный усилитель с высоким входным сопротивлением

На входе усилителя на рис. 2.2-2 применен полевой транзистор в схеме с ОИ. Второй каскад выполнен на биполярном транзисторе по схеме с ОЭ. В усилителе две петли ООС. С коллектора транзистора VT2 через цепочку R6, СЗ сигнал обратной связи подается в исток полевого транзистора, а с истока через конденсатор С2 и резистор R3 на затвор VT1. Наличие второй ООС позволяет увеличить входное сопротивление усилителя до десятков мегаом и снизить входную емкость.

Коэффициент усиления может быть установлен от 1 до 100, при этом изменяется также полоса пропускания. Для коэффициента усилиния равного 4 полоса пропускания лежит в пределах 100Гц-40 МГц. Входное сопротивление 30 МОм, максимальное выходное напряжение 1,5 В.

Изображение:

Микрофонный усилитель

На рис. 2.2-3 приведена схема микрофонного усилителя, встраиваемого в держатель микрофона и питаемого через двужильный кабель. Схема работает с динамическими микрофонами и характеризуется хорошей помехозащищенностью. Выходной сигнал снимается с резистора R4. Смещение в базу транзистора VT1 и температурная стабилизация усилителя обеспечиваются делителем R2 и R3. Резистор R1 является нагрузкой первого каскада и осуществляет ООС во втором каскаде. Обратная связь снижает нелинейные искажения и обеспечивает выходное сопротивление 600 Ом. Полоса пропускания 16-12500 Гц. Коэффициент усиления 200.

Изображение:

Микрофонным усилитель с коррекцией, совмещенный со схемой подавления шумов для радиостанций и переговорных устройств

Схема на рис. 2.2-4 построена на основе микросхемы КР1401УД2, которая содержит в своем составе четыре идентичных ОУ. Первая часть схемы (элементы DA1.1. DA 1.2) выполняет

функцию микрофонного усилителя с последующей коррекцией АЧХ, динамическим изменением коэффициента усиления в зависимости от уровня сигнала и ограничением амплитуды выходного сигнала (что необходимо, например, для ограничения глубины модуляции в радиостанциях). Вторая часть схемы (DA1.3, DA1.4)

осуществляет подавление шумов в НЧ сигнале, что необходимо для предотвращения воспроизведения постоянного звукового фона в радиостанциях, переговорных устройствах и т.п.

Уровень срабатывания системы шумоподавления регулируется резистором R13, громкость выходного сигнала НЧ – резистором R 17. Подстроечники R3, R5 устанавливают в положение наилучшей слышимости полезного сигнала при наибольшем ослаблении шумов при отключенном ШП. Конденсатор С16 подбирают для обеспечения требуемой полосы пропускания микрофонного усилителя. Номинал резистора R24 зависит от конструкции звукоприемника и типа применяемого микрофона. Также можно сказать и про резистор R22, который регулирует коэффициент усиления каскада на ОУ DA1.2.

Изображение:

Устройство подавления импульсных помех

На рис. 2.2-5 приведена принципиальная схема симметричного ограничителя, осуществляющего ограничение кратковременных импульсных помех. Полоса пропускания до 100 кГц. При частоте полезного сигнала 3 кГц, уровень импульсной помехи, превышающем уровень сигнала в 300-500 раз и длительности помехи 20-30 мкс, схема снижает уровень помехи на 30-40 дБ.

Изображение:

Последовательный смеситель сигналов

Смеситель на рис. 2.2-6 построен на двух полевых транзисторах. Первый транзистор является динамической нагрузкой второго. Гетеродинный сигнал, который подается на затвор VT2, модулируется преобразуемым сигналом, подводимым к затвору VT1. При небольших значениях входного сигнала выходной сигнал линейно зависит от входного. При входном сигнале более 1,2В появляются нелинейные искажения. Смеситель работает в звуковом диапазоне частот. На частотах свыше 500 кГц начинают сказываться межэлектродные емкости ПТ, которые уменьшают коэффициент передачи смесителя.

Изображение:

Элементы устройств автоматики. 3 МОм, Свх=2,5 пФ). Коэффициент передачи в диапазоне частот от 10 Гц до 50 МГц лежит в пределах 0,9-0,92. Шумы усилителя в полосе частот 5 Гц -300 кГц составляют 10 мкВ при замкнутом входе. Для уменьшения внешних наводок на входные цепи необходима тщательная экранировка всего усилителя, особенно, входных цепей и датчика.

Лямбда-диод

Устройство на рис. 2.3-3 состоит из двух полевых транзисторов разной проводимости. При нулевом напряжении на затворе оба транзистора проводят. В схеме они включены в цепь ООС пос-

ледовательно по отношению один к другому. Протекающий через транзистор VT1 ток создает на VT2 падение напряжения, закрывающее VT1. В свою очередь, сопротивление VT2 меняется в зависимости от падения напряжения на VT1. Таким образом, с увеличением протекающего тока оба транзистора стремятся закрыться. Когда падение напряжения на транзисторах достигает уровня отсечки, протекающий ток будет близким к нулю. Для транзистора КП103И напряжение отсечки равно 4 В, для транзистора КП3О3Д напряжение отсечки равно 8 В.

Преобразователи напряжения и тока.

Умножители напряжения

При разработке высоковольтных схем большое значение на простоту и качество работы устройства оказывает выбранная схема преобразования. Ниже приведено несколько схем умножителей напряжения для применения в самых разнообразных устройствах.

На рис. 2.4-1 представлены схемы удвоителей напряжения. Емкости во всех удвоителях выбирают одинаковыми. Рабочее напряжение конденсаторов должно с запасом перекрывать показанное на схемах. Соответствующим образом необходимо выбирать и диоды. Чем больше ток необходимый в нагрузке, тем большую емкость должны иметь конденсаторы. Естественно, что при повышении напряжения с помощью диодно-емкостных умножителей ток нагрузки пропорционально снижается.

Аналогичным образом, производится умножение в три и более раза.

Приводимые здесь схемы умножителей могут использоваться в преобразователях напряжение-напряжение. Для примера, приведена схема применения диодного умножителя на 2 (рис. 2.4-5).

Преобразователь (рис. 2.4-5) состоит из генератора, собранного на транзисторах VT1,VT2 и диодно-конденсаторного умножителя. Частота генератора определяется С 1 и резисторами Rl, R2. Выходной сигнал генератора проходит умножающую цепочку и заряжает конденсатор С5. Умножитель рассчитан на выходной ток до 10 мА. Для увеличения тока нагрузки необходимо поставить эмитгерный повторитель после генератора и увеличить емкости конденсаторов С2-С4.

Изображение:

Изображение:

Изображение:

Преобразователь “напряжение-ток”

В схеме преобразователя на рис. 2.4-6 коллекторный ток транзистора VT4 определяется выражением: Ikvt4=Uвх/R1. Этот ток вызывает падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер транзистора VT1. Так как VT1 и VT2 – одного типа, то напряжение на VT2 будет аналогичным, и, соответственно, протекающий через VT2, VT3 ток будет совпадать с током в VT4. Максимальный выходной ток определяется допустимой мощностью рассеивания транзистора VT3. Для токов выше 5 мА нелинейность преобразования составляет не более 1%. В качестве DA1 можно использовать любой ОУ серий К544. К574, включенный по типовой схеме.

Преобразователь “ток-напряжение”

Преобразователь на рис. 2.4-7 построен по принципу усиления напряжения, которое возникает при протекании тока через резистор R6. Схема обеспечивает Uвых = К*Iвх- Коэффициент преобразования схемы К = R6*(R3/R4). Для настройки ОУ при Iвх=0 служит резистор R2. Часть входного тока ответвляется в цепь R1, R2, R3. Резистор R6 – проволочный (нихром).

Эта схема ВЧ усилителя передатчика (на 50 МГц) имеет 100 Вт выходной мощности. Данный УВЧ использовал с моим FT-736R для DX SSB. Он усиливает сигнал ровно в 10 раз. Устройство прекрасно подходит для автомобильных радиостанций таксистов, работающих в диапазонах 50 и 27 МГц (с перестройкой контуров).

Если вы хотите построить этот радиочастотный усилитель, собирайте его на двухсторонней печатной плате – для увеличения площади заземления. Транзистор 2SC2782 нуждается в приличном радиаторе. Максимальная мощность на выходе – 120W.

Схема усилителя мощности ВЧ

Рисунок печатной платы

Технические характеристики усилителя:

• Входная Мощность: 10W
• Выходная Мощность: 100W
• Рабочая Частота: 50-52MHz
• Режим работы: FM – SSB
• Рабочее Напряжение: 10-16 В постоянного тока
• Рабочий Ток: 10 ампер.

Схема была взята с одного китайского сайта и успешно повторена, только не использовались элементы детектора автоматического переключения приём-передача (на схеме зачёркнуты). Для создания УВЧ на частоты от 100 мегагерц – воспользуйтесь .

Принято считать, что разработка высокочастотных усилителей – занятие гораздо более сложное, чем разработка усилителей низкочастотных. Действительно, ведь при этом приходится учитывать гораздо большее количество разнообразных электромагнитных эффектов и процессов в цепях. Но зачастую оказывается, что реальное схемотехническое воплощение такого усилителя достаточно редко отходит от некоторой шаблонной структуры. Дело здесь в том, что при проектировании высокочастотных усилителей стремятся в первую очередь не увеличивать выходную мощность при минимизации линейных и нелинейных искажений, а достичь максимальной чувствительности и высокой устойчивости каскада в широком частотном диапазоне, т.е. требования к высокочастотным усилителям обычно сильно отличаются от требований к усилителям низкочастотным.

Типичная структура высокочастотного усилителя представляет собой последовательное соединение трех звеньев: входного согласующего звена (это обычно довольно простые \(LC\)-цепочки, вносящие минимальные потери, обеспечивающие согласование с предшествующим каскадом и грубо формирующие частотную характеристику), основного усилительного звена (транзистор, включенный с ОЭ, ОБ или ОК, возможно с внутрикаскадной ООС, обеспечивающей устойчивость и широкий динамический диапазон в широком спектре частот), выходного фильтра, окончательно формирующего частотную характеристику каскада и обеспечивающего согласование на его выходе (здесь могут использоваться достаточно сложные \(LC\)-фильтры, фильтры на ПАВ, пьезокерамические, кварцевые фильтры и т. п.). Межкаскадные связи в высокочастотных усилителях обычно выполняются с помощью емкостей, связанных индуктивностей или высокочастотных широкополосных трансформаторов (здесь мы намеренно опускаем вопросы проектирования интегральных усилителей, это совершенно отдельная тема, и о ней будет сказано позднее). Рассмотрим по порядку причины, которые так жестко регламентируют описанную структуру усилительного каскада.

Различные схемы включения транзистора (ОЭ, ОБ, ОК) обладают различными входными и выходными параметрами (какими именно, мы будем анализировать позднее). Для высокочастотных усилителей вопросы согласования каскадов по входу и выходу оказываются важны (по мере роста частоты все важнее, а для усилителей диапазона СВЧ вообще обязательны). Отсутствие согласования приводит к росту искажений сигнала, его переотражению обратно на вход предшествующего каскада, за счет чего уменьшается общий коэффициент усиления схемы, а главное – к росту неустойчивости схемы, что может привести к ее самовозбуждению. Чтобы избежать всех этих эффектов, при проектировании высокочастотных схем принимаются специальные меры по согласованию импедансов , т.е. выходной импеданс первого каскада должен быть равен (или, в крайнем случае, должен быть ниже) входному импедансу последующего каскада (заметим, что для низкочастотных усилителей, учитывая необходимость повышения КПД, мы обычно стремимся, чтобы входной импеданс усилительного каскада был гораздо выше выходного импеданса предшествующего каскада). Именно для согласования импедансов на входе высокочастотного каскада приходится включать специальные цепочки. Заметим также, что включать слишком сложные, вносящие достаточно высокие потери фильтры на входе высокочастотных усилительных каскадов (если только это не оконечные каскады) не принято. И без того довольно слабый высокочастотный сигнал может просто затеряться в шумах после прохождения таких фильтров.

Напрашивается простой вопрос: а зачем необходимо так старательно контролировать все возможные цепи обратной связи? Дело в том, что наличие или отсутствие таких цепей оказывает определяющее воздействие на устойчивость усилителя. Существует целая теория устойчивости, позволяющая предсказывать поведение самых разнообразных схем. Основной проблемой здесь является то, что схема, вроде бы нормально работающая при тестовых испытаниях, когда на нее подается чистый полезный сигнал, может оказаться легковозбудимой вне рабочей полосы усиления, т.е. в реальном устройстве, где всегда имеются некоторые помехи и нежелательные продукты интермодуляции, действующие вне рабочей полосы, такая схема работать не сможет. Потеря устойчивости вызывает значительные нелинейные искажения сигнала, а в пределе схема может самовозбудиться, превратившись из усилителя в генератор. Не следует думать, что данная проблема отсутствует в низкочастотных усилителях. Но там она оказывается гораздо более предсказуемой и управляемой, так что не вызывает очень уж серьезных затруднений при проектировании усилителей. А вот в высокочастотных усилителях неконтролируемое самовозбуждение может проявляться даже в тщательно просчитанных и профессионально собранных схемах.

Различные проблемы в каскадах усиления высокой частоты приводят к тому, что общий коэффициент усиления таких каскадов оказывается гораздо ниже коэффициента усиления аналогичных низкочастотных схем. Дополнительную проблему создают многочисленные фильтры, которые формируют частотную характеристику усилителя, но при этом также существенно ослабляют и полезный сигнал. Таким образом, для обеспечения достаточно высокого усиления на высокой частоте приходится строить многокаскадные усилители с числом каскадов, существенно превышающим то, что мы привыкли видеть в низкочастотных схемах.

В общем случае нет какой-либо универсальной методики построения схем высокочастотных усилителей, а приведенная выше структура – это лишь некий среднестатистический вариант, который может существенно изменяться в случае необходимости. Имеет смысл выделить два широких класса усилителей: широкополосные (к ним относятся и апериодические ) и узкополосные (к ним относятся и резонансные ) усилители.

