Breitband-PA für Fernsehübertragungen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Breitband-Leistungsverstärker (NOISE) werden in Ultrabreitband-Radar- und Kommunikationssystemen, beim Bau abstimmbarer Generatoren, bei der Herstellung von Panorama-Impedanzmessgeräten und Laserstrahlungsmodulatoren eingesetzt. Das vorgeschlagene NOISE soll als Teil eines Kabelfernsehsystems funktionieren, das die lokale Ausstrahlung von 5 bis 10 Fernsehkanälen in tiefer gelegenen Wohngebieten ermöglicht. Dieser Verstärker ist eine Modifikation der in J1 beschriebenen Verstärker. Seine Vorteile sind einfache Herstellung und Konfiguration, hohe Verstärkung, manuelle Verstärkungsregelung und Anzeige des Ausgangsleistungspegels.

Der Verstärker (Abb. 1) enthält fünf Verstärkungsstufen mit den Transistoren VT2, VT4, VT6, VT8, VT10.

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Alle Verstärkerstufen arbeiten im Klasse-A-Modus mit einem festen Arbeitspunkt und Ruheströmen der Transistoren VT2, VT4, VT6. VT8, VT10 gleich 0,08; 0,12; 0.3; 0,4 bzw. 0,4 A. Die Stabilisierung der Kaskadenruheströme wird durch die Verwendung einer aktiven Kollektor-Wärmestabilisierungsschaltung erreicht [1, 2]. Die Ruheströme selbst werden durch Auswahl der Widerstände R6 eingestellt. R11. R16, R21. R26. Eine Verringerung des Widerstandswerts dieser Widerstände führt zu einer Verringerung der Ruheströme und umgekehrt.

In allen Stufen des Verstärkers, mit Ausnahme der Ausgangsstufe, werden reaktive Zwischenstufenkorrekturschaltungen dritter Ordnung verwendet [1, 3], wobei die reaktive Komponente der Eingangsimpedanz des Transistors als eines der Korrekturelemente verwendet wird Schaltkreis [4]. Die Ausgangsstufe ist nach einer Schaltung mit Spannungsaddition ausgelegt und sorgt für die Summierung der von den Transistoren VT8 und VT10 gelieferten Signalspannungen in der Last [1.5]. Beim Zusammenbau des Verstärkers sollten Sie die Länge des Stromkreises minimieren, der den VT8-Kollektor mit dem VT10-Emitter verbindet. Dies liegt daran, dass das Vorhandensein einer induktiven Komponente in diesem Stromkreis zu einer unvollständigen Addition der von den Transistoren erzeugten Signalspannungen führt.

Die Leiterplatte des Verstärkers (Abb. 2) mit den Maßen 180x80 mm besteht aus doppelseitiger Glasfaserfolie mit einer Dicke von 2...2,5 mm. Die Anordnung der Elemente auf der PA-Platine ist in Abb. 3 dargestellt.

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Die gestrichelten Linien zeigen die Stellen an, an denen die Enden metallisiert sind. Eine Metallisierung ist erforderlich, um parasitäre Resonanzen zu beseitigen und die gewünschten Bereiche der Leiterplatte zu erden.

Der Verstärker verwendet nichtinduktive Kondensatoren vom Typ K10-42 im Hochfrequenzpfad und vom Typ K10-17 und K50-29 in den Filterkreisen.

Das Verstärkergehäuse (Abb. 4 und 5) besteht aus Duraluminium und wird im Langzeitbetrieb auf einem kleinen Strahler montiert. Alle Verstärkertransistoren werden mit Wärmeleitpaste auf dem Sockel befestigt. Um den thermischen Kontakt der Transistoren VT2 und VT4 mit dem Verstärkergehäuse zu verbessern, werden sie mit einer Glasfaserplatte an den Sockel gedrückt (Abb. 4).

Der Aufbau eines Verstärkers besteht aus mehreren Schritten. Zunächst werden die Widerstände R6, R11 verwendet. R16, R21, R26 stellen die Ruheströme der Transistoren VT2 ein. VT4, VT6. VT8, VT10 Dazu werden die angegebenen Widerstände abwechselnd durch Potentiometer ersetzt und die Spannungen an den Widerständen R8, R13 gemessen. R18, R22, R28 und die erforderlichen Ruheströme der Transistoren VT2, VT4, VT6, VT8 werden bestimmt. VT10. Bis auf die Kondensatoren C12, C17 und C22 sind alle Elemente des Hochfrequenzpfads eingelötet.

