Усилитель Догерти и его применение для усиления сигналов с амплитудной модуляцией

22 July

Усилитель Догерти представляет собой два усилителя – пиковый в С классе и линейный  в АВ классе.

Изобретатель William H. Doherty из Bell Telephone Laboratories Inc, 1936 г.

Краткое описание

Еще в 30-х годах прошлого века для усиления АМ использовали усилитель Догерти. И до сих пор такие усилители находят применения в аппаратуре связи. Особенность таких усилителей в том, что они эффективны для усиления сигналов с высоким пик фактором.

Принцип основан на сложении линейного и пикового усилителя за счет чего достигается высокий КПД.

Рассмотрим исходную схему на лампах.

Рисунок 1.

Усилитель Догерти и его применение для усиления сигналов с амплитудной модуляцией

На рисунке 1 представлена упрощённая схема передатчика TYPE 317. Не обычным для того времени было использование усилителя Догерти для усиления модулированных колебаний.

Схема передатчика TYPE 317 была прорывной на тот момент, так как для получения АМ использовали анодную, анодно-экранную модуляцию в оконечном каскаде что приводило к значительному увеличению стоимости таких передатчиков.

Рисунок 2

Усилитель Догерти и его применение для усиления сигналов с амплитудной модуляцией

На рисунке 2 представлена схема поясняющая принцип работы усилителя Догерти.

Усилитель несущей работает с начальным смещением в классе АВ – по сути это линейный усилитель, пиковый усилитель работает без подачи начального смещения, то есть в С классе и включается только на пиках.

Принцип объединения выходных сигналов усилителей заключается в использовании инвертора импеданса, который связывает усилитель несущей с выходом пикового усилителя и трансформатором импеданса на выходе. Инвертор импеданса эквивалентен четверть волновой линии передачи. На рисунке 1 можно увидеть реализацию четверть волновой линии в цепи сложения (это индуктивность между анодами ламп и емкости с анода лампы усилителя несущей на общую шину.) Фазовый сдвиг во входной цепи образован LC цепями.

Рисунок 3.

Усилитель Догерти и его применение для усиления сигналов с амплитудной модуляцией

На рисунке 3 представлена диаграмма выходных сигналов на выходе усилителя Догерти и на выходах усилителя несущей и пикового усилителя.

Усилитель Догерти позволяет получить максимальный КПД при одновременном сохранении линейности усилителя для сигналов с высоким отношением пиковой мощности к средней мощности.

Рисунок 4.

Схема передатчика с CLC модуляцией
Схема передатчика с CLC модуляцией
Схема передатчика с CLC модуляцией

На рисунке 4 показана схема передатчика с CLC модуляцией. Она так же заслуживает внимания. Пиковый НЧ сигнал с модулятора снимается через конденсатор в экранную сетку лампы пикового усилителя. Через заградительный дроссель напряжение 750В от источника питания подается на экранную сетку лампы пикового усилителя. При такой схеме только пики с напряжением выше 750В будут модулировать пиковый усилитель, тогда как лампа в усилителе несущей будет модулироваться в более широком диапазоне как при обычной CLC модуляции.

Сегодня усилители Догерти нашли применения в системах связи нового поколения. Разработаны широкополосные усилители на транзисторах. Конструктивные решения позволяют работать в разных стандартах модуляции с высоким КПД.

Рисунок 5

На рисунке фото современного усилителя Догерти.
На рисунке фото современного усилителя Догерти.
На рисунке фото современного усилителя Догерти.

Поделиться этой записью.