Устройство автоматического регулирования мощности транзисторного радиопередатчика

 

Использование: в области радиотехники, в частности в устройствах автоматического регулирования мощности транзисторного радиопередатчика с защитой от перегрузок. Технический результат: расширение возможности регулирования и повышение надежности транзисторного радиопередатчика. Сущность изобретения: устройство содержит последовательно соединенные усилитель мощности, блок согласования и нагрузку в виде антенны, датчик выходной мощности, соединенный с вторым входом второго блока сравнения и первым входом первого блока сравнения, выход которого соединен с входом аналогового ключа, выход аналогового ключа соединен с первым входом сумматора, а вход управления аналогового ключа соединен с выходом второго блока сравнения. Датчик мощности усилителя мощности соединен с первым входом второго блока сравнения, выход которого через пороговый элемент соединен с первым входом сумматора. Выход сумматора через регулируемый стабилизатор напряжения подключен к управляющему входу транзисторного радиопередатчика, к соответствующим контрольным выходам которого подключены входы датчика выходной мощности и датчика мощности усилителя мощности. Второй вход сумматора соединен с первым выходом источника опорного напряжения, второй выход которого соединен с вторым входом первого блока сравнения. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к устройствам автоматического регулирования мощности транзисторного радиопередатчика с защитой от перегрузок.

Известно устройство автоматического регулирования мощности транзисторного радиопередатчика, содержащее последовательно соединенные датчик выходной мощности и первый блок сравнения, последовательно соединенные датчик мощности усилителя мощности, второй блок сравнения, пороговый элемент и сумматор, второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а выход сумматора через усилитель подключен к управляющему входу транзисторного радиопередатчика. В устройстве обеспечивается защита транзисторов усилителя мощности радиопередатчика от перегрузок при изменении сопротивления нагрузки. Этот эффект обеспечивается без перерыва действия радиопередатчика [1].

Однако такое устройство обеспечивает недостаточно высокую стабильность уровня выходной мощности и защиту транзисторов от перегрузок по питающему напряжению.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство автоматического регулирования мощности транзисторного радиопередатчика, содержащее последовательно соединенные датчик выходной мощности и первый блок сравнения, последовательно соединенные датчик мощности усилителя мощности, второй блок сравнения, пороговый элемент и сумматор, второй вход которого подключен к первому выходу источника опорного напряжения, а выход сумматора через усилитель подключен к управляющему входу транзисторного радиопередатчика, к соответствующим контрольным выходам которого подключены входы датчика выходной мощности и датчика мощности усилителя мощности, источник опорного напряжения выполнен регулируемым, второй выход которого подключен к другому входу первого блока сравнения, выход которого подключен к первому входу сумматора, а выход датчика выходной мощности подключен также к другому входу второго блока сравнения [2].

Однако известное устройство автоматического регулирования не обеспечивает надежную работу радиопередатчика при наличии перенапряжений (выбросов напряжения) первичного источника электропитания и не обеспечивает возможность регулирования выходной мощности радиопередатчика при работе усилителя мощности в ключевом режиме, имеющем наибольшее КПД. Кроме того, защита транзисторов усилителя мощности в известном решении ослабляется отрицательным влиянием цепи регулирования выходной мощности радиопередатчика на цепь защиты транзисторов.

Техническим результатом является расширение возможности регулирования и повышение надежности транзисторного радиопередатчика.

Технический результат достигается тем, что в устройстве автоматического регулирования мощности транзисторного радиопередатчика, содержащем последовательно соединенные усилитель мощности, блок согласования с нагрузкой в виде антенны, датчик выходной мощности соединенный с вторым входом второго блока сравнения и первым входом первого блока сравнения, выход которого соединен с входом аналогового ключа, выход аналогового ключа соединен с первым входом сумматора, а вход управления аналогового ключа соединен с выходом второго блока сравнения и последовательно соединенные датчик мощности усилителя мощности, первый вход второго блока сравнения, пороговый элемент, первый вход сумматора, выход которого через регулируемый стабилизатор напряжения подключен к управляющему входу транзисторного радиопередатчика, к соответствующим контрольным выходам которого подключены входы датчика выходной мощности и датчика мощности усилителя мощности, а второй вход сумматора соединен с первым выходом источника опорного напряжения, второй выход которого соединен с вторым входом первого блока сравнения.