Notiz. Die Kondensatoren C3C, C8 und C27 sind in Abb. 3 nicht dargestellt; ihre Rolle spielen metallisierte Pads, an denen die Basen der Transistoren VT2, VT4 und die zum NOISE-Ausgang führende Leiterbahn der Leiterplatte angelötet sind.

Wenn der Verstärker ohne die Kondensatoren C12, C17 und C22 eingeschaltet wird, ist sein Frequenzgang im Kleinsignalmodus bis zu Frequenzen von 400...500 MHz gleichmäßig mit einem weiteren langsamen Abfall, der bei einer Frequenz etwa 800..4 dB beträgt von 7 MHz. Durch die Zuschaltung der Kondensatoren C12, C17 wird der Frequenzgang im Frequenzbereich 500...800 MHz nivelliert.

Beim Übergang vom Kleinsignalmodus zum Begrenzungsmodus (Ausgangsstufen) wird durch Auswahl der Kapazität C22 die maximale Ausgangsleistung des Verstärkers im Betriebsfrequenzbereich erreicht.

Es stellt sich heraus, dass die Ausgangskapazität des Transistors VT10 parallel zur Last geschaltet ist, was mit zunehmender Frequenz zu einer Verringerung des Maximalwerts der Verstärkerausgangsleistung führt. Um diesen Nachteil zu beseitigen, sind am Ausgang des Verstärkers die Elemente 18 und C27 installiert, die zusammen mit der Ausgangskapazität VT10 einen Tiefpassfilter bilden [1]. Daher erreicht man durch Variation der Induktivität L8 in kleinen Grenzen eine Angleichung der maximalen Ausgangsleistung des Verstärkers im Betriebsfrequenzbereich. Und schließlich gilt es bei der Auswahl der Ruheströme der Transistoren solche Stromwerte zu finden, bei denen der Verstärker bei minimalem Stromverbrauch die erforderliche Leistung an die Last liefert. Die manuelle Verstärkungsregelung ist am Potentiometer R1 implementiert und bietet eine Regeltiefe von 12 dB im Bereich von 400 bis 800 MHz mit einer allmählichen Erhöhung des Regelpegels auf 30 dB und einer Abnahme der Signalfrequenz auf 45 MHz.

Um den Ausgangsleistungspegel des Verstärkers anzuzeigen, ist an seinem Ausgang ein Richtkoppler (DC) der einfallenden Welle installiert. Der Richtkoppler besteht aus einem etwa 4 cm langen Stück Glasfaser mit einseitiger Metallisierung, das über einem Streifen einer langen Leitung angebracht ist, die zum Ausgang des Verstärkers führt. Zusammen mit dem Diodendetektor VD1 und der Messuhr vom Typ M4761-M1 ermöglicht der Richtkoppler die Steuerung des Ausgangsleistungspegels im Betriebsfrequenzbereich mit einem Fehler von 4 dB.

Literatur

1. Titov A.A. Transistor-Leistungsverstärker MB und UHF. - M.: SOLON-PRESS, 2006. - 328 S.
2. Titov A.A. Berechnung einer aktiven Kollektor-Wärmestabilisierungsschaltung und ihre Verwendung in Verstärkern mit automatischer Regulierung des Stromverbrauchs. - Elektronische Geräte. Ser. Mikrowellentechnologie. 2001. Nr. 2. S.26.
3. Titov A.A., Iljuschenko V.N. Schaltungsdesign von Ultrabreitband- und Bandpass-Leistungsverstärkern. - M.: Funktechnik. 2007. - 208 S.
4. Petukhov V.M. Transistoren und ihre ausländischen Analoga: Verzeichnis. In 4 Bänden. - M.: Verlag RadioSoft, 2000.
5. Babak L.I., Dyachko A.N. Leistungsstarker Nanosekunden-Videoverstärker basierend auf einer Spannungsadditionsschaltung. - Instrumente und experimentelle Techniken. 1981. Nr. 3, S. 127.

Autor: A. Titov, Tomsk

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