Узкополосные усилители . Структурная схема узкополосного высокочастотного усилителя включает все стандартные звенья, описанные выше. Но кроме этого в состав узкополосного усилителя могут входить дополнительные пассивные цепи, предназначенные для формирования требуемой полосы пропускания и обеспечения устойчивости усилителя за пределами рабочей полосы частот (стабилизирующие цепи ).

Проблема формирования полосы пропускания является очень важной при разработке узкополосных усилителей, поскольку высокочастотные транзисторы активны в широкой полосе частот. Сформировать требуемую полосу пропускания можно, например, с помощью фильтра сосредоточенной селекции (ФСС), включенного на входе или выходе транзистора. ФСС на входе ослабляет действие помех, предотвращает нелинейные искажения, обусловленные их взаимодействием с сигналом (интермодуляционные искажения), и тем самым повышает помехоустойчивость усилителя. Однако фильтр, включенный на входе, вносит в усилитель дополнительные потери и увеличивает его коэффициент шума. Потери фильтра на центральной частоте полосы пропускания тем больше, чем полоса уже. К ФСС на входе предъявляются более жесткие требования, чем к фильтру, включенному на выходе транзистора. Другой возможный способ формирования полосы пропускания – с помощью резонансных звеньев, включаемых последовательно с транзистором или в цепи обратной связи. Резонансные усилители имеют узкую полосу пропускания и высокий коэффициент усиления. Их основной отрицательной чертой является меньшая по сравнению с широкополосными каскадами устойчивость. За пределами рабочей полосы частот в области потенциальной неустойчивости усилитель может возбудиться помехами и продуктами интермодуляции. Для предотвращения этого в схемы узкополосных усилителей вводят стабилизирующие цепи с потерями, которые не оказывают влияния на работу каскада в рабочей полосе частот, но шунтируют цепи протекания сигнала в областях потенциальной неустойчивости.

Отметим, что такие функции, как согласование импедансов, формирование полосы пропускания и обеспечение устойчивости усилителя, не обязательно должны выполняться различными пассивными цепями – одна цепь может использоваться для выполнения сразу нескольких функций.

Широкополосные усилители . При проектировании широкополосных усилителей следует учитывать то обстоятельство, что коэффициент усиления при любом включении транзистора уменьшается с ростом частоты, поэтому расчет таких усилителей и согласование нагрузок обычно производят не на центральной, а на верхней частоте рабочего диапазона (в качестве согласующих цепей в таких усилителях часто используют широкополосные трансформаторы ). Избыточное усиление, проявляющееся на нижних частотах диапазона, устраняют так называемыми выравнивающими цепями . Последние могут быть выполнены в виде реактивных или диссипативных цепей (простейший пример выравнивающей цепи – обыкновенный конденсатор, включенный последовательно в цепь протекания сигнала; на верхней частоте рабочего диапазона его сопротивление оказывается ниже сопротивления на нижней частоте, т.е. низкочастотные сигналы при протекании через такую цепь будут подавляться в большей мере, чем сигналы высокочастотные).

В усилителях с реактивными выравнивающими цепями корректировка коэффициента усиления в полосе пропускания осуществляется за счет рассогласования (увеличения коэффициента отражения) на входе усилителя с понижением частоты. Однако при сильном рассогласовании усилители могут самовозбуждаться. В этом случае предпочтительным оказывается использование диссипативных цепей.

При использовании диссипативных выравнивающих цепей избыточное усиление компенсируется в поглощающих элементах цепей, затухание которых возрастает с уменьшением частоты (вспомним пример с конденсатором, хотя сам по себе одиночный конденсатор и нельзя считать диссипативной цепью, но принцип очень похож). Коэффициенты отражения от входа и выхода при этом получаются малыми. Диссипативные выравнивающие цепи одновременно могут использоваться и в качестве стабилизирующих, т.е. для подавления усиления за пределами полосы пропускания, хотя эти функции могут выполняться и разными цепями.

Что касается схем включения биполярных транзисторов в высокочастотных усилителях , то и они также во многом зависят от назначения усилителя.

В малошумящих усилителях входных трактов высокочувствительной аппаратуры предпочтение отдается схемам с ОЭ и с ОБ. Схемы с ОЭ безусловно устойчивы в широкой полосе частот и имеют очень большой динамический диапазон, что делает их практически незаменимыми в многокаскадных схемах усиления промежуточной частоты. Схемы с ОБ в большей части частотного дипазона, как правило, потенциально неустойчивы. Для преодоления этого недостатка такие схемы должны охватываться достаточно глубокой внутрикаскадной ООС. Но, с другой стороны, усилители на транзисторах во включении с ОБ обладают лучшими шумовыми свойствами (что предопределяет их более высокую чувствительность), в них может быть получено значительно большее усиление, чем в схемах с ОЭ, причем коэффициент усиления в каскадах с ОБ довольно слабо зависит от частоты. Увеличение усиления связано с сужением полосы пропускания и уменьшением запаса устойчивости усилителя. Кроме того, большие коэффициенты усиления могут быть реализованы лишь при больших сопротивлениях нагрузки, а это затрудняет создание согласующих цепей. Широкополосные усилители, учитывая проблемы с устойчивостью схемы с ОБ, обычно строят по схеме с ОЭ, а узкополосные – как по схеме с ОЭ, так и по схеме с ОБ, причем транзисторы во включении с ОБ позволяют получать значительно более узкие полосы пропускания. Каскад с ОК может применяться в усилителях мощности, его свойства на высоких частотах во многом похожи на свойства каскада с ОЭ, однако из-за присутствия глубокой ООС на практике каскады с ОК оказываются несколько более высокочастотными, чем аналогичные каскады с ОЭ.

Усилитель мощности 10 вт

Усилитель расчитан на работу с трансвером, имеющим Р вых до 1 ватта. Нагрузкой возбудителя, обеспечивающей стабильную работу на всех диапазонах, является резистор R1. Настройка заключается в установке тока покоя VT2 в пределах 0,3 A (при отсутствии сигнала на входе).

Сигнал напряжением в 1 вольт на входе увеличивает выходную мощность в антене до 10 ватт. Коммутация прием-передача осуществляется от внешней цепи управления, которая замыкается на корпус при переходе на передачу. При этом срабатывает реле К1 и подключает антенну к выходу усилителя мощности. При разрыве управляющей цепи, на базе VT1 появляется положительное напряжение, открывающее его. Соответственно на колекторе VT1 около нуля. Транзистор VT2 закрывается. Реле типа РПВ2/7 паспорт РС4.521.952 Дроссели L1 и L2 типа Д1(на 1А) индуктивностью 30 и 10 мкГ соответственно. Диаметр каркаса L3- 15 мм провод ПЭВ2 1,5мм

Широкополосный усилитель мощности

Дроздов В В (RA3AO)

Для работы совместно с вседиапазонным KB трансивером можно использовать широкополосный усилитель мощности, принципиальная схема которого дана на рис. 1. В диапазонах 1,8-21 МГц его максимальная выходная мощность в телеграфном режиме при напряжении источника питания +50 В и сопротивлении нагрузки 50 Ом – около 90 Вт, в диапазоне 28 МГц – около 80 Вт. Пиковая выходная мощность в режиме усиления однополосных сигналов при уровне интермодуляционных искажений менее -36 дБ составляет около 80 и 70 Вт соответственно. При хорошо подобранных транзисторах усилителя уровень второй гармоники менее – 36 дБ, третьей – менее – 30 дБ в режиме линейного усиления и менее – 20 дБ в режиме максимальной мощности.

Усилитель собран по двухтактной схеме на мощных полевых транзисторах VT1, VT2. Трансформатор типа длинной линии Т1 обеспечивает переход от несимметричного источника возбуждения к симметричному входу двухтактного каскада. Резисторы R3, R4 позволяют согласовать входное сопротивление каскада с 50-омной коаксиальной линией при КСВ не более 1,5 в диапазоне 1,8 -30 МГц. Их низкое сопротивление обеспечивает очень хорошую устойчивость усилителя к самовозбуждению. Для установки начального смещения, соответствующего работе транзисторов в режиме В, служит цепь Rl, R2, R5. Диоды VD1, VD2 и VD3, VD4 совместно с конденсатором С7 образуют пиковый детектор цепи ALC и защиты транзисторов от перенапряжений в стоковой цепи. Порог срабатывания этой цепи определяется в основном напряжением стабилизации стабилитрона VD9 и близок к 98 В. Диоды VD5-VD8 служат для “мгновенной” защиты стоковой цепи от перенапряжений. Трансформатор типа длинной линии Т3 обеспечивает переход от симметричного выхода усилителя к несимметричной нагрузке. Чтобы облегчить требования к широкополосности этого трансформатора и ослабить возможные выбросы напряжения в стоковой цепи, перед трансформатором включен симметричный ФНЧ C8L1C10,C9L2C11 с частотой среза около 30 МГц.

Монтаж усилителя навесной. Усилитель собран на ребристом радиаторе-теплоотводе из дюралюминия размерами 110х90х45 мм. Ребра профрезерованы с обеих сторон радиатора, их число – 2х13, толщина каждого 2 мм, высота – 15 мм со стороны установки транзисторов и 20 мм со стороны гаек их крепления. На продольной оси радиатора на расстоянии по 25 мм от поперечной оси профрезерованы площадки диаметром 30 мм для установки транзисторов, а с обратной стороны – для гаек крепления. Между транзисторами на ребра радиатора уложена шина “общий провод”, вырезанная из листовой меди толщиной 0,5 мм и прикрепленная к основанию радиатора двумя винтами М3, пропущенными между двумя центральными ребрами на расстояниях по 10 мм от его краев. Размеры шины – 90х40 мм. К шине прикреплены монтажные стойки. Катушки L1 и L2 – бескаркасные и намотаны голым медным проводом диаметром 1,5 мм на оправке диаметром 8 мм. При длине намотки 16 мм они имеют по пять витков. Трансформатор Т1 намотан двумя скрученными проводами ПЭЛ.ШО 0,31 с шагом скрутки около трех скруток на сантиметр на кольцевом магнитопроводе из феррита М400НН типоразмера К10х6х5 и содержит 2х9 витков. Трансформаторы Т2 и Т3 намотаны на кольцевых магнитопроводах из феррита той же марки типоразмера К32х20х6. Трансформатор Т2 содержит 2х5 витков скрутки из проводов ПЭЛШО 0,8 с шагом две скрутки на сантиметр, Т3-2х8 витков такой скрутки. Конденсаторы Cl – С3 – типа КМ5 или КМ6, С4-С7-КМ4, С8-С11-КТ3.

Налаживание правильно собранного усилителя при исправных деталях сводится к подстройке индуктивностей катушек L1 и L2 по максимуму отдачи в диапазоне 30 МГц путем сжатия или растяжения витков катушек и к установке начального смещения с помощью резистора R1 по минимуму интермодуляционных искажений в режиме усиления однополосного сигнала.

Нужно отметить, что уровень искажений и гармоник в значительной степени зависит от точности подбора транзисторов. Если нет возможности подобрать транзисторы с близкими параметрами, то для каждого транзистора следует сделать отдельные цепи установки начального смещения, а также по минимуму гармоник подобрать один из резисторов R3 или R4 путем подключения параллельно ему дополнительных.

В режиме линейного усиления в диапазонах 14-28 МГц благодаря наличию ФНЧ C8L1C10, C9L2C11 уровень гармоник на выходе усилителя не превышает допустимой нормы 50 мВт, и его можно подключать к антенне непосредственно. В диапазонах 1,8-10 МГц усилитель следует подключать к антенне через простейший ФНЧ, аналогичный по схеме C8L1C10, причем достаточно двух фильтров, одного- для диапазонов 1,8 и 3,5 МГц, другого – для диапазонов 7 и 10 МГц. Емкость обоих конденсаторов первого фильтра – по 2200 пф, второго – по 820 пф, индуктивность катушки первого – около 1,7 мкГн, второго – около 0,6 мкГн. Катушки удобно изготовить бескаркасными из голого медного провода диаметром 1,5 – 2 мм, намотав на оправке диаметром 20 мм (диаметр катушек около 25 мм). Катушка первого фильтра содержит 11 витков при длине намотки 30 мм, второго – шесть витков при длине намотки 25 мм. Настраивают фильтры растяжением и сжатием витков катушек по максимуму отдачи в диапазонах 3,5 и 10 МГц. Если усилитель используется в перенапряженном режиме, следует на каждом диапазоне включать отдельные фильтры.

Вход усилителя можно согласовать и с 75-омной коаксиальной линией. Для этого номиналы резисторов R3, R4 берут по 39 Ом. Мощность, потребляемая от возбудителя, при этом уменьшится в 1,3 раза, но может увеличиться завал усиления на высокочастотных диапазонах. Для выравнивания АЧХ последовательно с конденсаторами С1 и С2 можно включить катушки с экспериментально подобранной индуктивностью, которая должна быть около 0,1-0,2 мкГн.

Усилитель можно непосредственно нагружать и на сопротивление 75 Ом. Благодаря действию петли ALC линейный недонапряженный режим его работы сохранится, но выходная мощность уменьшится в 1,5 раза.

Усилитель мощности на КП904

Е.Иванов (RA3PAO)

При повторении усилителя мощности UY5DJ (1) выяснилось, что наиболее критичный узел, снижающий надежность всего усилителя, – выходной каскад. После экспериментов на различных типах биполярных транзисторов пришлось перейти к полевым.

За основу был взят выходной каскад широкополосного усилителя UT5TA (2). Схема показана на рис.1. новые детали выделены утолщенными линиями. Небольшое количество деталей позволило смонтировать каскад на печатной плате и радиаторе от UY5DJ на месте деталей и транзисторов усилителя UY5DJ. Ток покоя транзисторов – 100…200 мА.

Согласованные широкополосные усилительные каскады Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.375.026 А.А. Титов

Согласованные широкополосные усилительные каскады

Рассмотрены варианты построения согласованных широкополосных усилительных каскадов с использованием перекрестных обратных связей и схем сложения мощности, отдаваемой несколькими транзисторами. Приведены соотношения для расчета значений элементов обратных связей и схемы экспериментальных макетов усилителей.

