УСИЛИТЕЛЬ-РАЗВЕТВИТЕЛЬ

Полезная модель относится к области высокочастотной техники и может использоваться для усиления и коммутации от нескольких источников входного синусоидального сигнала частотой до 10 МГц с низким уровнем шума и последующего разветвления на несколько выходов.
Известен усилитель FS730 фирмы Stanford Research Systems, принятый в качестве прототипа (http://www.thinksrs.com/products/FS730-2), который используется для усиления и разветвления синусоидальных сигналов с низким уровнем шума частотой 5 или 10 МГц и содержит один входной усилительный каскад, семь выходных усилительных каскадов с выходными фильтрами, содержащими катушки индуктивности и промежуточный усилительный каскад на операционном усилителе с функцией подстройки коэффициента усиления. Синусоидальный сигнал поступает на входной усилительный каскад, усиливается и разделяется на 7 выходных усилительных каскадов.
Недостатком данного устройства является ограничение функциональных возможностей, обусловленное невозможностью подключить сразу несколько источников сигнала к устройству из-за отсутствия схемы коммутации, что не позволяет осуществить выбор сигнала одного из источников. Также недостатком являются большие габаритно-массовые характеристики, обусловленные высокой потребляемой мощностью устройства (что также является недостатком) и размерами деталей, в частности, катушек с высокими значениями индуктивности.
Технические результаты полезной модели заключаются в расширении функциональных возможностей, снижении потребляемой мощности без ущерба для качественных характеристик сигнала (таких как коэффициент шума, коэффициент гармонических искажений, наибольший уровень выходного сигнала и др.) и уменьшении габаритно-массовых характеристик устройства за счет разработанной и реализованной схемы коммутации в устройстве для подключения нескольких источников сигнала, разработанной и реализованной схемы усилителя мощности на комплементарных усилительных приборах и выполнении устройства в виде микросборки или микромодуля.
Для достижения указанных технических результатов усилитель-разветвитель содержит входы и выходы сигналов радиочастоты, входные усилительные каскады, выходные усилительные каскады и промежуточный усилительный каскад. Также усилитель-разветвитель содержит схемы коммутации входов, входы управления и входы подстройки коэффициента усиления. Входные усилительные каскады объединены с соответствующими схемами коммутации входов и соединены с промежуточным усилительным каскадом, который соединен с выходными усилительными каскадами. При этом входы сигналов радиочастоты могут быть подключены к источникам сигнала, соответствующие им входы управления подключаются к источникам управляющих логических сигналов высокого или низкого уровня, выходы сигналов радиочастоты могут быть подключены к нагрузкам, входы подстройки коэффициента усиления могут быть подключены к внешним подстроечным резисторам. При этом устройство реализовано в виде микросборки или микромодуля.
Полезная модель поясняется функциональной схемой, приведенной на фиг. 1.
Усилитель-разветвитель содержит:
1, 2 - входные усилительные каскады;
3, 4 - схемы коммутации входов;
5 - промежуточный усилительный каскад;
6, 7…n - выходные усилительные каскады;
8, 9 - входы сигналов радиочастоты;
10, 11…m - выходы сигналов радиочастоты;
12, 13 - входы управления;
14, 15 - входы подстройки коэффициента усиления.
Входные усилительные каскады 1, 2 объединены со схемами коммутации входов 3, 4 и соединены с промежуточным усилительным каскадом 5, который соединен с выходными усилительными каскадами 6, 7…n. Входы сигналов радиочастоты 8, 9 подключают усилитель-разветвитель к источнику высокочастотного сигнала. Выходы сигналов радиочастоты 10, 11…m подключают усилитель-разветвитель к внешним устройствам (например, преобразователям частоты, синтезаторам частоты и др.). Входы управления 12, 13 подключают усилитель-разветвитель к источнику управляющих сигналов. Входы подстройки коэффициента усиления 14, 15 соединяют усилитель с внешними подстроечными резисторами.
Входные усилительные каскады 1, 2 осуществляют предварительное усиление входного сигнала. Схемы коммутации входов 3 и 4 предназначены для выбора необходимого источника сигнала за счет отключения соответствующего входного усилительного каскада 1 или 2. Промежуточный усилительный каскад 5 предназначен для объединения выходов предварительных усилителей и для развязки их от выходных каскадов. Выходные усилительные каскады 6, 7…n предназначены для усиления мощности. Входы сигналов радиочастоты 8, 9 являются входами усилителя-разветвителя, на которые поступают синусоидальные высокочастотные сигналы от внешних источников. Выходы сигналов радиочастоты 10, 11…m являются выходами усилителя-разветвителя, с которых снимают усиленные синусоидальные высокочастотные сигналы. Входы управления 12, 13 являются входами усилителя разветвителя, на которые поступают сигналы дискретного уровня, определяющие работу схем коммутации входов. Входы подстройки коэффициента усиления 14, 15 служат для подключения резистора, регулирующего коэффициент усиления предварительных усилителей. Источник напряжения U представляет собой внешний источник питания усилителя-разветвителя +12 В.
С входов сигналов радиочастоты 8, 9 синусоидальные высокочастотные сигналы поступают на входные усилительные каскады 1, 2. Если на вход управления 12 подается управляющий сигнал высокого уровня, а на вход управления 13 подается управляющий сигнал низкого уровня, то схема коммутации 3 отключает входной усилительный каскад 1, а схема коммутации 4 подключает входной усилительный каскад 2. Если на вход управления 12 подается управляющий сигнал низкого уровня, а на вход управления 13 подается управляющий сигнал высокого уровня, то схема коммутации 3 подключает входной усилительный каскад 1, а схема коммутации 4 отключает входной усилительный каскад 2. При отключении входного усилительного каскада 1 или 2 прекращается передача высокочастотного сигнала к последующим усилительным каскадам, при этом высокочастотный сигнал шунтируется соответствующими ключами, входящими в состав схем коммутации входов 3, 4, тем самым минимизируя влияние сигнала отключенного входа на спектральные характеристики высокочастотных сигналов с выходов 10, 11…m устройства. С входного усилительного каскада 1 или 2 высокочастотный сигнал поступает на промежуточный усилительный каскад 5, затем сигнал поступает на выходные усилительные каскады 6,7…n, где происходит усиление сигнала по мощности, и затем на выходы сигналов радиочастоты 10, 11…m.
В усилителе-разветвителе разработана и реализована схема коммутации, с помощью которой можно подключать к устройству сразу несколько источников сигнала и осуществить выбор сигнала одного из источников для прохождения далее по цепи, что расширяет функциональные возможности устройства.
В устройстве разработана и реализована схема усилителя мощности на комплементарных усилительных приборах, что позволяет снизить потребляемую мощность устройства без ущерба для качественных характеристик сигнала (таких как коэффициент шума, коэффициент гармонических искажений, наибольший уровень выходного сигнала).
Применение схемы усилителя мощности на комплементарных усилительных приборах позволяет выполнить устройство в виде микросборки или микромодуля, что приводит к уменьшению габаритно-массовых характеристик устройства.
Таким образом, использование предложенного технического решения для усиления и коммутации от нескольких источников входного синусоидального сигнала с низким уровнем шума и последующего разветвления на несколько выходов за счет схемы коммутации в устройстве для подключения нескольких источников сигнала, схемы усилителя мощности на комплементарных усилительных приборах и выполнении устройства в виде микросборки или микромодуля позволяет расширить функциональные возможности, снизить потребление питания без ущерба для качественных характеристик сигнала и уменьшить габаритно-массовые характеристики устройства.