Усилвател на мощност в твърдо състояние
Притежатели на патенти RU 2416872:
Изобретението се отнася до техниката на полупроводникови устройства, а именно до високочестотни усилватели на полупроводникови устройства и може да се използва в микровълнови радиопредаватели.
Текущото състояние на полупроводниковата технология не осигурява високи нива на мощност в микровълновия диапазон на вълните в едноканалните усилватели на мощност. В тази връзка широко разпространени са полупроводниковите многоканални микровълнови усилватели с високочестотно сумиране на мощността.
Недостатъците на устройството, прието като прототип, са големите загуби на мощност в суматора поради микролентовата технология на неговото изпълнение, както и неефективността на регулиране на изходната мощност чрез промяна на захранващото напрежение на транзисторите в каналните усилватели, което води до значително намаляване на ефективността на усилвателя и изкривяване на формата на сигнала.
Проблемът, към който е насочено това изобретение, е създаването на твърдотелен усилвател в микровълновия диапазон на вълните със сумиране на високочестотна мощност с подобрени технически характеристики.
Техническият резултат, постигнат чрез използването на настоящото изобретение, е да се намали обхватът на промяна на ефективността на усилвателя и да се запазят настройките на усилвателя при регулиране на неговата изходна мощност.
Проблемът се решава и чрез:
модулът AOUK съдържа блок за сравнение с прагов сигнал, към отделни входове на който са свързани блок за задаване на прагов сигнал и блок от входни регистри, докато входът на блока AOUK е входът на блока от входни регистри, а изходът е изходът на блока за сравняване с прагов сигнал;
RMI модулът съдържаразпределител на модулиращи импулси, чийто вход е сигналният вход на модула, като N отделни изхода са чрез управлявани вентили, а изходът N + 1 е директно свързан към входовете на буферни усилватели, чиито изходи са изходите на модула, докато вторите входове на управляваните клапани са свързани към управляващата шина, която е управляващият вход на RMI модула;
съгласуван абсорбиращ товар е свързан към изхода на диференциалния сигнал на всеки вълноводен TEM мост с възможност за разсейване на поне половината от общата средна изходна мощност на каналните усилватели, свързани към рамената на сумиращия мост;
изходите на каналните усилватели са свързани към входовете на суматора на мощност посредством коаксиално-вълноводни връзки, твърдо монтирани в конструкцията на суматора на мощност.
От нивото на техниката не са идентифицирани технически решения, които да притежават всички съществени характеристики, дадени във формулата. Следователно можем да приемем, че предложеното устройство отговаря на критерия за патентоспособност "новост".
Същността на изобретението се илюстрира с чертежи, които показват структурни електрически схеми:
фигура 1 - твърдотелен усилвател на мощност;
фигура 2 - модул AOUK;
фигура 3 - RMI модул.
Усилвателят на мощност в твърдо състояние (виж фиг.1) съдържа предусилвател 1, чийто вход е входът на усилвателя, а изходът е свързан към входа на делителя на мощността 2 1/N, изходите на който са свързани чрез модулите за фазова корекция 7 към входовете на N усилватели 3 канал. Изходите на усилвателите 3 на канала са свързани чрез коаксиално-вълноводни преходи 11 към входовете на суматора 4 с мощност N/1, към изходния фланец на който чрез насочен съединител 12 е свързана детекторна глава 8. Изходът на детекторната глава 8 и входът на модула 5AOUK е свързан към двупосочна шина 10 за външно управление. Изходът на модула AOUK 5 е свързан към контролния вход на модула RMI 6, чиито N изходи са свързани към контролните входове на N усилватели 3 канала, изходът N+1 е свързан към контролния вход на предусилвателя 1, а входът на сигнала е свързан към входната шина 9 на модулиращия импулс.
Нови конструктивни елементи на предложения усилвател са модул 5 АОУК и модул 6 РМИ.
RMI модул 6 е проектиран да генерира необходимия брой (до N + 1) модулиращи импулси с подходяща амплитуда на изхода. Модул 6 RMI съдържа сплитер 18 модулиращи импулси, чийто вход е сигналният вход на модула. N отделни изхода на сплитера 18 чрез управлявани вентили 17 и N+1 изход, директно свързан към входовете на буферните усилватели 16, изходите на които са изходите на RMI модула 6. Вторите входове на управляваните клапани 17 са свързани към управляващата шина 19, която е контролният вход на RMI модула 6. Управляваните вентили 17 са направени под формата на логически елементи "NAND". Когато се получи сигнал с високо ниво (log. "1") от модула AOCU на входа "NOT" на логическия елемент, управляваният вентил 17 не предава модулиращ импулс към своя изход и тогава няма микровълнова мощност на изхода на усилвателя на превключваемия канал. Буферните усилватели 16 осигуряват разединяване между RMI модул 6 и усилвателите на канал 3.
Усилвателят на мощност в твърдо състояние работи по следния начин.
На входа на предусилвателя 1, който се състои от няколко усилвателни канала, направени на полеви транзистори, се получава микровълнов сигнал, който се усилва и модулира от модулиращия импулс, идващ на неговия управляващ вход. Усиленият сигнал се преобразува в делител на мощност 2 в N сигнали, които през модулитефазова корекция 7 се подават към 3-каналните усилватели.
Делителят на мощност 2 може да бъде направен на микролентови пръстеновидни делители на мощност (мостове на Уилкинсън) съгласно клъстерната схема на равномерно двоично разделяне на мощността (вижте например Наръчник за елементите на лентовата технология. / Под редакцията на A.L. Feldstein. - M .: Svyaz, 1979. - 336 p.).
Модулите за фазова корекция 7 са предназначени да елиминират фазовите грешки в усилването на канала, главно поради технологията на производство на 3-канални усилватели и могат да се изпълняват върху микролентови квадратурни мостове, заредени върху набор от елементи на щипка (вижте например Проектиране и изчисляване на лентови устройства / Под редакцията на I.S. Kovalev. - M. - Sov. radio, 1974. - S. 142-146). Фазовата корекция се извършва чрез свързване или изключване на съответните контури.
Изработен е прототип на полупроводников усилвател на мощност за 8 канала, проведени са механични и климатични изпитвания в съответствие с GOST RV 20.39.304-98.
2. Усилвател съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че модулът AOUK съдържа блок за сравнение с прагов сигнал, към отделните входове на който са свързани блок за задаване на прагов сигнал и блок за входен регистър, докато входът на блока AOUK е входът на блока на входния регистър, а изходът е изходът на блока за сравнение с прагов сигнал.
3. Усилвател съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че модулът RMI съдържа модулиращ импулсен сплитер, чийто вход е сигналният вход на модула, N отделни изхода на сплитера чрез управлявани вентили, а изходът N + 1 е директно свързан към входовете на буферни усилватели, изходите на които са изходите на модула, докато вторите входове на управляваните клапани са свързани към управляващата шина, която е контролния входRMI модул.
4. Усилвател съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че съгласуван абсорбиращ товар е свързан към изхода на диференциалния сигнал на вълноводния TEM мост с възможност за разсейване на поне половината от общата средна изходна мощност на каналните усилватели, свързани към раменете на сумиращия мост.
5. Усилвател съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че изходите на каналните усилватели са свързани към входовете на суматора на мощност посредством коаксиално-вълноводни преходи, твърдо монтирани в конструкцията на суматора на мощност.