Новым, необнаруженным в патентной и научно-технической литературе, является то, что в устройство введен аналоговый ключ, вход которого подключен к выходу первого блока сравнения, выход соединен с первым входом сумматора, управляющий вход ключа соединен с выходом второго блока сравнения, а управляющий элемент в устройстве выполнен в виде регулируемого стабилизатора напряжения питания транзисторного радиопередатчика.

Введение аналогового ключа между выходом первого блока сравнения и инвертирующим входом сумматора, и управление аналогового ключа с выхода второго блока сравнения позволяет при работе цепи защиты транзисторов усилителя мощности от перегрузок (при работе усилителя мощности на несогласованную нагрузку), исключить попадание положительного потенциала от источника опорного напряжения через неинвертирующий вход и выход первого блока сравнения и, в случае замкнутого аналогового ключа, на инвертирующий вход сумматора, куда поступает отрицательный потенциал с выхода второго блока сравнения через пороговый элемент, который вырабатывается при срабатывании цепи защиты. Отрицательный потенциал на входе сумматора уменьшается и, следовательно, ослабляется степень защиты транзисторов усилителя мощности. Для исключения этого при срабатывании цепи защиты отрицательным потенциалом с выхода второго блока сравнения аналоговый ключ размыкается, исключается ослабление сигнала в цепи защиты транзисторов усилителя мощности, повышается надежность транзисторного радиопередатчика. При работе усилителя мощности на согласованную нагрузку положительным потенциалом с выхода второго блока сравнения, аналоговый ключ замкнут и замкнута цепь регулирования выходной мощности.

Использование в качестве управляющего элемента в устройстве регулируемого стабилизатора напряжения транзисторного радиопередатчика позволяет регулировать выходную мощность радиопередатчика при работе усилителя мощности в ключевом режиме (имеющем наибольшее КПД) и обеспечивает повышение стабильности уровня выходной мощности радиопередатчика при наличии перенапряжений (выбросов напряжения) первичного источника электропитания, расширяя тем самым возможности регулирования транзисторного радиопередатчика.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства автоматического регулирования мощности транзисторного радиопередатчика.

Устройство содержит транзисторный радиопередатчик 1, датчик 2 выходной мощности, датчик 3 мощности усилителя мощности, первый блок сравнения, выполненный на операционном усилителе 4 с регулируемым коэффициентом усиления, второй блок сравнения на операционном усилителе 5, пороговый элемент 6, сумматор, выполненный на операционном усилителе 7, регулируемый источник 8 опорного напряжения, регулируемый стабилизатор напряжения 9, аналоговый ключ 10, при этом транзисторный радиопередатчик 1 содержит усилитель 11 мощности и блок 12 согласования, а также нагрузку, выполненную в виде антенны 13.

В устройстве датчик 2 выходной мощности соединен с вторым входом второго блока сравнения 5 и первым входом первого блока сравнения 4, выход которого соединен с входом аналогового ключа 10, выход аналогового ключа 10 соединен с первым входом сумматора 7, а вход управления аналогового ключа соединен с выходом второго блока сравнения 5. Датчик 3 мощности усилителя мощности соединен с первым входом второго блока сравнения 5, выход которого через пороговый элемент 6 соединен с первым входом сумматора 7. Выход сумматора 7 через регулируемый стабилизатор напряжения 9 подключен к управляющему входу транзисторного радиопередатчика 1, к соответствующим контрольным выходам которого подключены входы датчика 2 выходной мощности и датчика 3 мощности усилителя мощности. Второй вход сумматора 7 соединен с первым выходом источника опорного напряжения 8, второй выход которого соединен с вторым входом первого блока сравнения 4.

Устройство автоматического регулирования мощности транзисторного радиопередатчика работает следующим образом.