Процесс создания широкополосных усилителей, применяемых при построении практически любых радиотехнических систем, связан обычно с трудоемкими расчетами на этапе проектирования и продолжительной подгонкой параметров на стадии макетирования. Этого в значительной степени удается избежать при использовании обратных связей, стабилизирующих параметры усилителя [1].

Усилители с перекрестными обратными связями

Одним из наиболее удачных схемных решений построения широкополосных усилителей с обратными связями является использование перекрестных обратных связей [2, 3]. вых

21 -……

Ег/ 2

(Дос-Дз)

где п — количество каскадов усилителя.

Верхняя граничная частота /в усилителя, соответствующая уменьшению коэффициента усиления на 3 дБ, в случае введения глубоких обратных связей может быть рассчитана по эмпирической формуле [4, 5]

л

/ = / —— /в /т Е ,

-“ос

где — граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером используемых транзисторов.

Достоинством рассматриваемого схемного решения построения широкополосных усилителей является практически неизменное значение их верхней граничной частоты при увеличении числа каскадов, что объясняется комплексным характером обратной связи на высоких частотах.

В качестве примера на рис. 2 приведена принципиальная схема маломощного широкополосного усилителя, разработанного на основе использования перекрестных обратных связей [4].

В усилителе использованы транзисторы КТ3115А, работающие в стандартном режиме: ток в рабочей точке /к0 =5 мА; напряжение в рабочей точке £7кэо =5 В.

Технические характеристики усилителя:

– коэффициент усиления 21 дБ;

– полоса рабочих частот 0,01…2 ГГц;

– неравномерность амплитудно-частотной характеристики ±1,5 дБ;

– максимальное значение выходного напряжения не менее 0,1 В;

– сопротивление генератора и нагрузки 50 Ом. Выход

1Т4 КТ996Б-2

Д2 -1- яз -1- ябП Ю -1- /?9 -1- /?12 Я14

560 20 560[ 20 560 20 560

Л15 Ы СЮ.

X л

20 у 2-4 у

Рис. 4. Усилитель с выходным каскадом со сложением токов

В усилителе использованы транзисторы КТ996Б-2. Токи и напряжения в рабочих точках всех транзисторов выбраны равными: /ко=0,1 А; икэо=10 В.

Технические характеристики усилителя:

– коэффициент усиления 19 дБ;

– полоса рабочих частот 10… 1000 МГц;

– неравномерность АЧХ ±1,5 дБ;

– максимальное значение выходного напряжения, не менее 6,3 В;

– сопротивление генератора и нагрузки 50 Ом.

Для равномерного сложения токов выходных транзисторов VT3 и VTA в диапазоне рабочих частот в цепь эмиттера транзистора VT4 включен конденсатор СЮ. Поэтому с ростом частоты растет КСВН усилителя по выходу, достигая четырех на верхней граничной частоте.

Выходные каскады со сложением напряжений

Эквивалентная схема двухтранзисторного варианта выходного каскада со сложением напряжений приведена на рис. 5.

Rr VT\ VT2

Элементы С1, Д1 и С2, Д2 являются элементами цепей местных обратных связей транзисторов УТ1, УТ2 и обеспечивают реализацию требуемого коэффициента усиления по напряжению каждым из транзисторов. Выход

Рис. 6. Усилитель с выходным каскадом со сложением напряжений

Рассматриваемый усилитель является модификацией схемных решений усилителей, описанных в [10], прост в изготовлении и настройке и позволяет осуществлять управление его работой с помощью компьютера, благодаря подаче управляющих синхроимпульсов положительной полярности на вход 2. На рис. 7 приведена фотография внешнего вида усилителя, позволяющая судить об особенностях его конструктивной реализации.

Рис. 7. Фотография внешнего вида усилителя

Технические характеристики усилителя:

– полоса рабочих частот 25… 1000 МГц;

– максимальный уровень выходной мощности 2,2…2,8 Вт;

– коэффициент усиления 39 дБ;

– неравномерность амплитудно-частотной характеристики ±1,5 дБ;

– сопротивление генератора и нагрузки 50 Ом;

– потребляемый ток 1,44 А;

– напряжение питания +15…30 В;

– габаритные размеры 105x65x30 мм;

– время установления работоспособности усилителя с момента прихода управляющего синхроимпульса не более 30 мкс.

Таким образом, рассматриваемые схемные решения построения усилительных каскадов с использованием обратных связей просты в изготовлении и настройке, обладают высокими техническими характеристиками и могут быть рекомендованы для использования в массовом производстве.

Литература

1. Ежков Ю.А. Справочник по схемотехнике усилителей / Ю.А. Ежков. – 2-е изд. -М. : РадиоСофт, 2002. – 272 с.

2. Титов A.A. Упрощенный расчет широкополосного усилителя / A.A. Титов // Радиотехника. – 1979. – № 6. – С. 88-90.

3. Сверхширокополосные усилители на биполярных транзисторах / Б.И. Авдоченко [и др.] // Техника средств связи. Сер. Радиоизмерительная техника. – 1985. – Вып. 3. -С. 57-60.

4. Титов A.A. Широкополосные усилители с перекрестными обратными связями / A.A. Титов // Схемотехника. – 2005. – № 5. – С. 27-28.

5. Титов A.A. Транзисторные усилители мощности MB и ДМВ / A.A. Титов. – М. : СОЛОН-ПРЕСС, 2006. – 328 с.

6. Якушевич Г.Н. Широкополосный каскад со сложением выходных токов транзисторов / Г.Н. Якушевич, И.А. Мозгалев // Радиоэлектронные устройства СВЧ / под ред. A.A. Кузьмина. – Томск : Изд-во Том. ун-та, 1992. – С. 118-127.

7. Согласованный широкополосный усилитель / Ф.Г. Абрамов [и др.]// Приборы и техника эксперимента. – 1984. – № 2. – С. 111-112.

8. Патент на полезную модель 35491 РФ, МПК Н 03 F 3/189. Широкополосный усилитель / A.A. Титов, В.Н. Ильюшенко (РФ). – № 2 003 100 142/20; заявл. 04.01.2003; опубл. 10.01.2004. Бюл. № 1. – 2 с.

9. Бабак Л.И. Анализ широкополосного усилителя по схеме со сложением напряжений / Л.И. Бабак // Наносекундные и субнаносекундные усилители / под ред. И.А. Суслова. -Томск : Изд-во Том. ун-та, 1976. – С. 123-133.

10. Сверхширокополосные линейные усилители мощности / Д. Д. Алексеевский [и др.] / Приборы и техника эксперимента. – 1991. – № 2. – С. 109-111.

Титов Александр Анатольевич

Д-р техн. наук, профессор кафедры радиоэлектроники и защиты информации ТУСУРа

Тел.: (3822) 413-365

Эл. почта: [email protected]

А.А. Titov

The coordinated broadband intensifying cascades

Variants of construction of the coordinated broadband intensifying cascades with use of cross feedback and schemes of addition of the capacity given by several transistors are considered. Parities for calculation of values of elements of feedback and schemes of experimental breadboard models of amplifiers are resulted.

Широкополосный усилитель калибровки радиовещательных станций

”Аналоговые электронные устройства (АЭУ)”

 

 

 

 

 

Студент гр.148-3

_________Д.В. Коновалов

7.05.2001

Руководитель

доцент каф. РЗИ

_________А.А. Титов

_________

 

 

Томск 2001

РЕФЕРАТ

 

 

Объектом исследования в данной курсовой работе являются методы расчета усилительных каскадов на основе транзисторов.

Цель работы – приобрести практические навыки в расчете усилительных каскадов на примере решения конкретной задачи.

В процессе работы производился расчет различных элементов широкополосного усилителя.

Пояснительная записка выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 7.0.

 

 

 

 

 

Техническое задание

Исходные данные для проектирования широкополосного усилителя калибровки радиовещательных станций:

Диапазон частот: 0. 5¸ 50МГц.

Допустимые частотные искажения 2дБ.

Коэффициент усиления 30дБ.

Выходная мощность Р_вых.=20Вт.

Величина нагрузки R_н =50 Ом.

Сопротивление генератора R_Г = 50 Ом.

Диапазон рабочих температур: от 0 до +60 градусов Цельсия.

1 ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время усилители получили очень широкое распространение практически во всех сферах человеческой деятельности: в промышленности, в технике, в медицине, в музыке, на транспорте и во многих других. Усилители являются необходимым элементом любых систем связи, радиовещания, акустики, автоматики, измерений и управления.

При ремонте усилителей мощности, которые входят в состав радиовещательной станции, либо их поверке используется стандартная измерительная аппаратура с амплитудой выходного сигнала 1 вольт. Поэтому появляется необходимость усиления тестовых сигналов до амплитуды, обеспечивающей стандартный режим работы усилителя мощности радиовещательной станции. По-другому, такой усилитель называют усилителем раскачки, и к нему предъявляются следующие требования: обеспечение заданного уровня выходной мощности; широкополосность; повышенный коэффициент полезного действия; малый уровень нелинейных искажений. При проектировании такого усилителя необходимо использовать мощные биполярные транзисторы и межкаскадные корректирующие цепи, которые позволяют достичь требуемых параметров.

 

2 Определение числа каскадов

Число каскадов для любого усилителя выбирается исходя из того, какой коэффициент усиления должно обеспечивать заданное устройство. Для того чтобы обеспечить коэффициент усиления 30дБ необходимо соединить последовательно три усилительных каскада, так как одним каскадом невозможно достичь такого усиления, который может выдать примерно 10-12дБ.

3 Распределение искажения на ВЧ

Допустимые частотные искажения по заданию равны 2дБ. Исходя из числа усилительных каскадов найдем искажения приходящиеся на каждый каскад:

4 Расчет оконечного каскада

4. 1 Расчет рабочей точки

Для расчета рабочей точки найдем выходное напряжение, которое должен выдавать усилитель, воспользовавшись следующим соотношением:

1. Расчет рабочей точки при использовании активного сопротивления R_k в цепи

коллектора.

 

2. Расчет рабочей точки при использовании дросселя в цепи коллектора.

Схема каскада по переменному току приведена на рисунке 4.2.

Результаты выбора рабочей точки двумя способами приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1.

	Eп,(В)	Iко, (А)	Uкэо, (В)	Pрасс.,(Вт)	Pпотр.,(Вт)
С Rк	50.5	5	17.5	87.5	252.5
Без Rк	17.5	2.75	17.5	48.1	48.1

Из таблицы 4.1 видно, что для данного курсового задания целесообразно использовать дроссель в цепи коллектора.

Построим нагрузочные прямые, которые изображены на рисунке 4.4

Рисунок 4.4 – Нагрузочные прямые по переменному и постоянному току

4.2 Выбор транзистора

Из неравенства (4.10 ) определим значения допустимых параметров.

Исходя из полученных значений, выберем выходной транзистор КТ930Б с помощью справочника [2].

Транзистор имеет следующие допустимые параметры:

4.3 Расчет эквивалентных схем транзистора

4.3.1 Схема Джиаколетто

Многочисленные исследования показывают, что даже на умеренно высоких частотах транзистор не является безынерционным прибором. Свойства транзистора при малом сигнале в широком диапазоне частот удобно анализировать при помощи физических эквивалентных схем. Наиболее полные из них строятся на базе длинных линий и включают в себя ряд элементов с сосредоточенными параметрами. Наиболее распространенная эквивалентная схема- схема Джиаколетто, которая представлена на рисунке 4.5. Подробное

описание схемы можно найти [3].

Рисунок 4.5 – Схема Джиаколетто

Достоинство этой схемы заключается в следующем: схема Джиаколетто с достаточной для практических расчетов точностью отражает реальные свойства транзисторов на частотах f £ 0.5f_т ; при последовательном применении этой схемы и найденных с ее помощью Y– параметров транзистора достигается наибольшее единство теории ламповых и транзисторных усилителей.

Расчитаем элементы схемы, воспользовавшись справочными данными и приведенными ниже формулами.

где U¢ _кэо – справочное или паспортное значение напряжения;

4.3.2 Однонаправленная модель

Однонаправленная модель, так же как и схема Джиаколетто, является эквивалентной схемой замещения транзистора. Схема представляет собой высокочастотную модель, которая изображена на рисунке 4.6. Полное

описание однонаправленной модели можно найти в [4].

Рисунок 4.6 – Однонаправленная модель

Рассчитаем элементы схемы воспользовавшись справочными данными и приведенными ниже формулами.

4.4 Расчет схем термостабилизации

Выбор схемы обеспечения исходного режима транзисторного каскада тесным образом связан с температурной стабилизацией положения рабочей точки. Объясняется это следующим. Важной особенностью транзисторов является зависимость их вольт-амперных характеристик от температуры р-n переходов и, следовательно, от температуры внешней среды. Это явление нежелательно, так как температурные смещения статических характеристик обуславливают не только изменения усилительных параметров транзистора в рабочей точке, но и приводят к перемещению рабочей точки. Изменения в положении рабочей точки в свою очередь сопровождаются дальнейшим изменением усилительных параметров, так как последние зависят от режима. Таким образом, электрические показатели усилителя оказываются подверженными влиянию температуры и при неблагоприятных условиях могут существенным образом отклониться от нормы.

Для сохранения режима работы транзистора в условиях непостоянства температуры окружающей среды в схему каскада вводят специальные

элементы температурной стабилизации. Существует три вида температурной стабилизации: эмиттерная стабилизация, коллекторная стабилизация и активная коллекторная стабилизация.

4.4.1 Эмиттерная термостабилизация

Одной из распространенных схем с обратной связью, предназначенных для стабилизации режима, является схема с эмиттерной стабилизацией [5], которая изображена на рисунке 4.7.

Рисунок 4.7 – Схема эмиттерной термостабилизации

4.4.2 Коллекторная термостабилизация

Коллекторная стабилизация является простейшей и наиболее экономичной из всех схем термостабилизации. Стабилизация положения точки покоя осуществляется параллельной отрицательной обратной связью по напряжению, снимаемой с коллектора транзистора. Полное описание и работу схемы можно найти в книге [5]. Схема коллекторной стабилизации представлена на рисунке 4.8.

