Радиотехника, обзор режимов работы усилителей мощности ВЧ диапазона, балансные схемы

Важность параметра допустимой нагрузки на усилитель при указании его выходной мощности РЧ при проведении испытаний на устойчивость и чувствительность к рассогласованию.
Реальные изменения в КСВН нагрузки приводят к тому, что усилители класса AB «складываются» - снижают свою выходную мощность с целью обеспечения их надежной работы. Минимальная доступная мощность (MAP) представляет собой четкую и отличительную меру способности усилителя класса А обеспечивать номинальную мощность в реальных тестовых условиях работы.
Основные характеристики, которые используются для оценки усилителей мощности РЧ хорошо известны и являются общепринятыми, без каких либо вопросов. Список основных характеристик включает в себя усиление, частотную характеристику и, конечно же, выходную мощность усилителя. Кроме того существуют и другие менее понятные характеристики усилителя, такие как коэффициент шума, стабильность коэффициента усиления, искажения и т.д., которые учитываются в задании на усилитель мощности. В этой статье рассматривается нагрузочная способность усилителя (LOAD TOLERANCE) - способность обеспечивать мощность в условиях рассогласования с нагрузкой, как основная и часто упускаемая из виду характеристика усилителей мощности. В зависимости от применения, способность обеспечить мощность в нагрузке, которая отличается от идеальных значений 50 Ом, может иметь решающее значение в реальных условиях эксплуатации. Такие изменения импеданса нагрузки являются обычным явлением, особенно при тестировании на устойчивость к рассогласованию. В приложениях такого рода устойчивость к КСВН нагрузки в конечном итоге определяет эффективность усилителя мощности.
В данной работе рассматриваются вопросы использования усилителей мощности ВЧ-диапазона в приложениях, характеризующихся наличием их рассогласования с нагрузкой. Обсуждаются вариации КСВН, встречающиеся при тестировании на устойчивость усилителей к воздействию рассогласования в зависимости от их исполнения. Концепция минимально-доступной мощности (MINIMUM AVAILABLE POWER - MAP) вводится как количественная мера способности усилителя отдавать мощность в рассогласованную нагрузку.
Вышеизложенное обусловило актуальность выбранной темы.
Целью данной работы является исследование режимов работы усилителей мощности ВЧ-диапазона.
В соответствии с поставленной целью необходимо решить ряд задач, таких как:
 рассмотреть специфицирование выходной мощности усилителя в рассогласованной нагрузке;
 проанализировать обзор режимов усилителя звукового сигнала мощностью 600 Вт.


1 Специфицирование выходной мощности усилителя в рассогласованной нагрузке

Существует два основных типа усилителей мощности ВЧ, используемых для тестирования на восприимчивость: усилители класса А и усилители класса АВ. Усилители класса А обладают характеристиками, которые особенно подходят для применений, требующих максимальной устойчивости к нагрузке. Базируясь на линейных усилителях класса А, рассчитанных на их «нагрузочную устойчивость», приборы от AR RF/Microwave Instrumentation обладают уникальной способностью работать в приложениях с переменным импедансом нагрузки. Несмотря на то, что усилители класса А, как правило, больше и дороже, чем усилители класса АВ, электрические характеристики их намного перевешивают все остальные соображения. Чтобы понять, почему усилители класса А превосходят усилители класса АВ в данном конкретном применении, необходимо учитывать присущие им различия, которые приводят к соответствующим их сильным и слабым сторонам.
При работе в классе А активные устройства смещены таким образом, что ток в коллекторе или ток анода протекает в пределах 360 градусов входного сигнала. При работе ниже 1 дБ точки компрессии входные ВЧ-сигналы и выходные ВЧ-сигналы одинаково меняются относительно точки постоянного тока покоя и лежат в пределах линейной области характеристических активного прибора. Такая схема смещения обеспечивает отличную линейность и низкие искажения [1].
Дополнительной характеристикой является то, что правильно спроектированный усилитель класса А рассеивает максимальную мощность в состоянии покоя. Таким образом, он должен быть построен так, чтобы справляться с большим рассеиванием мощности. В отличие от усилителя класса AB, конструкция усилителя класса А требует использования более мощных активных устройств и довольно часто большего количества устройств для обеспечения рассеивания тепла. Кроме того, дополнительное внимание должно быть уделено вопросам теплоотвода, охлаждения и выбора надежных компонентов. При подаче входного сигнала и рассеивании радиочастотной энергии в нагрузке, радиочастотные устройства фактически работают при более низком уровне требуемого охлаждения. Так как они работают в облегченном тепловом режиме, отражение мощности, возникающее при работе на высоких уровнях КСВН, не является проблемой для усилителей этого класса. Не смотря на то, что конструкция усилителя класса А по своей сути превосходит усилитель класса AB по его способности отдавать мощность в рассогласованную нагрузку, усилитель