大功率低頻和超低頻放大器實(shí)現(xiàn)途徑及特點(diǎn)

汪國平

摘 要：在經(jīng)濟(jì)以及科技都取得巨大進(jìn)步的當(dāng)今社會(huì)，低頻的放大器以及超低頻的放大器也逐漸在功率方面有著顯著提升的要求。在20世紀(jì)的五六十年代，對(duì)放大器的需求僅僅在幾十千瓦，而隨著經(jīng)濟(jì)以及科技的持續(xù)發(fā)展，當(dāng)今時(shí)代對(duì)放大器的需求已經(jīng)達(dá)到了幾兆瓦，這樣的低頻、超低頻的大功率放大器在當(dāng)今的高頻加熱領(lǐng)域、導(dǎo)航領(lǐng)域以及軍事領(lǐng)域都得到了極其廣泛的應(yīng)用。本文就是對(duì)低頻、超低頻放大器的實(shí)現(xiàn)途徑以及特點(diǎn)進(jìn)行的分析。

關(guān)鍵詞：大功率 低頻 超低頻 放大器 實(shí)現(xiàn)途徑 特點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TN722 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）05（c）-0055-02

就低頻、超低頻放大器而言，它的工作頻率在10～ 300kHz的范圍內(nèi)。這類的放大器在高頻加熱領(lǐng)域、導(dǎo)航領(lǐng)域、海洋探測(cè)領(lǐng)域、醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域以及軍事領(lǐng)域等都得到了廣泛的應(yīng)用，并且憑借其自身的優(yōu)勢(shì)，在應(yīng)用過程中發(fā)揮出最好的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)了最佳的應(yīng)用效果。隨著低頻、超低頻放大器在各個(gè)領(lǐng)域之中的廣泛應(yīng)用，其自身也取得了良好的發(fā)展。隨著當(dāng)今科技發(fā)展對(duì)放大器的功率不斷提升的要求，低頻、超低頻放大器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了由幾千瓦到幾百千瓦甚至幾兆瓦的飛速跨越。并且在未來經(jīng)濟(jì)以及科技的持續(xù)發(fā)展中，低頻、超低頻放大器的功率還會(huì)進(jìn)一步加大，將隨著經(jīng)濟(jì)以及科技一同取得迅猛發(fā)展，給諸多的應(yīng)用領(lǐng)域提供先進(jìn)的科學(xué)條件。下面將要介紹的是超大功率低頻、超低頻的放大器的實(shí)現(xiàn)途徑以及特點(diǎn)。

1 用電子管作為功率放大器的模擬放大器

1.1 實(shí)現(xiàn)途徑

可以將三極管或者四級(jí)管作為末極放大的電子管，因?yàn)槿龢O管不僅放大的倍數(shù)小，還需要較大的推動(dòng)功率。因此現(xiàn)代較多地將有著很大放大倍數(shù)又不需要很高推動(dòng)功率的四級(jí)管作為末極的功率器件，而三極管僅僅被應(yīng)用于極少數(shù)的特殊用途之中。

1.2 特點(diǎn)分析

末極功率管是在截止區(qū)以及線性區(qū)進(jìn)行工作，如果在線性處于非飽和區(qū)的放大狀態(tài)的時(shí)候，板極就有著約為80%的效率，因此也就會(huì)產(chǎn)生較大的損耗。當(dāng)前級(jí)放大器在線性區(qū)進(jìn)行工作時(shí)，末極放大器的功率就會(huì)很低，而且在每個(gè)末極功率管處于相同工作狀態(tài)時(shí)其輸出的幅度將向著額定的功率進(jìn)行疊加。它的優(yōu)點(diǎn)是有著較強(qiáng)的抗沖擊的能力，缺點(diǎn)是操作較為復(fù)雜，設(shè)備的效率也不高，對(duì)水電的消耗也很大。

2 用電子管作為功率較大器件的開關(guān)放大器

2.1 實(shí)現(xiàn)途徑

可以選擇三極管或者四級(jí)管來進(jìn)行末極的放大，相比較三極管而言，四級(jí)管同樣有著顯著的優(yōu)勢(shì)?？梢赃\(yùn)用單邊電路的形式進(jìn)行放大，也可以運(yùn)用推挽電路的形式進(jìn)行放大。

2.2 特點(diǎn)分析

當(dāng)功率管在開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行工作時(shí)，板極達(dá)到約95%的效率，相比較模擬放大器的板極效率而言，實(shí)現(xiàn)了顯著的提高。當(dāng)前級(jí)放大器也在開關(guān)的狀態(tài)下工作時(shí)，會(huì)有著較低的損耗，冷卻的設(shè)備也可以得到有效減少，所以整體可以達(dá)到75%的設(shè)備效率。而且每個(gè)末極的功率管在相同的工作狀態(tài)下，輸出的幅度將向著額定功率進(jìn)行疊加。前級(jí)放大器在開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行工作的時(shí)候不需要調(diào)諧就可以用分頻來實(shí)現(xiàn)。對(duì)功放管的燈絲要進(jìn)行預(yù)熱，需要20多分鐘的開機(jī)準(zhǔn)備時(shí)間。它的優(yōu)點(diǎn)同樣也是有著較強(qiáng)的抗沖擊的能力。