Рисунок 4.8 – Схема коллекторной термостабилизации

4.4.3 Активная коллекторная термостабилизация

В данном курсовом проекте использована активная коллекторная термостабилизация, которая является достаточно эффективной в мощных усилительных каскадах. Схема активной коллекторной термостабилизации изображена на рисунке 4.9.

Рисунок 4.9 – Схема активной коллекторной термостабилизации

VT1 – транзистор КТ814: b _о= 40, U_кэдоп.=20В, I_к =2.5А;

VT2 – транзистор КТ930Б.

Рассчитаем элементы схемы по следующим формулам:

4.5 Расчет корректирующих цепей

4.5.1 Выходная корректирующая цепь

Для передачи без потерь сигнала от одного каскада многокаскадного усилителя к другому используется последовательное соединение корректирующих цепей (КЦ) и усилительных элементов [6]. На рисунке 4.10 изображен пример построения такой схемы усилителя по переменному току.

Рисунок 4.10 Схема усилителя с корректирующими цепями

Расчеты входных, выходных и межкаскадных КЦ ведутся с использованием эквивалентной схемы замещения транзистора приведенной на рисунке 4.11. Для получения максимальной выходной мощности в заданной полосе частот необходимо реализовать ощущаемое сопротивление нагрузки для внутреннего генератора транзистора, равное постоянной величине во всем рабочем диапазоне частот. Это можно реализовать, включив выходную емкость транзистора в фильтр нижних частот, используемый в качестве выходной КЦ. Схема включения выходной КЦ приведена на рисунке 4.11.

Рисунок 4.11 – Схема выходной корректирующей цепи

Выходную корректирующую цепь можно рассчитать с использованием методики Фано, которая подробно описана в методическом пособии [6]. Зная С_вых и f_в можно рассчитать элементы L₁и C₁ .

4.5.2 Межкаскадная корректирующая цепь

Как упоминалось ранее, для передачи сигнала от одного каскада многокаскадного усилителя к другому, от источника сигнала на вход первого усилительного элемента и от выходной цепи последнего усилительного элемента в нагрузку применяют различные схемы, называемые межкаскадными корректирующими цепями (МКЦ). Эти схемы одновременно служат и для подачи питающих напряжений на электроды усилительных элементов, а также придания усилителю определенных свойств.

Существуем множество различных схем МКЦ, но в данном курсовом проекте используется межкаскадная корректирующая цепь третьего порядка, которая изображена на рисунке 4.12.

Межкаскадная корректирующая цепь третьего порядка обеспечивает достаточно хорошее согласование между усилительными элементами и способствует максимальной отдачи выходной мощности усилительного элемента в нагрузку.

Рисунок 4.12 – Каскад с межкаскадной корректирующей цепью

третьего порядка

В качестве усилительного элемента VT2 используется транзистор КТ930А.

Расчет межкаскадной корректирующей цепи третьего порядка производится по следующей методике.

В начале расчета определяют неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) приходящейся на каждый каскад. Затем из таблицы, которая находится в методическом пособии [6] по неравномерности АЧХ определяют коэффициенты а₁ , а₂,, а₃. После находят нормированные значения С_вых.н , L_вх.н и R_вх.н по следующим формулам:

Для нахождения нормированных значений С₁ , С₂ , L₁ рассчитывают следующие коэффициенты:

Рассчитаем межкаскадную корректирующую цепь между выходным и предоконечным каскадом. Для этого представим схему приведенную на рисунке 4.12 в виде эквивалентной схемы изображенной на рисунке 4.13.

Рассчитаем элементы МКЦ.

Значения выходных параметров транзистора КТ930А возьмем из пункта 5.2, где рассчитана эквивалентная схема этого транзистора.

КТ930А: C_вых.= 78.42 пФ;. R_вых.= 8.33 Ом.

Рисунок 4.13 – Эквивалентная схема каскада

Неравномерность АЧХ приходящейся на каждый каскад составляет 0.7дБ. Из таблицы находящейся в методическом пособии [6] коэффициенты а₁ , а₂,, а₃ будут равны:

5 Расчет предоконечного каскада

5.1 Расчет рабочей точки

5.2 Расчет эквивалентной схемы транзистора

В качестве эквивалентной схемы расчитаем однонаправленную модель транзистора.

Рассчитаем элементы схемы, воспользовавшись справочными данными и формулами приведенными в пункте 4.3.2.

Входную индуктивность определим по формуле 4.19.

Определим входное сопротивление по формуле (4.12), для этого найдем С_кпри напряжении U_кэ = 10В воспользовавшись формулой (4.11.)

5.3 Расчет схемы термостабилизации

В предоконечном каскаде используется схема активной коллекторной термостабилизации.

Рассчитаем элементы схемы воспользовавшись формулами приведенными в пункте 4.4.3 и рисунком 4.9.

Выберем напряжение U_R4=1В и расчитаем значение резистора R₄ по формуле (4.32).

5.4 Расчет межкаскадной корректирующей цепи

Расчитаем межкаскадную корректирующую цепь между входным и предоконечным каскадом. Эквивалентная схема изображена на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 – Эквивалентная схема каскада

В качестве усилительного элемента VT1 используется транзистор КТ916А.

Рассчитаем элементы МКЦ.

Значения выходных параметров транзистора КТ916А возьмем из пункта 6.2, где рассчитана эквивалентная схема этого транзистора.

Нагрузкой для предоконечного каскада является параллельное соединение R_вых. транзистора и R₁ .Где R₁– сопротивление, входящее в межкаскадную корректирующую цепь, рассчитанное в пункте 4.5.2.

6 Расчет входного каскада

6.1 Расчет рабочей точки

В качестве входного каскада используется транзистор КТ916А. Напряжение в рабочей точке будет равно:

Ток в рабочей точке изменяется в соответствии с коэффициентом усиления межкаскадной корректирующей цепи, которая рассчитана в пункте 5.4.

6.2 Расчет эквивалентной схемы транзистора

В качестве эквивалентной схемы расчитаем однонаправленную модель транзистора.

Рассчитаем элементы схемы, воспользовавшись справочными данными и формулами приведенными в пункте 4.3.2.

6.3 Расчет схемы термостабилизации

В входном каскаде используется схема активной коллекторной термостабилизации.

Рассчитаем элементы схемы воспользовавшись формулами приведенными в пункте 4.4.3 и рисунком 4.9.

6.4 Расчет входной корректирующей цепи

В качестве входной корректирующей цепи используется межкаскадная корректирующая цепь третьего порядка. Эквивалентная схема изображена на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 – Эквивалентная схема каскада

Рассчитаем элементы МКЦ.

Выходными параметрами в данном случае будут являться параметры генератора.

Свых=0;

Rвых=Rr=50 Ом

Значения входных параметров транзистора КТ916А возьмем из пункта 6.2.

КТ916А:

Нагрузкой для входного каскада является параллельное соединение R_вых. транзистора и R₁. Где R₁– сопротивление, входящее в межкаскадную корректирующую цепь, рассчитанное в пункте 5.4.

7 Расчет разделительных и блокировочных конденсаторов

Рассчитаем разделительные конденсаторы по следующей формуле:

(7.1)

где Y_н – искажения приходящиеся на каждый конденсатор;

R₁ – выходное сопротивление транзистора;

R₂ – сопротивление нагрузки;

В нашем случае число разделительных конденсаторов будет равно четырем. Расчитаем разделительные конденсаторы С₁ , С₆ , С₁₁ , С₁₆ , которые изображены на принципиальной схеме (см. Приложение А). Искажения, приходящиеся на каждый конденсатор, будут равны:

Тогда искажения в области низких частот найдем по формуле:

Найдем значение конденсаторов С₁ , С₆ , С₁₁ , С₁₆ по формуле (7.1).

Блокировочные конденсаторы С₄ , С₉ , С₁₄ , определим из следующего условия:

(7.2)

где R – это сопротивление R₂ в схеме активной коллекторной термостабилизации.

8 Заключение

В результате работы был рассчитан усилитель, который имеет следующие параметры:

1.Рабочая полоса частот 0.5 – 50МГц.

2.Допустимые частотные искажения 2дБ.

3.Коэффициент усиления 44дБ.

4.Питание Е_п =20В.

5.Выходная мощность Р_вых.=20Вт.

Усилитель имеет запас по усилению 14дБ, это необходимо для того, чтобы в случае ухудшения параметров отдельных элементов коэффициент передачи усилителя не опускался ниже заданного уровня.

Список использованных источников

1 Проектирование радиопередающих устройств./ Под ред. О.В. Алексеева. – М.: Радио и связь, 1987.- 392с.

2 Полупроводниковые приборы: транзисторы. Справочник / Под ред. Горюнов Н.Н. – 2-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1985-903с.

3 Горбань Б.Г. Широкополосные усилители на транзисторах. – М.: Энергия, 1975.-248с.

4 Титов А.А., Бабан Л.И., Черкашин М.В. Расчет межкаскадной согласующей цепи транзисторного полосового усилителя мощности // Электронная техника СЕР, СВЧ – техника. – 2000. – вып. 1(475).

5 Цыкин Г.С. Усилительные устройства.-М.: Связь, 1971.-367с.

6 Титов А.А. Расчет корректирующих цепей широкополосных усилительных каскадов на биполярных транзисторах, http://referat.ru/download/ref-2764.zip.

7 Красько А.С. Проектирование аналоговых электронных устройств. – Томск: ТУСУР, 2000.-29с.

Приложение А

Принципиальная схема представлена на стр. 41.

Перечень элементов приведен на стр. 42,43.

					РТФ КП 468740.001 ПЗ
					ШИРОКОПОЛОСНЫЙ	Лит			Масса		Масштаб
Изм	Лист	Nдокум.	Подп.	Дата	УСИЛИТЕЛЬ ШИРОКОПОЛОСНЫЙ
Выполнил		Коновалов			КАЛИБРОВКИ
Проверил		Титов			РАДИОВЕЩАТЕЛЬНЫХ СТАНЦИЙ
					СТАНЦИЙ	Лист				Листов
						ТУСУР РТФ
					Принципиальная	Кафедра РЗИ
					Схема	гр. 148-3

Поз. Обозна- Чение

Наименование

Кол.

Примечание

Транзисторы

VT1

КТ916А

1

VT2

КТ814

1

VT3

КТ930А

1

VT4

КТ814

1

VT5

КТ930Б

1

VT6

КТ814

1

Конденсаторы

С1

КД-2-3.5нФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С2

КД-2-150пФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С3

КД-2-91пФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С4

КД-2-1.6нФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С5

КД-2-470нФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С6

КД-2-5.1нФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С7

КД-2-270пФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С8

КД-2-130пФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С9

КД-2-6.2нФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С10

КД-2-2мкФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С11

КД-2-6.8нФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С12

КД-2-820пФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С13

КД-2-430пФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С14

КД-2-22нФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С15

КД-2-9.1мкФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С16

КД-2-82нФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

С17

КД-2-160пФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ

1

Трансформаторы

Тр1

Трансформатор

1

РТФ КП 468740.001 ПЗ

ШИРОКОПОЛОСНЫЙ

Лит

Масса

Масштаб

Изм

Лист

Nдокум.

Подп.

Дата

УСИЛИТЕЛЬ

Выполнил

Коновалов

КАЛИБРОВКИ

Провер.

Титов

РАДИОВЕЩАТЕЛЬНЫХ СТАНЦИЙ

СТАНЦИЙ

Лист

Листов

ТУСУР РТФ

Перечень элементов

Кафедра РЗИ

гр. 148-3

 

Поз. Обозна- Чение

Наименование

Кол.

Примечание

Катушки индуктивности

L1

Индуктивность 82нГн ± 5%

1

L2

Индуктивность 620мкГн ± 5%

1

L3

Индуктивность 39нГн ± 5%

1

L4

Индуктивность 470мкГн ± 5%

1

L5, L7

Индуктивность 11нГн ± 5%

2

L6

Индуктивность 20мкГн ± 5%

1

Резисторы

R1

МЛТ – 0.125 – 200 Ом ± 10% ГОСТ7113-77

1

R2

МЛТ – 0.125 – 2.2 кОм ± 10% ГОСТ7113-77

1

R3

МЛТ – 0.125 – 18 кОм ± 10% ГОСТ7113-77

1

R4

МЛТ – 0.125 – 1.8 кОм ± 10% ГОСТ7113-77

1

R5

МЛТ – 0.125 – 7.5 Ом ± 10% ГОСТ7113-77

1

R6

МЛТ – 0.125 – 160 Ом ± 10% ГОСТ7113-77

1

R7

МЛТ – 0.125 – 620 Ом ± 10% ГОСТ7113-77

1

R8

МЛТ – 0.125 – 5.1 кОм ± 10% ГОСТ7113-77

1

R9

МЛТ – 0.125 – 510 Ом ± 10% ГОСТ7113-77

1

R10

МЛТ – 0.125 – 1.8 Ом ± 10% ГОСТ7113-77

1

R11

МЛТ – 0.125 – 130 Ом ± 10% ГОСТ7113-77

1

R12

МЛТ – 0.125 – 150 Ом ± 10% ГОСТ7113-77

1

R13

МЛТ – 0.125 – 1.3 кОм ± 10% ГОСТ7113-77

1

R14

МЛТ – 0.125 – 130 Ом ± 10% ГОСТ7113-77

1

R15

МЛТ – 0.125 – 1 Ом ± 10% ГОСТ7113-77

1

РТФ КП 468740.001 ПЗ

ШИРОКОПОЛОСНЫЙ

Лит

Масса

Масштаб

Изм

Лист

Nдокум.

Подп.

Дата

УСИЛИТЕЛЬ

Выполнил

Коновалов

кАЛИБРОВКИ

Провер.

