浅谈10kW中波发射机缓冲放大器工作原理

2023-07-07石秀磊

数字传媒研究 2023年2期

张军石秀磊

1.2.内蒙古自治区广播电视传输发射中心乌审854台内蒙古乌审旗 017300

1 概述

在发射机系统中，缓冲放大器在激励器和预推动级之间起缓冲隔离作用，同时对激励器输出信号进行放大。放大电路由三级放大器组成，利用运算放大器、互补推挽射极跟随器和功放MOS 场效应管对射频激励信号进行逐级放大。对信号放大的同时需要保证阻抗匹配，利用互补推挽射极跟随器的输入阻抗高、输出阻抗低特性，做到功率放大，如图1所示。

图1 缓冲放大器电路图

2 缓冲放大过程

2.1 第一级放大器

第一级放大器由运放集成电路N1 及周围元件构成，如图2所示，在电路中作为缓冲驱动器使用。来自振荡器板载频方波射频激励信号从推动级合成母板送入，经过推动级合成母板送入缓冲放大器的射频输入端X1-39/40。运放N1 起电平转换作用，输入4～4.5Vp-p 方波信号经运放N1 放大后输出15Vp-p 方波信号。R1、R2 为输入信号的负载，R3、C1 构成加速移相电路，以改善输入方波的波形，使方波前后沿更加陡峭，其中R3 在方波平坦区起到限流作用。二极管VD1、VD2 起双向限幅作用，防止运放输出过高的电压和不正常的负电压，电阻R4 起输出隔离作用，用来限制第二级放大器V1、V2的基极电流及抑制寄生振荡。

图2 缓冲放大器第一级放大电路

2.2 第二级放大器

第二级放大器由晶体管V1、V2 及周围元件组成，V1、V2 构成互补推挽射极跟随器，工作于开关放大状态，可以改善单管射随器输出方波信号的下降沿，如图3 所示。

图3 缓冲放大器第二级放大电路

在第一级放大器N1 输出的驱动方波信号作用下，当N1 输出高电平时，V1 饱和导通，V2截止，输出陡峭的方波上升沿；当N1 输出低电平时，V1 截止，V2 饱和导通，输出陡峭的方波下降沿，因此，V1、V2 发射极的输出在地面和电源电压之间切换，在发射极连接处输出方波信号。C2、L1、R5 构成串联调谐式带通滤波网络，C2、L1起选频作用，R5 用于展宽频带。输出波形送至第三级放大器射频输入变压器T1 初级绕组。

2.3 第三级放大器

第三级放大器由2 只功放MOS 场效应管V3、V4，变压器T1 及周围元件组成，如图4 所示。T1 为射频输入变压器，第二级放大器的输出信号经T1 耦合后得到两路幅度相等、相位相反的射频激励信号，送至V3、V4 的栅极，推动场效应管V3、V4 工作，V3、V4 构成半桥功放电路（推挽放大器），在栅极射频激励信号作用下，V3、V4 轮流饱和导通和截止，从V3源极与V4 漏极连接点输出30Vp-p 的方波信号。VD3、VD4为背对背稳压二极管，双向击穿电压均为18V，并接在场效应管V3、V4 的栅极和源极，用于保护场效应管的栅极免受过压或瞬时过压损环。R6、R7 是V3、V4 的栅极防振电阻，用于抑制寄生振荡限流保护。C3、L2、C11 构成宽带耦合网络，C3、L2 起选频作用，V3、V4 推挽输出的30Vp-p 载频方波经C3、L2、C11 宽带耦合网络谐振输出约为30Vp-p 的正弦波送至预推动电路，C3 同时有隔直作用。R12～R19、C11 为第三级放大器的负载。