Способ снижения паразитного излучения широкополосных радиопередатчиков

Изобретение относится к области радиотехники, к широкополосным усилителям мощности, входящим в состав радиопередатчиков. Достигаемый технический результат - снижение уровня побочного излучения на гармониках широкополосных радиопередатчиков без увеличения их габаритов. Способ снижения побочного излучения широкополосных радиопередатчиков на гармониках рабочей частоты состоит в том, что формируют импульсы косинусоидальной формы усиливаемого высокочастотного сигнала, усиливаемые косинусоидальные импульсы ограничивают сверху до 54°. 1 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к широкополосным усилителям мощности, входящим в состав радиопередатчиков.

В настоящее время все более широкое распространение получили транзисторные радиопередатчики. Одной из специфических особенностей их усилителей является широкополосность. Это значит, что устройство суммирования мощности всех транзисторов выходного каскада работает без перестройки во всем рабочем диапазоне радиопередатчика. Причиной этого является относительно малая мощность транзисторов (особенно в области высоких частот), что вызывает необходимость, например, для обеспечения мощности 1 кВт в коротковолновом диапазоне складывать мощность нескольких десятков транзисторов. Очевидна нецелесообразность настройки каждого отдельного транзистора при смене рабочей частоты. Используемая в настоящее время форма усиливаемого высокочастотного сигнала представляет собой либо последовательность импульсов косинусоидальной формы, ограниченных снизу на уровне ≈90°, либо последовательность прямоугольных импульсов. И та и другая последовательности импульсов, кроме гармоник основной частоты, имеют спектры четных и нечетных гармоник соответственно. В силу широкополосности усилителей побочное излучение без ослабления появляется на выходе их сумматоров. Поскольку это излучение осложняет проблему электромагнитной совместимости (ЭМС) радиоэлектронных средств, принимаются меры к его ослаблению. Способ ослабления излучения на высших гармониках путем использования линейного режима усиления в классе А (режим колебаний 1-го рода) в усилителях мощности, как правило, не используется из-за низкого значения КПД таких усилителей.

Известен способ ослабления побочного излучения на высших гармониках (2-я и более) в широкополосных радиопередатчиках (О.В.Алексеев, Г.А.Грошев. Широкополосные усилители с раздельным усилением в смежных полосах диапазона. Радиотехника, т.26, №5, 1971.), заключающийся в том, что рабочий диапазон усилителя мощности радиопередатчика разбивается на несколько поддиапазонов с рабочей полосой каждого меньше октавы. Недостатком этого способа явлюются относительно большие габариты усилителя из-за необходимости иметь в одном радиопередатчике несколько усилителей требуемой номинальной мощности.

Прототипом заявляемого способа является ослабления побочного излучения на высших гармониках путем использования на выходе широкополосных усилителей октавных фильтров гармоник - дуплексеров (В.И.Каганов Транзисторные радиопередатчики. Москва, Энергия, 1976).

Недостатком такого способа является увеличение габаритов и стоимости октавных фильтров за счет наращивания числа их звеньев при повышении требований к ослаблению побочного излучения широкополосных радиопередатчиков.

Целью изобретения является снижение уровня побочного излучения на гармониках широкополосных радиопередатчиков без увеличения их габаритов.

Поставленная цель достигается за счет того, что усиливаемый высокочастотный сигнал, представляющий собой последовательность импульсов косинусоидальной формы, ограниченных снизу на уровне 90°, дополнительно ограничивают сверху на уровне 54°.

Расчеты показали, что если косинусоидальные импульсы, ограниченные снизу на уровне 90°, начать ограничивать сверху, приближая их форму к прямоугольной, то с изменением формы импульсов изменяется соотношение мощностей 1-й гармоники р₁ и суммарной мощности высших гармоник Р_г. Величина Р_г определяется соотношением

где P_ср - средняя мощность периодической последовательности импульсов;

Р₀ - мощность постоянной составляющей.

Величины P_ср, P₁, Р₀ легко определяются по известным методикам (например, Дробов С.А., Бычков С.И. Радиопередающие устройства. Москва: Сов. Радио, 1969).

Величина Р_ср определяется выражением

где θ - угол верхней отсечки.

θ₀ - граница верхней плоской части импульса на оси абсцисс;

I_m - амплитуда импульсов.

Мощность постоянной составляющей Р₀ и 1-ой гармоники P₁ определяются соотношениями

где

где

После определения по формуле (1) величины Р_г определяется отношение мощностей Р₁ к Р_г

Представленный на фиг.1 график зависимости отношения P₁ к Р_Г от θ₀ построен по результатам приведенных выше аналитических выражений.

Принятые на фиг.1 обозначения

φ_к=θ₀ - верхней отсечки в градусах;

Из графика видно, что максимум исследуемой функции достигается при значении аргумента, равном 54°. Из графика также видно, что отношение Р₁ к Р_г (Р_к=6,17) при θ₀=54° больше, чем в случае отсутствия ограничения при θ₀=0° (Р_к=5,27), либо в случае θ₀, стремящемся к 0,5π, т.е. когда импульсы приближаются к прямоугольной форме (Р_к=4,34). Это значит, что при равенстве во всех случаях мощности первых гармоник относительное снижение мощности высших гармоник составит при θ₀=0°

Таким образом, реализация предложенного выше способа позволяет снизить побочное излучение широкополосных передатчиков на гармониках, что улучшит ЭМС радиоэлектронных средств. Экономическая эффективность состоит в отсутствии затрат на создание дополнительных фильтров гармоник при повышении требований по ЭМС в тех случаях, когда эти требования могут быть выполнены за счет верхней отсечки косинусоидальных импульсов путем перевода транзисторов в режим насыщения на заданном уровне, равном 54°. Следует также отметить, что за счет увеличения коэффициента 1-й гармоники до 0,59 относительно величины этого коэффициента, равного 0,5, в традиционном режиме усиления, мощность усиливаемого сигнала возрастает в 1,4 раза.

Способ снижения побочного излучения широкополосных радиопередатчиков на гармониках рабочей частоты, состоящий в том, что формируют импульсы косинусоидальной формы усиливаемого высокочастотного сигнала, отличающийся тем, что, с целью снижения уровня побочного излучения на гармониках без увеличения габаритов радиопередатчика, усиливаемые косинусоидальные импульсы ограничивают сверху до уровня 54°.