Титов

РАДИОВЕЩАТЕЛЬНЫХ СТАНЦИЙ

СТАНЦИЙ

Лист

Листов

ТУСУР РТФ

Перечень элементов

Кафедра РЗИ

гр. 148-3

Дата добавления: 08.08.2001

широкополосных усилителей

НОВИНКА! ‣ – Пакеты электронных компонентов Amazon. Посетите страницу Amazon Electronic Component Packs.

Что такое широкополосные усилители?

Широкополосные усилители – это усилители, которые воспроизводят широкий диапазон сигналов без значительных потерь во всей полосе пропускания. Типичный широкополосный усилитель представляет собой головной усилитель мачты, установленный на телевизионной мачте и предназначенный не только для усиления ТВ-сигналов в диапазонах УКВ и УВЧ, но и для обеспечения низкого коэффициента шума.Не все широкополосные усилители имеют такую ​​ширину, поэтому мы рассмотрим здесь несколько примеров.

Первое, что я искренне рекомендую вам сделать, это купить этот отличный справочник через мою партнерскую программу Amazon. Введение в радиочастотный дизайн – Уэс Хейворд W7ZOI – настоятельно рекомендуется . Мягкая обложка и издательство ARRL – доставка от 3 до 5 недель. Уэс Хейворд, вероятно, научил меня 30% того, что я знаю в электронике – даже лучшая причина.

Почему я лично настоятельно рекомендую эту книгу? Уэс Хейворд – самый талантливый дизайнер из всех, кого я знаю, и его очень уважают как «гуру», и я нелегко даю серьезные рекомендации.По цене (30 долларов США) это буквально самое дешевое вложение, которое вы когда-либо сделаете в свое образование в области электроники – поверьте мне, даже если вы не особенно интересуетесь радиочастотным дизайном, вы узнаете много основных принципов, которые универсальны для электроники. . И вы напишете мне и поблагодарите за оказанную нам услугу.

Широкополосные усилители могут быть спроектированы как с широкополосными трансформаторами, так и без них. Типичный пример без широкополосных трансформаторов показан на рисунке 1 ниже.

Рисунок 1. – буферный усилитель ВЧ с шунтирующей обратной связью

Теперь здесь происходят очень интересные вещи. Во-первых, усилитель является широкополосным по своей природе, и ширина полосы будет функцией используемых транзисторов. Мы бы не приняли здесь выражение «широкая полоса» слишком буквально. Конечно, можно ожидать, что полоса пропускания в несколько МГц будет сосредоточена, скажем, около 20 МГц. Не совсем усилитель для телевизионной мачты, но он определенно неплохо работал бы на низких частотах, вплоть до звука.

ВЧ буферный усилитель с шунтовой обратной связью

Во-вторых, входное сопротивление определяется резистором R1, в то время как выходное сопротивление изначально, вероятно, составляет около R5.В-третьих, коэффициент усиления по напряжению определяется отношением R3 резистора обратной связи Rfb, R3 к R1, входного резистора. В этом случае от любого усилителя требуется 5K6 / 1K или типичное усиление по напряжению 5,6 или 15 дБ. Если вы не можете понять «типичное усиление по напряжению 5,6 или 15 дБ», посмотрите на децибелы для дальнейшего объяснения.

“Завершено Справочник техника РФ “ – автор Коттер У. Сэйр

С задней стороны обложки Это руководство для новичков в области радиосвязи или беспроводной связи, студентов, опытных техников или радиолюбителей! Несмотря на то, что эта книга предназначена для людей с опытом работы в электронике, эта книга предоставляет читателю ценную информацию о фундаментальных и передовых концепциях, важных для изучения и применения беспроводной радиосвязи.В этом втором издании Полного RF Все главы Справочника техника были расширены, дополнены и / или обновлено …. ЗАКАЗАТЬ СЕЙЧАС! – ОТ AMAZON

Как работает буферный усилитель ВЧ

Ну, как же все эти странности возникают в буферном усилителе ВЧ с шунтовой обратной связью? Если вы изучили основы «малосигнальных транзисторов», вы бы знали, что база Q1 должна быть на 0,7 В (хотя иногда мы используем 0,65 В – все зависит от того, в какой школе вы учились )

Так где же это 0.7В откуда взяться? Не может пройти через R1, потому что впереди есть блокирующий конденсатор. Как насчет R2? Да, но как? Он питается током, протекающим в R3, равным 0,7 мА, и это по закону Ома (опять же) вызывает падение напряжения на R3 на 3,92 В. Базовый ток Q1 достаточно мал, чтобы им можно было пренебречь.

Отсюда следует, что напряжение на эмиттере Q2 должно быть 0,7 В + 3,92 В = 4,62 В, и если это так, то база Q2 должна быть равна этой цифре плюс его базовое смещение 0,7 В или 5.32 В, и это тоже напряжение коллектора Q1.

Давайте подадим на этот маленький широкополосный усилитель сигнал около 50 мВ среднеквадратичного значения (70 мВ пик или 140 мВ пик-пик), и на входе будет с нуля до 70 мВ, тогда ток, протекающий в R1, будет расти и, как правило, течет в базу. Q1 и, таким образом, вызывает падение напряжения коллектора Q1. Это, в свою очередь, вызывает симпатическое изменение эмиттерного напряжения Q2, а также вызывает аналогичное уменьшение тока, протекающего в Rfb R3.

Этот процесс продолжается, так что база Q1 остается постоянно равной 0.7В. Эффект заключается в том, что ток, протекающий через R1, заменяет ток, протекающий в R3, и эта постоянная 0,7 В на базе Q1 сохраняется. Из-за этого постоянного значения входное базовое сопротивление Q1 почти равно нулю, а входное сопротивление широкополосного усилителя аппроксимируется входным резистором R1, который «хорошо определен».

Не вдаваясь в математику, можно показать, что усиление по напряжению определяется исключительно отношением R3 к R1, а не характеристиками транзистора.Кроме того, на усилитель могут быть помещены значительные нагрузки, потому что независимо от выхода, вход всегда настраивается на 0,7 В. Конечно, есть ограничения, но шунтирующая обратная связь снижает выходное сопротивление. Короче говоря, для нескольких дополнительных компонентов у нас есть почти «идеальный» усилитель.

Широкополосный радиочастотный усилитель с вырождением эмиттера, шунтирующая обратная связь

В учебном курсе по вырождению эмиттера мы улучшили производительность, разделив эмиттерный резистор на два резистора и обойдя только один для переменного или радиочастотного.

Теперь, если вы обеспечите обратную связь синфазно , вы получите осциллятор. Что происходит в этом случае, так это то, что часть энергии на выходе возвращается на , прибавляем ко входу, так что мы получаем устойчивые колебания или эффект маховика.

Это определенно НЕ цель. Мы хотим сделать прямо противоположное.

Мы возьмем часть выходного сигнала , сдвинутого по фазе , так что вычитает из входного. Это называется отрицательной обратной связью.Это огромное подспорье для стабильности. Это все к нашей цели – линейному усилителю.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДРУГОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ – обратная связь по шунту в сочетании с вырождением эмиттера.

Как это достигается. Довольно легко! Шунтирующая обратная связь достигается добавлением одного резистора и конденсатора между коллектором и базой нашего транзистора. Посмотрите на рисунок 2 ниже, который представляет собой просто рисунок 1 из руководства по дегенерации эмиттера с этим украшением. Для этого упражнения я собираюсь перейти к р.ф.приложения и замените резистор R4 на дроссель, он вполне может быть трансформатором.

Рисунок 2. – ВЧ буферный усилитель с шунтирующей обратной связью и схемой вырождения эмиттера.

Давайте посмотрим на дроссель RFC. Что это дает нам ?. Любая катушка индуктивности сопротивляется или противодействует изменению протекающего в ней тока. Это имеет эффект сброса любой r.f. напряжение через конденсатор связи C3.

А еще лучше заменим наш RFC широкополосным преобразователем.Во многих приложениях нам нужна большая полоса пропускания, и поскольку наш широкополосный усилитель может подвергаться сильным внутриполосным сигналам, необходимо смещать наш усилитель до достаточно высокого постоянного тока коллектора. Мы видели специализированные примеры, когда этот постоянный ток превышает 100 мА! В этом приложении мы сделаем смещение для скромного постоянного тока 10 мА.

Рисунок 3. – широкополосный ВЧ усилитель с шунтирующей обратной связью и вырождением эмиттера.

Если вы обратили внимание в руководстве на усилители малых сигналов, вы бы знали, что я хотел бы смещать базу транзистора примерно на 25% от Vcc, а для источника питания 12 В это примерно 3 В, и поскольку выходной ток Ic будет 10 мА, мы нужно что-то около одной десятой этого (1 мА) в качестве базового тока.Из этого следует, что для тока базы 1 мА, резисторы базы будут составлять около 12 кОм и в соотношении примерно 3 кОм и 9 кОм. Давайте пока сделаем R2 3K3, а вместе взятые R1 и Rfb составят 8K7.

Если напряжение базы составляет 3 В, то напряжение эмиттера составляет 2,3 В. nes pas? При напряжении эмиттера 2,3 В и токе коллектора 10 мА, протекающем через R3a и R3b, они должны составлять 230 Ом.

А теперь “изящный” трюк. Если вы извлечете квадратный корень из R3a, умноженное на Rfb резистора эмиттера без обхода резистора обратной связи, вы получите близкое приближение к входному сопротивлению! Да, прочтите это еще раз.

Итак, для входного сопротивления 50 Ом R3a * Rfb = 2500. Давайте посмотрим на некоторые стандартные значения резисторов. Если бы Rfb было сделано 510 Ом (или использовалось два резистора 1K параллельно), нам нужно 5 Ом для R3a. Если вы не можете получить 5,1 Ом (это 5R1), используйте резистор 4,7 (4R7) Ом. Вы можете использовать 220 Ом для R3b.

Для R2 мы использовали 3K3, сделайте R1 8K2 с Rfb, конечно, равным 500 Ом. Все, что осталось, – это широкополосный выходной трансформатор.

Широкополосный выходной трансформатор этого типа обычно просто наматывается на ферритовый тороид с реактивным сопротивлением, в 4–5 раз превышающим номинальное полное сопротивление первичной нагрузки на самой низкой интересующей частоте.В этом приложении наш трансформатор представляет собой вариант передачи импеданса 4: 1. Это означает, что T1 преобразует 200 Ом в 50 Ом. Из этого следует, что для реактивного сопротивления, скажем, 800 Ом на частоте 2 МГц нам потребуется индуктивность около 63 мкГн.

Этого легко добиться с помощью 30 бифилярных витков тороида FT-50-61. Теперь бифиляр означает просто взять два одинаковых отрезка обмоточного провода, растянуть провода, зажав один конец в тисках и осторожно потянув. Затем вам нужно скрутить провода по всей длине, пока не получите один виток на дюйм.Если у вас есть ручная дрель, согните гвоздь в форме крючка, привяжите к нему другой конец проволоки и зажмите его в патрон ручной дрели. Сохраняя натяжение, аккуратно скручиваем провода.

Скрутив провода нужно намотать витки через тороид. Снова посмотрев на рисунок 3, обратите внимание на две коричневые точки на трансформаторе. Они указывают на две стартовые проволоки, возможно, это были концы, которые вы вставили в патрон ручной дрели. Чрезвычайно важно соблюдать эту полярность или фазировку, иначе это не сработает.

Также особо обратите внимание на соединение коллектора транзистора с трансформатором. Он НЕ подключается к выходной линии. Все перекрестные соединения обозначаются каплями ОК?

Теперь любому приличному широкополосному усилителю нужен качественный транзистор. Тот, что указал 2N5179, имеет Ft около 1 ГГц. Всегда выбирайте транзистор с Ft, по крайней мере, в 10 раз превышающим ожидаемую максимальную частоту, а рейтинг Ic находится в пределах ожидаемых токов. Также обратите внимание, что для некоторых приложений с более высоким током часто требуется радиатор.

Наконец, верхний предел частоты в широкополосном усилителе часто определяется длиной провода, фактически используемого в трансформаторе. Он начинает приближаться к значительной части длины волны верхнего предела частоты.

Google Пользовательский поиск

Есть вопросы по этой теме?

Если вы занимаетесь электроникой, подумайте о том, чтобы присоединиться к нашей группе новостей “Электроника Вопросы и ответы”, чтобы задать там свой вопрос, а также поделиться своими тернистыми вопросами и ответами.Помогите своим коллегам !.

Абсолютно самый быстрый способ получить ответ на свой вопрос, и да, я DO читал большинство сообщений.

Это группа взаимопомощи с очень профессиональной атмосферой. Я ничего не узнал. Это отличный обучающий ресурс как для скрытых, так и для активных участников.

ТЕМЫ ПО ШИРОКОПОЛОСНЫМ УСИЛИТЕЛЯМ

буферные усилители

излучатель-вырождение

отрицательный отзыв

усилители малых сигналов

присоединяйтесь к нашей “дискуссионной группе по электронике”

Ссылка на эту страницу

НОВИНКА! – Как перейти по прямой ссылке на эту страницу

Хотите создать ссылку на мою страницу со своего сайта? Нет ничего проще.Знания HTML не требуются; даже технофобы могут это сделать. Все, что вам нужно сделать, это скопировать и вставить следующий код. Все ссылки приветствуются; Искренне благодарю вас за вашу поддержку.

Скопируйте и вставьте следующий код для текстовой ссылки :

<а href = "https://www.electronics-tutorials.com/amplifiers/broad-band-amplifiers.htm" target = "_ top"> посетите страницу широкополосных усилителей VK2TIP

, и он должен выглядеть так:
посетите широкополосные усилители VK2TIP Страница

ВЫ ЗДЕСЬ: ГЛАВНАЯ> УСИЛИТЕЛИ> ШИРОКОПОЛОСНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

автор Ян К.Purdie, VK2TIP сайта www.electronics-tutorials.com заявляет о моральном праве на быть идентифицированным как автор этого веб-сайта и всего его содержания. Copyright © 2000, все права защищены. См. Копирование и ссылки. Эти электронные учебные пособия предназначены для индивидуального частного использования, и автор не несет никакой ответственности за применение, использование, неправильное использование любого из этих проектов или учебных пособий по электронике, которое может привести к прямому или косвенному ущербу или убыткам, связанным с этими проектами или учебными пособиями. .Все материалы предоставляются для бесплатного частного и общественного использования.
Коммерческое использование запрещено без предварительного письменного разрешения www.electronics-tutorials.com.

