Усилитель Догерти - Doherty amplifier

Усилитель Доэрти представляет собой модифицированный класс В радиочастотном усилителе изобретена William H. Doherty из Bell Telephone Laboratories Inc в 1936 г. В то время как обычные Класс B усилители могут закрепить на высоком уровне входного сигнала, усилитель мощности Доэрти может вместить сигналы с высокими peak- отношения мощности к средней за счет использования двух схем усилителя в одном общем усилителе для согласования различных уровней сигнала. Таким образом усилитель достигает высокого уровня линейности при сохранении хорошего КПД по мощности.

Во времена Доэрти одноименное электронное устройство в линейке продуктов Western Electric работало как линейный усилитель с модулируемым драйвером. В реализации на 50 000 ватт драйвер представлял собой законченный передатчик мощностью 5 000 ватт, который при необходимости мог работать независимо от усилителя Doherty, а усилитель Doherty использовался для повышения уровня мощности 5 000 ватт до требуемого уровня в 50 000 ватт.

Усилитель обычно был сконфигурирован как усилитель с заземленным катодом и пиковым сигналом несущей с использованием двух вакуумных ламп, соединенных параллельно, одна в качестве несущей лампы класса B, а другая - как пиковая лампа класса B ( силовые транзисторы в современных реализациях). Источник (драйвер) и нагрузка (антенна) ламп были разделены и объединены через схемы фазового сдвига на +90 и -90 градусов. Альтернативные конфигурации включали несущую трубку с заземленной сеткой и пиковую лампу с заземленным катодом, в результате чего мощность драйвера эффективно пропускалась через несущую трубку и добавлялась к результирующей выходной мощности, но это преимущество было более подходящим для более раннего и менее эффективного триода. реализации, а не более поздние и более эффективные реализации тетрода.

Преемник вещательных разработок

Как преемник Western Electric Company Inc. для радиопередатчиков, концепция Доэрти была значительно усовершенствована компанией Continental Electronics Manufacturing Company из Далласа, штат Техас.

Ранние разработки Continental Electronics, разработанные Джеймсом О. Велдоном и другими, сохранили большую часть характеристик усилителя Догерти, но добавили среднеуровневую модуляцию драйвера с экранной сеткой (317B и др.).

Дальнейшим усовершенствованием усилителя Доэрти была схема модуляции экранной сетки высокого уровня, изобретенная Джозефом Б. Сэйнтоном (317C и др.).

Серия Sainton 317C состояла из несущей трубки класса C, соединенной параллельно с пиковой трубкой класса C. Источник (драйвер) и нагрузка (антенна) ламп были разделены и объединены через схемы фазового сдвига на +90 и -90 градусов, как в усилителе Догерти. Немодулированная несущая радиочастоты подавалась на управляющие сетки обеих ламп с одной и той же точкой смещения управляющей сетки. Модуляция несущей была применена к экранным сеткам обеих ламп, но точки смещения экранной сетки несущих и пиковых ламп были разными и были установлены таким образом, что пиковая лампа срезалась, когда модуляция отсутствовала, и усилитель производил номинальную немодулированную мощность несущей. , и обе лампы были проводящими, и каждая лампа вносила удвоенную мощность несущей во время 100% модуляции, поскольку для достижения 100% модуляции требовалось четырехкратное превышение номинальной мощности несущей. Поскольку обе лампы эксплуатировались в классе C, на последней стадии было достигнуто значительное повышение эффективности.

Кроме того, поскольку тетродный носитель и пиковая лампа требовали очень небольшой мощности привода, также было достигнуто значительное повышение эффективности внутри драйвера. В коммерческой версии усилителя Sainton использовался модулятор с катодным повторителем, а не двухтактный модулятор, описанный в патенте, и весь передатчик мощностью 50 000 Вт был реализован с использованием всего девяти ламп четырех типов, причем все они были общими: Это замечательное достижение, учитывая, что самый значительный конкурент 317C, RCA BTA-50G, был реализован с использованием в общей сложности 32 трубок из девяти типов трубок, почти половина из них - специального назначения, используемых только в BTA-50G. .

Около 300 передатчиков CE 317C было установлено только в Северной Америке, что легко опередило всех конкурентов вместе взятых, пока не были разработаны преемники мощных транзисторных конструкций.

События, не связанные с вещанием

В современных системах связи произошло внезапное возрождение усилителей Догерти в базовых станциях на базе 4G и до 5G . Тот факт, что современные системы связи используют сложные схемы модуляции сигнала, такие как OFDM ( мультиплексирование с ортогональным частотным разделением) с высоким соотношением пиковой средней мощности (PAPR), вероятность того, что усилитель будет работать на своей пиковой мощности с максимальной эффективностью, очень мала. Свойство усилителя Догерти проявлять несколько пиков эффективности при различных более низких уровнях мощности делает его привлекательным вариантом для повышения средней эффективности современных передатчиков. В усилителе Догерти можно использовать метод, называемый «динамической модуляцией нагрузки», при котором нагрузка, воспринимаемая основным усилителем, изменяется в зависимости от уровня мощности, чтобы повысить эффективность при более низких уровнях мощности.

Сноски

использованная литература

  • Доэрти, WH (сентябрь 1936 г.). «Новый высокоэффективный усилитель мощности для модулированных волн». Труды ИРЭ . 24 (9): 1163–1182. DOI : 10.1109 / JRPROC.1936.228468 .
  • "Усилитель Доэрти: новинка спустя 70 лет", дайджест продукции для микроволновых печей , август 2007 г.
  • "Что такое усилитель Доэрти?" . Примечания по электронике . Проверено 4 октября 2019 года .

дальнейшее чтение