Транзисторные линейные сверхширокополосные и полосовые усилители ОВЧ- и УВЧ-диапазонов с повышенными выходной мощностью и КПД

• Автор: Титов, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 395 с. : ил.

РЕФЕРАТ
Диссертационная работа 395 с., 188 рис., 7 табл., 478 источн., 2 прил.
АВТОМАТИЧЕСКАЯ РЕГУЛИРОВКА ПОТРЕБЛЯЕМОГО ТОКА, ЭФФЕКТ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ, КПД, ВЫХОДНАЯ МОЩНОСТЬ, ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ, КОРРЕКТИРУЮЩИЕ ЦЕПИ, МНОГОКАНАЛЬНЫЕ СТРУКТУРЫ, ЧАСТОТНО-РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ЦЕПИ, ПОЛИНОМИАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ, АППРОКСИМАЦИЯ, ТВ-ВЕЩАНИЕ.
Объектом исследования являются сверхширокополосные и полосовые усилители мощности ОВЧ - и УВЧ-диапазонов.
Цель работы - развитие научно-технических основ построения, исследование, создание и внедрение линейных усилителей ОВЧ - и УВЧ-диапазонов с повышенными выходной мощностью и КПД, предназначенных для усиления непрерывных и импульсных сигналов.
Доказана возможность создания сверхширокополосных усилителей мощности ОВЧ - и УВЧ-диапазонов с автоматической регулировкой потребляемого тока, разработаны теоретические и практические основы построения таких усилителей, предназначенных для работы на несогласованную нагрузку в условиях перегрузки по входу и при полном устранении влияния эффекта детектирования на работу системы регулирования.
Для анализа основных нелинейных характеристик мощных усилительных каскадов при их работе как в режиме существенной, так и в режиме несущественной нелинейности, разработан метод синтеза полиномиальных моделей передаточных характеристик каскадов по общепринятой инерционной малосигнальной эквивалентной схеме замещения транзистора с нелинейными элементами.
Разработан метод параметрического синтеза мощных усилительных каскадов с корректирующими цепями, основанный на синтезе функций-

прототипов передаточных характеристик усилительных каскадов, и позволяющий осуществлять реализацию максимально возможного для заданного схемного решения коэффициента усиления при одновременном обеспечении заданного допустимого уклонения амплитудно-частотной характеристики каскада от требуемой формы.
Решена проблема создания многоканальных импульсных усилителей с частотным разделением каналов, что позволяет осуществлять реализацию
• канальных усилителей с использованием достоинств схемных решений построения усилителей заданного частотного диапазона и повышение, благодаря этому, выходной мощности разрабатываемого многоканального импульсного усилителя.
Доказана теоретически и подтверждена экспериментально возможность реализации раздельного усиления радиосигналов изображения и звукового сопровождения в телевизионных полосовых усилителях мощности на основе « использования малогабаритных диплексеров, выполненных на малогабаритных низкодобротных режекторных фильтрах и малогабаритных направленных ответвителях, что позволяет в два-три раза повысить выходную мощность имеющегося парка маломощных телевизионных передатчиков России.
Выполненная работа заключается в развитии научно-технических основ построения, создании и внедрении сверхширокополосные и полосовые усилители мощности ОВЧ - и УВЧ-диапазонов с повышенными энергетиче-
• скими характеристиками в радиоэлектронные системы различного назначения, что позволило повысить их коэффициент полезного действия, выходную мощность, надежность, расширить полосу рабочих частот, снизить стоимость и массогабаритные показатели.

Основные сокращения и условные обозначения
Введение. Общая характеристика работы
Актуальность проблемы
Цель работы. Задачи исследований
Используемые методы исследований
Научная новизна
Хозяйственное и практическое значение работы
Реализация результатов работы
Основные научные положения, выносимые на защиту
Апробация работы
Публикации
Структура и объем диссертации
Содержание работы
1. Использование автоматической регулировки режима в сверхширокополосных усилителях мощности, работающих в режиме класса А
1.1. Методы реализации автоматической регулировки режима
1.2. Сравнение усилительных каскадов с автоматической регулировкой напряжения питания и автоматической регулировкой потребляемого тока по КПД
1.2.1. Сравнение усилительных каскадов по КПД при усилении ампли-тудно-модулированных сигналов
1.2.2. Сравнение усилительных каскадов по КПД при усилении сигналов с постоянной плотностью вероятности амплитуды выходного сигнала
1.2.3. Сравнение усилительных каскадов по КПД при усилении сигналов с релеевским законом распределения амплитуд

Используя (1.15) и (1.17), найдем нормированное относительно £)Р/2 значение КПД усилительного каскада с APT:
ш _ 24М+^24)ехр(-У2ох1 п ,0ч
vr ——:—• (1Л8)
Лох g W
n=0 п!(2п + О
п+1
- е"
Для усилительного каскада с ФРТ из (1.7) и (1.15) получим:
4'ф = 2о| [l - (l +1/2о2 )ехр(- l/2o2 )] . (1.19)
Поскольку выражения (1.18), (1.19) обладают плохой наглядностью, для сравнения КПД усилительных каскадов при Релеевском законе распределения амплитуд примем, что сигналы во всех каналах многоканальной системы связи равны (ay = а^о), а N=5. В этом случае в соответствии с [153]
=0,1 и из (1.18) и (1.19) найдем: =0,49; ф =0,192.
Сравнивая полученные результаты расчетов нормированных значений КПД усилительных каскадов с АРН, APT и ФРТ при различных законах изменения амплитуды усиливаемых сигналов, можно сделать следующий вывод. КПД усилительных каскадов с АРН на 25-35 % больше КПД усилительных каскадов с APT, которые в свою очередь имеют вдвое больший КПД, чем усилительные каскады с ФРТ.
1.3. Сравнение усилительных каскадов с автоматической регулировкой напряжения питания и автоматической регулировкой потребляемого тока по быстродействию канала управления, простоте реализации системы автоматической регулировки режима и массогабаритным
показателям
Быстродействие системы регулирования определяет максимальную частоту огибающей ВЧ сигнала, при которой реализуется режим максималь-