---

Авторские права © 2000, все права защищены. URL – https://www.electronics-tutorials.com/amplifiers/broad-band-amplifiers.htm

Обновлено 15 мая 2000 г.

Связаться с ВК2ТИП

Широкополосный усилитель

– обзор

6.09.9.3 Полупроводниковые оптические усилители

Для достижения эффективных полностью оптических систем связи требуется разработка мощных широкополосных усилителей, которые, помимо линейного усиления, также способны к высокоскоростной регенерации сигнала и преобразование длины волны.Для этого были разработаны различные усилители, охватывающие полосы пропускания за пределами диапазона стандартного волоконно-оптического усилителя, легированного эрбием (EDFA), в том числе волоконно-рамановские усилители, оптоволоконные усилители, легированные празеодимом (Pr) и тулием (Tm). , EDFA на основе теллуридов и SOA (см. ссылки в Akiyama et al. , 2007). Среди них большой интерес представляют SOA, поскольку они напрямую применимы на 1,3 мкм, имеют низкую стоимость, небольшие размеры и, благодаря возможности встраивания в существующие ограничивающие структуры, легко интегрируются в сети связи.

SOA очень похож на полупроводниковый лазер в том смысле, что он состоит из усиливающей среды активного слоя, зажатой внутри других полупроводниковых слоев для обеспечения электрического и оптического ограничения, главное отличие состоит в том, что здесь нет зеркал – вместо этого грани являются просветляющими (AR ) покрыт и наклонен для уменьшения отражения и подавления генерации.

Усиление импульсного потока данных без эффекта шаблона имеет большое значение для высокоскоростной оптической связи и оптической обработки.Когда последовательность импульсов проходит через SOA, плотность несущих уменьшается во время прохождения импульса, а затем восстанавливается между импульсами. Эффекты структуры становятся значительными, когда время между импульсами становится сравнимым или короче, чем время жизни межзонной рекомбинации несущих, так что плотность несущих и, следовательно, усиление не могут полностью восстановиться между импульсами. Тогда усиление любого данного импульса зависит от предыстории или шаблона в последовательности импульсов, поступающих в SOA.

Усиление без эффектов структуры возможно в объемных, QW и QD SOA при условии, что достигнута почти полная инверсия.ПЭС неоднородно уширенного материала квантовых точек, где имеется только несколько состояний при каждом энергетическом разбросе в широком диапазоне энергий, идеальна для SOA, поскольку инверсия может быть достигнута при низкой плотности тока накачки в широком диапазоне длин волн, что дает спектры усиления, как показано в Рисунок 6 . Для достаточно больших плотностей несущих линейное усиление остается примерно постоянным при максимальном значении. В этом режиме динамика усиления определяется временем, в течение которого носители повторно заселяют энергетические уровни основного состояния с верхних населенных уровней.Для устройств с квантовыми точками со сверхбыстрой динамикой восстановления усиления это время, как было экспериментально обнаружено, составляет от сотен фемтосекунд до десятков пикосекунд по сравнению с временем восстановления носителей в сотни пикосекунд для квантовых ям или объемных SOA.

Коэффициент нелинейного усиления, который описывает изменение распределения носителей в неоднородно уширенном ансамбле квантовых точек и смачивающем слое из-за вынужденной рекомбинации носителей, зависит от сечения взаимодействия носителей с фотонами.Для квантовых точек это меньше, чем для квантовых ям и объемных материалов из-за меньшего перекрытия волновых функций электронов и дырок. Хотя это приводит к более низкому усилению режима, это также приводит к более низкому насыщению усиления и более высокой скорости передачи данных, при которой возможно усиление последовательностей импульсов без эффектов формирования паттерна. Максимальную скорость передачи данных также можно увеличить, увеличив плотность тока накачки. Было предсказано, что QD SOA должны обеспечивать усиление последовательностей импульсов со скоростью передачи данных не менее 150–200 Гбит / с ^-1 без значительного формирования паттернов.Напротив, объемные SOA и SOA на основе QW достигают максимальной скорости передачи данных без эффектов шаблона, как правило, 35–40 Гбит / с ^-1 .

SOA на основе материала QD было показано (Усков и др. , 2003), чтобы быть эффективными для демультиплексирования последовательностей импульсов данных с использованием модуляции перекрестного усиления (XGM), а также для обеспечения преобразования длины волны потока данных путем применения четырех -волновое смешение (FWM). Akiyama et al. (2002) обнаружил, что эффективность преобразования длины волны в более длинные волны, в частности, была значительно улучшена за счет использования квантовых точек в активном слое и устранена асимметрия между направлениями преобразования длины волны.

КТ ПОУ на основе GaAs были разработаны Sugawara et al. На 1,3 мкм и 1,4–1,6 мкм на InP. (2005). Были продемонстрированы расширенная широкополосная способность, низкий уровень шума, высокое усиление мощности насыщения и высокоскоростной отклик усиления без эффектов структуры на частотах 10–40 ГГц (Sugawara et al. (2005) и ссылки в нем). Выходная мощность без искажений до 23 дБмВт, самая высокая среди всех SOA, была зарегистрирована для SOA на основе QD (Akiyama et al., 2007).

Как обсуждалось в разделе 6.09.5, включение легирования с p-модуляцией в активную область лазера на КТ увеличивает максимальное модальное усиление и улучшает дифференциальное усиление. Поскольку значение насыщенного усиления увеличивается, спектр усиления остается достаточно симметричным до более высоких значений усиления, что приводит к уменьшению коэффициента увеличения ширины линии. Как описано выше, частотная характеристика имеет первостепенное значение для SOA. Однако, по крайней мере, некоторые измерения показывают, что при одинаковом модальном усилении восстановление усиления происходит медленнее для образца с p-легированием, чем для нелегированного (Dommers et al., 2007; Cesari et al. , 2007). Это согласуется с тем, что восстановление усиления связано с резервуаром электронов в вышележащих точечных состояниях и состояниях смачивающего слоя, которые, как описано в разделах 6.09.5 и 6.09.6, уменьшаются, поскольку р-легирование снижает вероятность заселенность электронных состояний при заданном значении усиления.

Остающейся ключевой проблемой SOA является нечувствительность к поляризации, которая необходима для уменьшения колебаний выходной мощности из-за случайно поляризованных оптических входных сигналов.Как описано в разделе 6.09.5, использование квантовых точек изотропной формы (столбчатых) может увеличить компонент усиления TM, который в значительной степени отсутствует в квантовых точках SK. Используя комбинацию соотношения сторон точки и относительного содержания индия в столбчатой ​​точке и окружающем материале (смачивающий слой), относительный отклик TE и TM был изменен до такой степени, что усиление TM может доминировать (Li et al. , 2008) . Yasuoka et al. (2008) использовал металлоорганическую парофазную эпитаксию (MOVPE) для получения столбчатых точек на подложках InP, образованных слоями InAs, окруженными барьерными слоями InGaAsP.Чтобы можно было наложить до 22 слоев без потери качества, в боковые барьеры была внесена деформация растяжения, чтобы компенсировать деформацию, вызванную точками InAs. Ясуока продемонстрировал усиление с преобладанием ТМ на длине волны 1,5 мкм и показал, что управление поляризационной зависимостью оптического усиления возможно путем изменения высоты и растягивающего барьера столбчатых квантовых точек.

Какие бывают типы ВЧ-усилителей?

На первый взгляд вы можете заметить, что существует много различных типов ВЧ-усилителей, и иногда бывает сложно различить каждый из них.Это делает выбор типа усилителя РЧ очень сложной задачей.

Большинство ВЧ-усилителей возникло из-за спецификаций распространенных трансиверов, передатчиков, радаров, схем модуляции и типологий системного уровня. Справедливо сказать, что все эти спецификации временами сбивают с толку. Эта статья призвана разрешить эту путаницу и предоставить вам информацию о назначении этих усилителей и их применении. Итак, приступим:

Типы усилителей

Широкополосные усилители

Широкополосные или широкополосные усилители предназначены для обеспечения умеренного усиления передачи в более широких полосах частот при низком уровне шума.Эти усилители в основном используются в цепи приемника на входе антенны, где нет требований к малошумящим усилителям.

Усилители с блоком усиления

Усилители с блоком усиления аналогичны широкополосным усилителям, за некоторыми исключениями. Они имеют больший коэффициент усиления, чем широкополосные усилители, и не рассчитаны на низкий уровень шума. Усилители с блоком усиления можно использовать для передатчиков ПЧ, РЧ и СВЧ. Также сюда входят модели с узкой или широкой полосой пропускания.Это зависит от типа приложений, для которых они предназначены.

Логарифмические усилители

Логарифмические усилители – это усилитель, который обеспечивает большую кривую усиления, где выходной сигнал является натуральным логарифмом входного напряжения. Этот тип усилителя требуется для приложений, которые определяют такие требования.

Усилители с переменным усилением

Усилители с регулируемым усилением – это усилители, которые обеспечивают регулируемое, а зачастую и программируемое усиление.Они имеют встроенные схемы переменного усиления или регулируемые аттенюаторы, в зависимости от приложения, для обеспечения такого усиления. Они используются в основном для управления замкнутым контуром для поддержания постоянного уровня мощности сигнала.

Малошумящие усилители

Малошумящие усилители используют ту часть конструкции передатчика или приемника, где маломощный сигнал необходимо усилить до рабочего уровня мощности, без внесения значительного шума или фазового шума. Это может быть выход генератора, который усиливает сигнал для управления микшером, или вход антенны для увеличения мощности сигнала, который легко обрабатывается демодуляцией или оцифровкой валюты.

Коаксиальные и волноводные усилители мощности

В передающих ВЧ передатчиках усилители мощности считаются «рабочими лошадками», которые преобразуют сигналы меньшей мощности от коммуникационного и радарного оборудования в мощные передачи, передаваемые через антенну. Целью усилителя мощности является увеличение цифрового усиления сигнала до более высокого уровня мощности без снижения качества сигнала. Как правило, это сложная задача, требующая множества компромиссов, и некоторые усилители мощности могут быть оптимизированы для параметров, которые подходят для импульсного радара, радара непрерывного действия, систем цифровой связи или любого приложения, для которого они требуются.

Усилители мощности также справляются с работой с различными типами нагрузок, некоторые из которых могут вызывать разрушительные отражения. Следовательно, конструкции усилителей мощности обычно включают в себя защитные схемы. Если уровень мощности или рабочая частота достаточно высоки, усилители мощности могут использовать коаксиальные разъемы или даже волноводные разъемы.

Линейные усилители

Линейный усилитель – это тип ВЧ-усилителя мощности, который специально разработан для обеспечения высококачественных линейных характеристик при сохранении пропорциональной линейной зависимости входов и выходов.Линейные усилители предназначены для оптимизации линейности по сравнению с другими конструктивными соображениями, особенно в различных условиях нагрузки. Они используются в основном для передатчиков и испытательного оборудования, когда требуется более высокая линейная мощность.

Двунаправленные усилители

Двунаправленные усилители представляют собой комбинированную форму передатчика и приемника, предназначенную исключительно для работы в качестве промежуточного узла, принимающего слабые сигналы и усиления его для повторной передачи в удаленном месте.В основном двунаправленные усилители используются для расширения сетей связи в удаленных местах без необходимости установки дополнительных линий передачи для усиления сигнала. Его также можно использовать для покрытия сухопутных территорий или использовать вместе с коаксиальными сборочными линиями для распространения сигналов на несколько расстояний или в пределах объектов. Двунаправленные усилители требуют хороших характеристик и малошумящих усилителей. Он смоделирован для работы с цифровыми коммуникациями высокого уровня, чтобы гарантировать максимальную мощность сигнала в точке назначения.

Усилители Hi-Rel

Усилители Hi-Rel – это класс усилителей, которые соответствуют или превосходят более высокие стандарты надежности или ожидания, обычно используемые для использования в автомобильной, аэрокосмической, космической или военной промышленности. Эти усилители из-за их специализированного использования часто обладают большей устойчивостью, чем их стандартные аналоги. У них также есть рейтинги, которые включают вероятный срок службы усилителя в различных условиях эксплуатации.

Теперь, когда мы представили вам обзор типов усилителей, пора перейти к обсуждению усилителей промышленного уровня.

Промышленные усилители

Усилители пикосотовых ячеек

Усилители пикосотовых ячеек, которые лучше всего подходят для SM, EDGE, LTE и CDMA, включают модели с частотой 750 МГц, 760 МГц, 850 МГц, 900 МГц, 1800 МГц, 1900 МГц и 2100 МГц. Модели разделены на различные диапазоны, обеспечивающие мощность от 15 до 30 Вт.

Эти усилители обеспечивают мощность передачи для восходящей линии связи и усиление RX для частот нисходящей линии связи мобильной базовой станции. Агрегаты подключаются непосредственно к носителю.Компактный размер и простота установки делают их наиболее подходящими для использования при быстром развертывании небольших и микросотовых базовых операций. Усилитель пикосоты может найти применение в удаленных / изолированных местах, на море и в авиации, в общественных местах, пострадавших от стихийных бедствий районах, в сельской местности, а также в нефтегазовой сфере.

Усилители работают в дуплексном режиме, обеспечивая бесперебойную передачу голоса и данных. Линия продуктов монтируется на однополюсной опоре, полностью кондиционируется, имеет водонепроницаемые подключения к электросети.Усилитель имеет два входа: один для частоты восходящего канала, а другой – для частоты нисходящего канала.

