УСИЛИТЕЛЬ СИГНАЛОВ С УГЛОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

УСИЛИТЕЛЬ СИГНАЛОВ С УГЛОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
Полезная модель относится к радиотехнике и может использоваться при широкополосном усилении мощности радиосигналов.
Известен усилитель радиосигналов, построенный на основе сложения мощностей сигналов с использованием мостовых устройств 1, который содержит мостовой делитель мощности, два усилителя и мостовой сумматор. В таком усилителе в зависимости от значения фазовых сдвигов в делителе и сумматоре возможно снижение некоторых видов нежелательных колебаний, возникающих в усилителях (гармоник и интермодуляционных составляющих). Недостаток такого усилителя состоит в том, что для зменьшения каждого конкретного вида нежелательных составляющих требуется полная симметрия схемы и определенный фазовый сдвиг в плечах схемы (т.е. фазовые сдвиги мостовых делителя и сумматора, которые могут выбираться равными к, 71/2 и т.д.).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является усилитель радиосигналов 1, в котором при сложении сигналов двух усилителей используются мостовые делитель и сумматор с различными фазовыми сдвигами, в частности, синфазный делитель и квадратурный сумматор. В таком усилителе имеется возможность устранить все виды нежелательных колебаний до пятого порядка 1.
Реализация указанной возможности определяется степенью симметрии схемы и постоянства фазовых сдвигов. Разбаланс в плечах по коэффициентам передачи и по фазе, определяемый степенью идентичности параметров усилителей и мостовых устройств, приводит к знаМПК: H03F, H03G
чительному ухудшению подавления нежелательных колебаний и в результате прохождению их в нагрузку.
Кроме того, из-за нестабильности параметров и звеньев усилителя, явлений амплитудно-фазовой и фазо-амплитудной конверсии, шумов усилителей выходной сигнал устройства имеет паразитную амплитудную и паразитную фазовую модуляции.
Целью предлагаемого технического решения является уменьшение паразитной фазовой и амплитудной модуляции выходного сигнала усилителя радиосигналов независимо от причины ее возникновения.
Для этого в усилитель, содержащий делитель, вход которого является входом устройства, первый и второй усилители, входы которых соединены с первым и вторым выходами делителя мош;ности соответственно и квадратурный сумматор, первый и второй выходы которого подключены к выходам первого и второго усилителей соответственно, а выход является выходом устройства, введено устройство компенсации паразитной модуляции, а усилители выполнены с управляемыми коэффициентами усиления и имеют управляющие входы, причем первый вход устройства компенсации паразитной модуляции соединен с выходом квадратурного сумматора, второй вход с входом устройства, первый выход с управляющим входом первого усилителя, второй выход с управляющим входом второго усилителя.
На фиг.1 приведена структурная электрическая схема предложенного усилителя, на фиг.2 - структурная электрическая схема предложенного усилителя с устройством компенсации паразитной фазовой модуляции, на фиг.З - структурная электрическая схема предложенного усилителя с устройством компенсации паразитной фазовой и паразитной амплитудной модуляции.
Усилитель содержит синфазный (Фиг. 1) делитель Д1, первый и второй усилители У2 и УЗ, квадратурный сумматор КС4 и устройство
компенсации паразитной модуляции 5. Устройство компенсации паразитной фазовой модуляции (Фиг. 2) содержит квадратурный фазовый детектор КФД6, первый инвертор ИНВ7, первый и второй линейные сумматоры СУМ8 и СУМ9. Устройство компенсации паразитной фазовой модуляции и паразитной амплитудной модуляции (Фиг. 3) дополнительно содержит амплитудный детектор АД 10, второй инвертор ИНВП.
Усилитель работает следующим образом.
Входной сигнал делится пополам в делителе 1 и поступает на входы первого 2 и второго 3 усилителей, в которых усиливается. Усиленные сигналы суммируются в квадратурном сумматоре 4 и передаются на выход устройства. За счет изменения коэффициентов передачи усилителей 2 и 3 под до1ствием управляющих напряжений с выходов устройства компенсации паразитной модуляции обеспечивается компенсация паразитной модуляции сигнала. Устройство компенсации паразитной модуляции выделяет из выходного напряжения составляющие, обусловленные ПАМ и ПФМ и формирует напряжения, управляющие коэффициентами передачи усилителей 2 и 3.