3 用沖氫閘流管作為功率器件的開關(guān)放大器

3.1 實(shí)現(xiàn)途徑

它有著和電子管開關(guān)放大器極其相似的原理，但是就高級(jí)輸出的波形而言，它們卻有著不一樣的工作狀態(tài)。就電子管放大器而言，矩形脈沖是它的前級(jí)輸出，同時(shí)由柵極脈沖來對(duì)末極的電子管進(jìn)行開通以及關(guān)斷的控制。但是對(duì)于沖氫閘流管的開關(guān)放大器而言，一尖脈沖是它的前級(jí)輸出，同時(shí)由柵極脈沖對(duì)末極氫閘管進(jìn)行開通的控制，由充放電電路中的反向電流對(duì)其關(guān)斷進(jìn)行控制。它有著較大的脈沖點(diǎn)流量以及較高的板極電壓，有著較低的重復(fù)頻率，平均電流也不大。因此它無法實(shí)現(xiàn)像開關(guān)放大器一樣的應(yīng)用，也不能像三極管或者四級(jí)管模式的應(yīng)用。為了使它的工作頻率得到有效的提升，可以對(duì)多單元輪流的工作方法進(jìn)行合理應(yīng)用；為了使板極的電壓得到有效降低，可以將正負(fù)雙極的電源進(jìn)行合理應(yīng)用；同時(shí)將每臂的兩個(gè)管子進(jìn)行并聯(lián)使用，可以使陽極板的平均電流得到有效控制，使其處在合理的范圍。將內(nèi)接交叉的限伏二極管進(jìn)行有效的應(yīng)用，可以使電容以及電壓的工作安全得到良好的保障，也可以使放大器對(duì)負(fù)載的變化做到更好的適應(yīng)。

3.2 特點(diǎn)分析

相比較電子管的模擬放大器，這種放大器可以在開關(guān)以及飽和的狀態(tài)之下進(jìn)行工作，并且工作時(shí)板極可以達(dá)到95%的效率，雖然會(huì)有燈絲等其他設(shè)備的損耗，但去掉這些損耗，效率依然可以達(dá)到75%左右，因此相較于電子管的模擬放大器而言，效率得到了顯著的提升。因?yàn)楣茏邮馆喠鬟M(jìn)行工作的，所以輸出的功率并不是在幅度上進(jìn)行的疊加，而是疊加在時(shí)間軸上。每臂都是正弦波的輸出，并且有著較小的諧波。它的優(yōu)點(diǎn)是操作比較簡單，可對(duì)調(diào)諧的原件進(jìn)行大量的減少。同時(shí)它的燈絲預(yù)熱時(shí)間較短，僅僅需要9min左右，這就有效地對(duì)工作的準(zhǔn)備時(shí)間進(jìn)行縮短。

4 用固態(tài)晶體管作為功率器件的開關(guān)放大器

4.1 實(shí)現(xiàn)途徑

這種功率放大管在截止區(qū)以及飽和區(qū)進(jìn)行工作，每一個(gè)管子都是通過脈沖激勵(lì)來實(shí)現(xiàn)的功率放大，放大器有著方波的輸出。在每一個(gè)高頻的周期中，所有的管子都在進(jìn)行工作。其在工作過程中所輸出的功率以電流的方式進(jìn)行疊加或者以電壓的方式進(jìn)行疊加，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)放大器的功率達(dá)到額定值。

4.2 特點(diǎn)分析

作為寬帶放大，固態(tài)功率放大器不需要進(jìn)行人工的調(diào)諧，也不需要進(jìn)行預(yù)熱，因此這種放大器有著更短的開機(jī)時(shí)間和95%以上的極高的效率，這樣就可以使運(yùn)行的費(fèi)用以及維護(hù)的費(fèi)用得到有效的降低；同時(shí)由于這種放大器實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程的通信以及自動(dòng)化管理的技術(shù)，因此操作起來也格外簡單方便。作為一種插件式的結(jié)構(gòu)，固態(tài)功率放大器更加標(biāo)準(zhǔn)化、更加系統(tǒng)化，并且可以進(jìn)行互換的使用，因此就有著很強(qiáng)的維護(hù)性。它有著更小的體積以及更輕的質(zhì)量，使無線電發(fā)送設(shè)備所占的空間得到有效的減小，使承載平臺(tái)不再因設(shè)備的重量以及空間問題受到影響。它的缺點(diǎn)是對(duì)雷電的防御功能較差，而且價(jià)格比較高。

5 結(jié)語

當(dāng)今的社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及社會(huì)科技都處在不斷發(fā)展不斷進(jìn)步的時(shí)期，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各個(gè)方面對(duì)科技的要求也一直處于不斷提升的狀態(tài)。所以，低頻、超低頻的放大器也隨著經(jīng)濟(jì)以及科技的發(fā)展取得了技術(shù)水平上的顯著提升，由之前的幾千瓦功率逐漸發(fā)展到當(dāng)今的幾百千瓦甚至幾兆瓦。這樣的發(fā)展對(duì)于很多領(lǐng)域而言都帶來了技術(shù)上的極大幫助，同時(shí)，隨著低頻、超低頻的放大器在各個(gè)領(lǐng)域之中的廣泛應(yīng)用，它本身的技術(shù)創(chuàng)新以及更新速度也得到了極大的發(fā)展。相信在不遠(yuǎn)的未來，低頻、超低頻的放大器將再次實(shí)現(xiàn)全新的突破，為當(dāng)今經(jīng)濟(jì)時(shí)代的各個(gè)領(lǐng)域提供更加堅(jiān)實(shí)的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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