Двунаправленные усилители

Промышленные двунаправленные усилители бывают разных форм и размеров. Обычно это погодоустойчивые усилители, которые можно использовать во всех наружных применениях. Они доступны в версии для печатных плат для OEM-клиентов для следующих частот: 300-500, 700, 900, 1300, 2400, 3500, 4400-5000 и 5700-5800. Лучше всего подходит для небольших домов с ограниченным пространством.Основные характеристики этих двунаправленных усилителей следующие:

1. Они обеспечивают более высокий коэффициент передачи с помощью новейшего транзистора на основе арсенида галлия. Это приводит к очень линейному усилению.
2. Поддерживая очень низкий уровень шума, встроенный малошумящий усилитель RX-сигнала улучшает чувствительность приема удаленного оборудования.
3. Полосно-пропускной фильтр этого усилителя обеспечивает дополнительную защиту от внеполосного шума.
4. Корпус коаксиального кабеля, окружающий усилитель, не требует крепежных деталей и уплотнений, обеспечивающих водонепроницаемость одним поворотом руки.
5. Требуется всего 5 Вт потребляемой мощности в течение максимального периода передачи, что позволяет экономить энергию.
6. Его инжектор постоянного тока имеет вносимые потери всего 1,2 децибела. Инжектор BDA SC имеет самую низкую интенсивность радиочастотного воздействия, что обеспечивает высокую производительность.
7. Гарантия 2 года.

Малошумящие усилители (LNA)

Серия LNA – это широкополосные малошумящие усилители, которые работают на разных частотах в зависимости от диапазонов.Усиление начинается с 11 дБ и увеличивается примерно до 50 дБ в диапазоне частот от 10 МГц до 6500 МГц. Диапазон низкого уровня шума может работать от 0,55 дБ до 3,5 дБ. Некоторые ключевые особенности этих усилителей:

1. Расширенные рабочие частоты.
2. Минимально низкий уровень шума 55 дБ.
3. Позолоченные разъемы SMA.
4. Гибкие варианты питания.

Усилители репитеров сотовой связи

Современные однополосные усилители репитеров повышают мощность сигнала и улучшают сотовую связь без физического подключения сотового телефона.Этот усилитель имеет типичное усиление сигнала 60 дБ, которое регулируется автоматически с использованием запатентованной цифровой конструкции. Обычно вы увидите этот тип усилителя, установленного на больших яхтах, домах и офисах.

Усилитель ретранслятора сотовой связи работает через внешнюю антенну, подключенную за пределами помещения и принимающую сигнал от базовой станции. Блок сотового усиления усиливает сигнал и передает его на сотовые телефоны через внутреннюю антенну, которая находится внутри помещения.Благодаря этой системе вы можете свободно ходить, разговаривая по телефону. Эта технология обеспечивает чистое и четкое беспроводное функционирование нескольких соединений сотовых телефонов, работающих в полосе частот 800 МГц или 1900 МГц. Ключевые особенности этих усилителей:

1. Plug and Play
2. Более высокое усиление
3. Сертифицировано FCC (США)
4. Потребляет меньше энергии
5. Поддерживает широкий спектр сетевых сигналов, включая GPRS.

Усилители со связью по постоянному току

Усилители со связью по постоянному току представляют собой усилители постоянного тока с сопротивлением 50 Ом, обеспечивающие усиление от 8 дБ до 30 дБ и работающие в полосе пропускания 3 дБ 2000 МГц.Он предназначен для широкополосной обработки сигналов. Ключевые особенности этого продукта:

1. Варианты широкополосного сигнала
2. 50 Ом входа / выхода
3. Позолоченные разъемы SMA
4. Гибкость в вариантах питания.

Усилители серии SPA

Усилители серии SPA – это высокопроизводительные и высоконадежные ВЧ-усилители, которые работают в различных частотных диапазонах. Помимо широкополосного усилителя, SPA имеет несколько особенностей:

1. 40-43 дБ с высоким коэффициентом усиления мощности.
2. Широкополосный высокочастотный диапазон от 700 до 960 МГц.
3. Потребление мощности менее 36Вт.

Усилители серии HPA

Усилители HPA очень похожи на усилители серии SPA, за исключением того, что их полосы частот находятся в диапазоне от 1000 до 1300 МГц.

Усилители серии LRA

Усилители серии LRA обладают высокой надежностью и более высокими характеристиками.Они работают на разных частотах и ​​обладают следующими характеристиками:

1. Низкое усиление
2. Доступны в нескольких частотных диапазонах
3. Энергопотребление менее 2 Вт

Усилители серии MGA

Серия MGA усилителей с высокими характеристиками обеспечивают надежность и долговечность, которые вы ожидаете от усилителя. Его рабочие диапазоны включают средний прирост мощности, низкое энергопотребление и рабочую температуру от -40 до 70 градусов Цельсия.Другие ключевые особенности этого усилителя:

1. Среднее усиление мощности от 10 до 33 дБ
2. Потребляемая мощность менее 5 Вт
3. Диапазон частот от 40 до 5450 МГц

Усилители серии MPA

Усилители серии MPA – это высокопроизводительные ВЧ-усилители с широкой полосой пропускания, которые работают во множестве частотных диапазонов. Вот некоторые из его ключевых характеристик:

1. Усиление от средней до высокой мощности от 28 до 42 дБ
2. Энергопотребление менее 22 Вт
3. Диапазон частот от 30 МГц до 5900 МГц

Усилители серии MRA

Серия MRA аналогична серии MPA.Единственная разница между ними заключается в том, что они работают в разных частотных диапазонах и рабочих температурах. Некоторые из характеристик этого продукта:

1. Рабочие температуры от -54 до 85 градусов Цельсия.
2. Коэффициент усиления в диапазоне от 10 до 18 дБ.
3. Диапазон частот от 10 до 2600 МГц.
4. Потребляемая мощность менее 5 Вт.

Вывод:

В этой статье мы рассмотрели усилители. В частности, мы говорили о том, что такое усилители, их предназначении, различных характеристиках, типах и применении.Для простоты мы разделили эту статью на два этапа. В первом обсуждались различные типы усилителей, такие как двунаправленные и линейные усилители. Мы говорили о том, что делает эти усилители особенными в их собственном отношении. В следующей части мы поговорили об известных промышленных усилителях и их ключевых особенностях. Надеюсь, эта статья могла бы предоставить вам подробное описание усилителей.

Широкополосные усилители ВЧ и СВЧ с полосой пропускания до 67 ГГц

Широкополосные усилители ВЧ и СВЧ с полосой пропускания до 67 ГГц

Широкополосные усилители ВЧ и СВЧ

Более 30 лет компания SHF занимается разработкой широкополосных ВЧ-усилителей и СВЧ-усилителей.Благодаря своим выдающимся характеристикам наши усилители подходят для широкого спектра приложений в области исследований и разработок. Это включает в себя не только оптическую связь, но и спутниковую связь, эксперименты с высокоскоростными импульсами, передачу данных, радиолокационные и антенные измерения.

Ниже вы найдете подборку широкополосных СВЧ-усилителей, например: для вашего приложения OC-192, OC-768, 100GbE или 400G, подходящего к различным требованиям привода при генерации сложных сигналов, например с LiNbO3 или модуляторами электропоглощения.

Усилители

SHF проверены на их отличные характеристики не только для NRZ, но и с многоуровневыми (например, для PAM или QAM) или аналоговыми сигналами (например, OFDM).

Примечание 1:
Расчет для синусоидальных сигналов и Z = 50 Ом.
Для сигналов PAM4 рекомендуется оставаться ниже точки сжатия P1dB, в то время как для сигналов NRZ усилитель может быть доведен до насыщения (практически точка сжатия P3dB). Для получения дополнительной информации посетите нашу страницу часто задаваемых вопросов.

Примечание 2:
В отличие от всех других значений, показанных выше, усиление относится к типичным значениям. Для получения информации о гарантированном выигрыше обратитесь к паспорту.

Примечание 3:
Выходная мощность 10 дБмВт SHF F840 A указана для каждого плеча дифференциального выхода.

Если вы согласны, мы будем использовать файлы cookie, чтобы вам было удобнее пользоваться нашим сайтом.Вы можете узнать больше в нашей политике конфиденциальности.

Дать согласие Не согласен Настройки

Закройте настройки файлов cookie GDPR

Обзор конфиденциальности

На нашем веб-сайте используются файлы cookie. Вы можете установить свои предпочтения ниже. Более подробная информация в нашей Политике конфиденциальности.

Строго необходимо

Мы храним куки, чтобы сохранить ваши настройки куки.Кроме того, мы храним файл cookie сеанса, который будет удален при закрытии браузера. Оба они не могут быть отключены, так как в противном случае наш веб-сайт не будет работать должным образом (например, Cookie-баннер будет отображаться при каждом посещении).

Статистика и маркетинг

Этот веб-сайт использует Google Analytics для сбора анонимной информации, такой как количество посетителей сайта и наиболее популярные страницы.Сохранение включенного файла cookie помогает нам улучшать наш веб-сайт. Кроме того, мы используем Google AdWords с отслеживанием переходов, чтобы адаптировать нашу рекламу на страницах поиска Google.

Если вы отключите этот файл cookie, мы не сможем сохранить ваши настройки. Это означает, что каждый раз, когда вы посещаете этот веб-сайт, вам нужно будет снова включать или отключать файлы cookie.

Пожалуйста, сначала включите Banner Cookie, чтобы мы могли сохранить ваши предпочтения!

Удобство

Этот веб-сайт использует карты Google для отображения нашего местоположения и YouTube для просмотра видео.Оба являются сторонними сервисами и могут хранить файлы cookie на вашем компьютере. Отключив, вы не сможете смотреть эти видео или отображать карту.

Если вы отключите этот файл cookie, мы не сможем сохранить ваши настройки. Это означает, что каждый раз, когда вы посещаете этот веб-сайт, вам нужно будет снова включать или отключать файлы cookie.

Пожалуйста, сначала включите Banner Cookie, чтобы мы могли сохранить ваши предпочтения!

Широкополосные ограничивающие усилители для электронной войны и широкополосной связи

Изображение: Pasternack Enterprises, Inc.

Pasternack Enterprises, Inc. выпустила новые широкополосные ограничивающие усилители с широким динамическим диапазоном для использования в радиоэлектронной борьбе, микроволновых приемниках и системах широкополосной связи.

Охватывая широкий частотный диапазон от 1 до 18 ГГц, эти широкополосные ограничивающие усилители используются для защиты чувствительных микроволновых приемников путем «ограничения» чрезмерной входной мощности, которая потенциально может вызвать нежелательные искажения или даже повредить приемник. Новые усилители Pasternack допускают широкий диапазон уровней входной мощности, отвечая при этом ограниченным диапазоном выходных мощностей от 15 до 19 дБмВт с отклонением выходной мощности в режиме насыщения ± 0.5 дБ в частотном диапазоне, независимо от входа. Эти РЧ-усилители демонстрируют широкий входной динамический диапазон от -61 дБм до +20 дБм и высокие уровни усиления от 40 до 80 дБ, при этом демонстрируя отличные характеристики равномерности усиления ± 1 дБ в зависимости от конкретной модели.

Новые широкополосные усилители-ограничители размещены в герметичных корпусах и предназначены для работы в суровых условиях с рабочими температурами от -30 до +70 ° C. Усилители-ограничители SMA с разъемами безоговорочно стабильны и включают встроенную систему регулирования напряжения, секвенирование смещения и защита от обратного смещения для дополнительной надежности.Защита от перенапряжения устанавливается снаружи для облегчения ремонта, а усилители полностью согласованы внутри на вход и выход 50 Ом.

«Наше новое предложение широкополосных усилителей-ограничителей помогает нам в дальнейшем удовлетворять потребности наших клиентов в широком спектре готовых усилительных продуктов, для которых продление срока поставки недопустимо», – говорит Майкл Рахлин, активный менеджер по продукции ВЧ / СВЧ в компании «Пастернак Энтерпрайзис», – сказал он. «Ключевым элементом новой стратегии Pasternack по активным компонентам является предложение существующим и новым клиентам широкого спектра решений для усилителей, доступных для немедленной отгрузки со склада.”

ARTECH HOUSE USA: широкополосные СВЧ-усилители

Вот ваш полный ресурс о самых современных и передовых технологиях, используемых для проектирования и изготовления широкополосных усилителей. Книга охватывает полный цикл проектирования, подробно описывая каждый этап в практической, практической манере, что позволяет быстро получить специальные знания и понимание тонкостей конструкции широкополосных усилителей. Начиная с обсуждения теории и архитектуры усилителя, в нем подробно рассматриваются процедуры определения характеристик слабого и большого сигналов, которые необходимы для точного моделирования широкополосных усилителей.Вы узнаете, как транзисторы DPHEMT обеспечивают превосходные характеристики и как использовать эти устройства при моделировании и проектировании широкополосных усилителей. Вся необходимая аналитическая и практическая информация представлена ​​на реальных примерах по конструкции широкополосных усилителей. Этот практический справочник иллюстрирует формулировку моделей устройств малого и большого сигналов, чтобы помочь вам точно смоделировать характеристики усилителя. Кроме того, книга охватывает все практические аспекты и компоненты схем, используемые при изготовлении.Он наполнен практическими примерами конструкции различных типов усилителей, которые применимы в широкополосных системах, таких как оптическая связь, спутниковая связь, связь с расширенным спектром, беспроводные локальные сети, радиоэлектронная борьба, приборы и радары с фазированной антенной решеткой. Помимо широкополосных усилителей, он также обеспечивает углубленное изучение сверхширокополосных микроволновых усилителей.