В настроенном радиопередатчике положительное напряжение с датчика 2 выходной мощности, поступающее на неинвертирующий вход операционного усилителя 5, сравнивается на его выходе с поступающим на его инвертирующий вход положительным напряжением с датчика 3 и, поскольку при работе усилителя 11 мощности на согласованную антенну 13 напряжение с датчика 2 выходной мощности превышает напряжение с датчика 3, то на катоде диода порогового элемента 6 появляется положительный потенциал, диод 6 закрыт, операционный усилитель 5 отключен от инвертирующего входа усилителя 7 сумматора, а аналоговый ключ 10 замкнут. Положительное напряжение с датчика 2 выходной мощности поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 4 и компенсирует на его выходе положительное напряжение, поступающее на неинвертирующий вход от второго выхода регулируемого источника 8 опорного напряжения.

С изменением выходной мощности в антенне 13 пропорционально изменяется величина напряжения с датчика 2 выходной мощности, поступающего на вход операционного усилителя 4, на выходе которого появляется напряжение, отличное от нуля, отрицательной полярности, если произошло увеличение выходной мощности, и положительной полярности, если мощность уменьшилась. Это напряжение через замкнутый аналоговый ключ 10 поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 7 и на его выходе складывается с постоянным напряжением от регулируемого источника 8 опорного напряжения, соответственно увеличивая его при увеличении выходной мощности или уменьшая при уменьшении мощности. Выходное напряжение с выхода операционного усилителя 7 поступает через регулируемый стабилизатор напряжения 9 в качестве питающего напряжения на усилитель мощности транзисторного радиопередатчика и вызывает такое изменение уровня его выходной мощности, которое компенсирует первоначальное изменение уровня выходной мощности радиопередатчика.

Для каждого уровня стабилизируемой мощности, устанавливаемого регулируемым источником 8 опорного напряжения посредством переключателя и соответствующих резисторов, на неинвертирующих входах операционных усилителей 4 и 7 посредством того же переключателя, коммутирующего соответствующие резисторы, подключенные к инвертирующему входу операционного усилителя 4, устанавливается свой коэффициент усиления операционного усилителя 4, что позволяет получить одинаковую равномерность амплитудно-частотной характеристики для всех устанавливаемых уровней мощности.

При изменении напряжения первичного источника питания регулируемый источник питания компенсирует это изменение, поддерживая постоянным напряжение питания усилителя мощности, заданное цепью автоматического регулирования выходной мощности.

Защита транзисторов усилителя 11 мощности от перегрузок в устройстве осуществляется следующим образом.

При работе усилителя 11 мощности на несогласованную антенну 13 напряжение с датчика 2 выходной мощности уменьшается, на выходе операционного усилителя 5 появляется отрицательный потенциал. Одновременно отрицательный потенциал с выхода операционного усилителя 5 запирает аналоговый ключ 10 и разрывает цепь регулирования уровня выходной мощности. Диод порогового элемента 6 открывается, замыкает цепь обратной связи по защите транзисторов. При этом напряжение от датчика 3 через операционный усилитель 5, пороговый элемент 6, операционный усилитель 7, регулируемый стабилизатор напряжения 9 снижает напряжение питания усилителя 11 мощности, тем самым защищая его транзисторы от перегрузки.

При появлении выбросов напряжения первичного источника питания регулируемый стабилизатор напряжения сглаживает их, не допуская превышения напряжения питания усилителя мощности, и таким образом защищает его транзисторы от перегрузок.

Формула изобретения

Устройство автоматического регулирования мощности транзисторного радиопередатчика, содержащее последовательно соединенные усилитель мощности, блок согласования с нагрузкой в виде антенны, датчик выходной мощности, соединенный с вторым входом второго блока сравнения и первым входом первого блока сравнения, последовательно соединенные датчик мощности усилителя мощности, первый вход второго блока сравнения, пороговый элемент, первый вход сумматора, выход которого через управляющий элемент подключен к управляющему входу транзисторного радиопередатчика, к соответствующим контрольным выходам которого подключены входы датчика выходной мощности и датчика мощности усилителя мощности, а второй вход сумматора соединен с первым выходом источника опорного напряжения, второй выход которого соединен с вторым входом первого блока сравнения, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введен аналоговый ключ, вход которого подключен к выходу первого блока сравнения, выход ключа соединен с первым входом сумматора, управляющий вход ключа соединен с выходом второго блока сравнения, а управляющий элемент выполнен в виде регулируемого стабилизатора напряжения питания транзисторного радиопередатчика.

РИСУНКИ

Рисунок 1