Общий коэффициент передачи усилителя сигналов с угловой модуляцией
+ K2e
где К - модуль коэффициента передачи,
Ф - фаза коэффициента передачи,
KI  Kj eynpj KQj - коэффициент передачи усилителя 2, зависящий
от управляющего напряжения с первого выхода устройства компенсации паразитной модуляции 5,
К2  К2{еу„р2 о2 коэффициентпфедачи усилителя 3, зависящий
от управляющего напряжения со второго выхода устройства компенсации паразитной модуляции 5,
-7тх2 - сдвиг фазы в квадратурном сумматоре 4,
KOI, Ко2 - коэффициенты передачи усилителей 2 и 3 соответственно.
Модуль коэффициента передачи
i: -  + 2
При Ki(eynpj 0)  7, К еугу2-  1 и одинаковых коэффициентах передачи усилителей  ATj-   2,
В действительности KOJ, ,2 имеют отклонения от номинального значения под воздействием возмущающих факторов. Идеальный коэффициент передачи
К  const.(1)
Условие (1) выполняется с некоторой ошибкой с помощью управления А:,(,).
Фаза коэффициента передачи К,
Ф  -arctg
В идеальном случае фазовый сдвиг, вносимый устройством в усиливаемый сигнал, должен быть постоянным:
Ф  const.(2)
На вход синфазного делителя Д1 поступает высокочастотный сигнал с угловой модуляцией
Uf  UfCo4(Oot + (pi),
(DO - частота несущего колебания,
f - мгновенный фазовый сдвиг, обусловленный модулирующим информационным сигналом.
Входной сигнал устройства содержит ПФМ и ПАМ и его можно записать в виде
{j  + M + P + j сигн порц ходе но где t/2 - амплитуда выходного сигнала, ли2 - паразитная амплитудная модуляция выходного сигнала,  - паразитная фазовая модуляция выходного сигнала, я-„ ,„„„ - постоянный фазовый сдвиг, вносимый устройством. Рассмотрим компенсацию паразитной фазовой модуляции. Фаза ла на выходе устройства Рвьгх  М + + 2:Квадратурный фазовый детектор 6 вьщеляет напряжение, проональное паразитной фазовой модуляции (р. На косинусном выКФД1выхКФД COS(p, на синусном выходе КФД ЩвыхКФд  sincp. На выходе сумматора 8 формируется зшравляющее напряжение (p, на выходе сумматора 9 cos(p + sin(p. Поэтому коэффициенты передачи усилителей 2 и 3, соответственKI  cos(p-  K2  cos(p + sinqi Kg
тогда
cosfp + sinw n
Ф  -arctg   --- , a
coscp-sinq) 4
9вых  9м + 9--:-9  9м--:44
Таким образом, устройство вносит постоянный фазовый сдвиг и устраняет ПФМ.
Рассмотрим компенсацию паразитной амплитудной модуляции. Амплитуда напряжения на выходе устройства
и,,  и,+ли,  и,(к,+лк,),
где KOS - номинальное значение модуля коэффициента передачи устройства,
АК - отклонение от KOI:, обусловленное возмущающими воздействиями.
При введении обратной связи по амплитуде
ос  i: )
Р
где /3  - коэффициент передачи цепи обратной связи по
амплитуде,
- коэффициент передачи амплитудного дететкора,
К„„д - коэффициент передачи инвертора.
В соответствии с теорией устройств с обратной связью увеличение Р приводит к уменьшению второго слагаемого в (3) и выполнению условия (1).
Доказательством реализуемости предлагаемого устройства является то, что все звенья усилителя сигналов с угловой модуляцией выполнены по известным схемотехническим решениям.
Предложенный усилитель позволяет реализовать дополнительное подавление нежелательных составляющих выходного сигнала, проявляющихся в виде ПАМ и ПФМ, с помощью введенных новых элементов, объединенных соответствующими связями с остальными узлами устройства. Такое включение дополнительных элементов позволяет существенно ослабить требования к балансировке схемы всего усилителя. При этом значительно подавляются ПФМ и ПАМ, вызванные не только разбалансом схемы, но и ПФМ и ПАМ, фазовые набеги и флуктуации фазы, вызванные действием дестабилизирующих факторов на элементы схемы, амплитудно-фазовой и фазо-амплитудной конверсией в усилителях, в том числе и шумовые составляющие.
Литература
1. Бурков И.А., Тр5гхин Н.А. Оценка возможности снижения некоторых видов нежелательных колебаний в широкополосных усилителях мощности ОВЧ диапазона // Радиотехника, 1984, №2. С.86 - 89.