Обзор широкополосных усилителей – историческая перспектива СВЧ-усилителей.Широкополосные усилители. Обзор различных широкополосных усилителей – усилители с реактивным согласованием, распределенные усилители с бегущей волной, широкополосные усилители с обратной связью и согласованные усилители с потерями, каскадные одноступенчатые распределенные усилители. Рекомендации.; Принципы и применение распределенных усилителей – Введение. Обычный распределенный усилитель бегущей волны (TWDA). Доступное усиление распределенного усилителя бегущей волны. Каскадный одноступенчатый распределенный усилитель (CSSDA). Доступное усиление мощности CSSDA без потерь.Анализ межкаскадного характеристического импеданса на CSSDA без потерь. Выходной ток CSSDA. Выходное напряжение CSSDA. Характерные черты CSSDA. Другие применения распределенных усилителей. Возможные применения CSSDA. Рекомендации.; Устройство и режим работы – Введение. GaAs MESFET – структура и работа. Устройства на основе HEMT (HEMT, SPHEMT и DPHEMT) – структура и работа. Резюме. Рекомендации.; Характеристика и моделирование устройств – Введение. Характеристика устройства.Основа калибровки. Приспособление для микрополосковых испытаний и калибровочные стандарты. Измерения слабых сигналов. Импульсные измерения I-V постоянного тока. Моделирование слабосигнальных устройств – принцип процедуры извлечения модели, извлечение значений «холодных» компонентов, извлечение значений «горячих» компонентов, моделирование слабых сигналов. Моделирование устройств с большим сигналом – Модель устройства с большим сигналом, методы нелинейного анализа, методы моделирования больших сигналов, результаты моделирования и измерений. Рекомендации.; Класс работы усилителя – Введение.Усилитель класса А. Усилитель класса B. Усилитель класса AB. Рекомендации. ; Конструирование широкополосных усилителей СВЧ – Введение. Конструкция многокаскадного широкополосного усилителя. Выходная мощность и энергоэффективность. Разработка распределенных усилителей бегущей волны. Разработка широкополосных усилителей обратной связи. Каскадные одноступенчатые распределенные усилители с реактивной оконечной нагрузкой (CRTSSDA) – Принципы каскадных одноступенчатых распределенных усилителей с реактивной оконечной нагрузкой, Дизайн CRTSSDA с высоким коэффициентом усиления, Дизайн Power CRTSSDA.Конструкция широкополосного усилителя с широким динамическим диапазоном. Усилители с широкополосной обратной связью с разделением тока. Рекомендации.; Производство широкополосных усилителей – Введение. Практические аспекты проектирования и процедуры изготовления. Схема схемы и генерация маски. Изготовление испытательных носителей и корпусов усилителей. Рекомендации.; Сверхширокополосные гибридные и широкополосные монолитные усилители – Введение. Сверхширокополосный гибридный микрофонный усилитель. Сверхширокополосный гибридный усилитель как драйвер модулятора данных.Широкополосный распределенный усилитель MMIC. Рекомендации.; Приложение – Теория искусственных линий передачи, относящаяся к распределенным усилителям. ;

• Бен Й. Баньямин Бен Й. Баньямин – старший инженер, занимающийся проектированием и разработкой мобильных телефонов третьего поколения в компании Ericsson Limited. Ранее он работал в Wireless System International Limited, где проектировал усилители мощности для базовых станций 3G. Он является членом IEE и IEEE.Лауреат премии Japan Microwave Prize в 1998 году, он получил степень бакалавра инженерных наук. в области электротехники и электроники и степень доктора философии. в области систем связи Университета Брюнеля.
• Бал С. Вирди Бэл С. Вирди – старший преподаватель Лондонского Метрополитенского университета, где он возглавляет исследовательскую группу по микроволновому излучению и является директором Лондонского столичного центра микроволнового излучения. Ранее он был инженером по исследованиям и разработкам в Philips и преподавал в различных университетах Великобритании.Член IEE и дипломированный инженер, он получил степень магистра философии. степень в области электронной инженерии Университета Лидса и докторская степень. Имеет степень доктора электронной инженерии Лондонского университета.
• Автар С. Вирди Автар С. Вирди – технический консультант в Filtronic Components Ltd., где он занимается проектированием, разработкой и производством широкополосных усилителей и микроволновых компонентов для РЭБ и оптических систем. Ранее он работал в British Aerospace, Plessey Microwave Electronics и Electtronica (UK) Ltd.Член IEE, старший член IEEE и дипломированный инженер, он получил степень магистра наук. Крэнфилд получил докторскую степень в области СВЧ-электроники и получил степень доктора философии. из Университета Северного Лондона, где он специализировался на повышении эффективности широкополосных СВЧ-усилителей.

Широкополосные усилители мощности для системных приложений от 600 МГц до 4,5 ГГц

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОДУКТА

Широкополосные усилители мощности для диапазонов от 600 МГц до 4.Системные приложения 5 ГГц

Aethercomm Inc.
Сан-Маркос, Калифорния

Представлена ​​новая линейка широкополосных усилителей средней и большой мощности, которые покрывают диапазоны частот от 600 МГц до 4,5 ГГц. Все усилители мощности (УМ) имеют усиление от среднего до высокого с превосходной линейностью и умеренными коэффициентами шума. Эти устройства предназначены для использования в любой коммерческой или военной системе, где требуются высокая надежность и отличные характеристики. Кроме того, усилители идеально подходят для лабораторных испытаний.Усилитель с самой низкой выходной мощностью, модель SSPA-0.8-4.5-5.0, имеет полезное усиление и мощность от 800 МГц до 4,5 ГГц, что делает его одним из немногих компактных широкополосных усилителей на рынке, предлагающих такие характеристики. В эту серию входят пять усилителей, выходная мощность которых варьируется от 1 Вт до более 100 Вт. Наименьшая охватываемая полоса пропускания составляет 500 МГц с типичной выходной мощностью более 100 Вт.

Все усилители упакованы в очень прочный и компактный корпус. Блоки средней и высокой мощности работают от источников питания 12 В постоянного тока.Эти блоки могут быть сконфигурированы с внешним отключением как отдельная опция. Стандартные опции для всех моделей включают внутреннюю защиту от короткого замыкания и обрыва цепи на входе и выходе, защиту от обратной полярности, внутреннюю защиту от перегрузки по току и гнездовые разъемы SMA.

Запатентованные методы проектирования схем используются для достижения широкополосных характеристик усиления и мощности усилителя. Методология проектирования, используемая в усилителях мощности, позволяет создавать компактные размеры корпуса, которые удобно помещаются на столе или в укрытии системы.Теперь один компактный усилитель можно использовать для всех задач тестирования более низких микроволновых частот. Три модели усилителя средней мощности SSPA0.8-4.5-5, SSPA0.6-2.0-20 и SSPA0.8-3.2-10 представляют собой многооктавные усилители, которые выделяются своей ценой, полосой пропускания и компактными размерами. Две модели мощных усилителей SSPA1722-80 и SSPA2227-80 покрывают частотные диапазоны от 1,7 до 2,7 ГГц с шагом 500 МГц. Эти устройства уникальны из-за их высокой мощности и широкополосного усиления в таком компактном устройстве.Что еще больше отличает эти усилители от других PA, так это то, что они могут использоваться в качестве линейных усилителей для требовательных приложений с несколькими несущими или они могут использоваться в качестве импульсных усилителей мощности для высокоэффективной передачи данных. В их механических корпусах используются радиаторы, которые являются неотъемлемой частью корпуса, чтобы обеспечить отличный тепловой поток, что, в свою очередь, обеспечивает долгосрочную надежность.

Первый усилитель в этой серии, модель SSPA-0.8-4.5-5.0, имеет полезное усиление и мощность в 82-процентной полосе пропускания.Этот PA имеет самую широкую полосу пропускания среди всех усилителей этой серии. Усилитель идеально подходит для лабораторных испытаний, поскольку он охватывает многие популярные военные и коммерческие диапазоны. Его можно использовать в качестве линейного усилителя или усилителя с насыщением в большинстве приложений средней мощности. Он имеет конкурентоспособную цену и отвечает практически всем требованиям тестирования средней мощности. Этот усилитель уникален из-за очень широкой полосы пропускания по очень конкурентоспособной цене. Усилитель обеспечивает минимальную выходную мощность 1 Вт от 1 до 4.5 ГГц с максимальной выходной мощностью 5 Вт. Типичное усиление превышает 20 дБ. Выходная точка пересечения третьего порядка (OIP3) на частоте 2,5 ГГц с двухтональным интервалом 1 МГц составляет 46 дБмВт при 25 ° C. КСВ на входе / выходе обычно меньше 2,0 в диапазоне от 1,5 до 4,5 ГГц. Этот блок предлагается в корпусе размером 4 дюйма * 6 дюймов * 2 дюйма, включая радиатор с четырьмя сквозными отверстиями в нижней крышке для монтажа. В таблице 1 приведены типовые характеристики усилителя, а на рисунке 1 показано усиление устройства для слабого сигнала. и насыщенная выходная мощность vs.частота при 25 ° C.

Второй усилитель в этой серии, модель SSPA-0.6-2.0-20, имеет полезное усиление и мощность в 70-процентной полосе пропускания. Эта модель обеспечивает минимальную выходную мощность 8 Вт в диапазоне от 1 до 2 ГГц и была разработана как лабораторный усилитель для всех требований к испытаниям в диапазоне от 600 МГц до 2 ГГц, которые требуют высокого усиления и средней выходной мощности. Усилитель очень хорошо работает в приложениях с высокой линейностью, где требуется высокая точка сжатия.Усилитель идеально подходит для различных типов модуляции огибающей, а также хорошо подходит для модуляции с постоянной огибающей, когда требуется насыщенная мощность. Максимальная выходная мощность составляет 26 Вт по всему диапазону с типичным усилением более 45 дБ. OIP3 на 1,5 ГГц с двухтональным разносом 1 МГц при уровне одиночной несущей (SCL) 39 дБм составляет 52 дБм при 25 ° C. КСВ на входе / выходе меньше 1,5 в диапазоне от 1 до 2 ГГц. Устройство предлагается в корпусе размером 4,00 дюйма * 8,25 дюйма * 2,00 дюйма, включая радиатор с шестью сквозными отверстиями в нижней крышке для монтажа.В таблице 2 приведены типичные характеристики усилителя, а на рисунке 2 показаны зависимость коэффициента усиления при слабом сигнале и выходной мощности в режиме насыщения от частоты при 25 ° C.

Модель SSPA-0.8-3.2-10 имеет полезное усиление и мощность в 75-процентной полосе пропускания. Этот усилитель был разработан как мостовой усилитель между моделями SSPA0.8-4.5-5 и SSPA0.6-2.0-20. Этот усилитель используется, когда требуется более высокая мощность, чем у модели с самой широкой полосой частот, и более широкая полоса пропускания, чем блок на 20 Вт. Подобно другим устройствам, эта модель очень хорошо работает со схемами модуляции постоянной или переменной огибающей.Усилитель отличается от других PA своей ценой и широкой полосой пропускания. УМ идеально подходит в качестве лабораторного усилителя для всех требований тестирования средней мощности в диапазоне от 1 до 3,2 ГГц и хорошо подходит для многих коммерческих и военных систем. Усилитель обеспечивает минимальную выходную мощность 5 Вт в диапазоне от 1 до 3,2 ГГц и максимальную выходную мощность 12 Вт во всем диапазоне. Типичное усиление превышает 28 дБ. OIP3 на 2,45 ГГц с двухтональным разносом 1 МГц при 35 дБм SCL составляет 46 дБм при 25 ° C. КСВ на входе / выходе меньше 2.0 от 1,0 до 3,2 ГГц. Это устройство предлагается в корпусе размером 4,00 дюйма * 8,25 дюйма * 2,00 дюйма, включая радиатор. В таблице 3 приведены его типичные характеристики, а на рисунке 3 показаны зависимость коэффициента усиления при слабом сигнале и выходной мощности в режиме насыщения от частоты при 25 ° C.

Модель SSPA-2227-80 – это мощный твердотельный усилитель мощности (SSPA) диапазона S с полосой пропускания 500 МГц. Этот усилитель мощности обеспечивает минимальную выходную мощность 100 Вт в диапазоне от 2,3 до 2,7 ГГц и имеет небольшую – усиление сигнала не менее 30 дБ во всем диапазоне.OIP3 на 2,5 ГГц с двухтональным разносом 1 МГц при 47 дБмВт SCL составляет 58 дБм при 25 ° C. КСВ на входе / выходе меньше 2,0 в диапазоне от 2,2 до 2,7 ГГц. Уникальность этого УМ заключается в том, что он может работать как импульсный или непрерывный усилитель. В импульсном режиме усилитель имеет типичный КПД 35 процентов. В режиме CW усилитель обладает исключительной линейностью, что делает его идеальным для систем с несколькими несущими или сложных схем модуляции. Дополнительной особенностью этого усилителя является то, что вся мощность и полоса пропускания доступны в очень компактном размере.Версии этого усилителя используются на истребителях НАТО и США, благодаря его превосходным импульсным характеристикам. Другие версии этого усилителя используются в системах ISM2400 с несколькими несущими. Это устройство предлагается в корпусе размером 4,00 дюйма * 8,25 дюйма * 2,50 дюйма, включая радиатор. Типичные характеристики усилителя приведены в таблице 4, а его коэффициент усиления при слабом сигнале и выходная мощность в режиме насыщения в зависимости от частоты показаны на рисунке 4.

Последний усилитель в этой серии – модель SSPA-1722-80, мощный усилитель мощности с полосой пропускания 500 МГц.Опять же, этот усилитель выделяется своей способностью работать как в непрерывном, так и в импульсном режиме. В режиме CW этот УМ представляет собой чрезвычайно линейный усилитель с типичным значением OIP3 60 дБмВт. В импульсном режиме эта модель работает как высокоэффективный усилитель. Дополнительным бонусом является то, что вся эта пропускная способность и мощность заключены в очень компактную сборку. Усилитель обеспечивает минимальную выходную мощность 80 Вт в диапазоне от 1,7 до 2,2 ГГц. Типичная выходная мощность в диапазоне от 1,8 до 2,1 ГГц превышает 110 Вт, а его усиление для слабого сигнала составляет минимум 30 дБ во всем диапазоне.OIP3 на 2,0 ГГц с двухтональным интервалом 1 МГц при 47 дБмВт SCL составляет 60 дБм при 25 ° C. КСВ на входе / выходе меньше 2,0 в диапазоне от 1,7 до 2,2 ГГц. Это устройство предлагается в корпусе размером 4,00 дюйма * 8,25 дюйма * 2,50 дюйма, включая радиатор. На Рисунке 5 показано усиление слабого сигнала и выходная мощность в режиме насыщения в зависимости от частоты при 25 ° C, а в Таблице 5 приведены его типичные характеристики.