淺談10kW中波發(fā)射機緩沖放大器工作原理

張 軍 石秀磊

1.2.內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視傳輸發(fā)射中心烏審854臺 內(nèi)蒙古 烏審旗 017300

1 概述

在發(fā)射機系統(tǒng)中，緩沖放大器在激勵器和預推動級之間起緩沖隔離作用，同時對激勵器輸出信號進行放大。放大電路由三級放大器組成，利用運算放大器、互補推挽射極跟隨器和功放MOS 場效應管對射頻激勵信號進行逐級放大。對信號放大的同時需要保證阻抗匹配，利用互補推挽射極跟隨器的輸入阻抗高、輸出阻抗低特性，做到功率放大，如圖1所示。

圖1 緩沖放大器電路圖

2 緩沖放大過程

2.1 第一級放大器

第一級放大器由運放集成電路N1 及周圍元件構成，如圖2所示，在電路中作為緩沖驅(qū)動器使用。來自振蕩器板載頻方波射頻激勵信號從推動級合成母板送入，經(jīng)過推動級合成母板送入緩沖放大器的射頻輸入端X1-39/40。運放N1 起電平轉(zhuǎn)換作用，輸入4～4.5Vp-p 方波信號經(jīng)運放N1 放大后輸出15Vp-p 方波信號。R1、R2 為輸入信號的負載，R3、C1 構成加速移相電路，以改善輸入方波的波形，使方波前后沿更加陡峭，其中R3 在方波平坦區(qū)起到限流作用。二極管VD1、VD2 起雙向限幅作用，防止運放輸出過高的電壓和不正常的負電壓，電阻R4 起輸出隔離作用，用來限制第二級放大器V1、V2的基極電流及抑制寄生振蕩。

圖2 緩沖放大器第一級放大電路

2.2 第二級放大器

第二級放大器由晶體管V1、V2 及周圍元件組成，V1、V2 構成互補推挽射極跟隨器，工作于開關放大狀態(tài)，可以改善單管射隨器輸出方波信號的下降沿，如圖3 所示。

圖3 緩沖放大器第二級放大電路

在第一級放大器N1 輸出的驅(qū)動方波信號作用下，當N1 輸出高電平時，V1 飽和導通，V2截止，輸出陡峭的方波上升沿；當N1 輸出低電平時，V1 截止，V2 飽和導通，輸出陡峭的方波下降沿，因此，V1、V2 發(fā)射極的輸出在地面和電源電壓之間切換，在發(fā)射極連接處輸出方波信號。C2、L1、R5 構成串聯(lián)調(diào)諧式帶通濾波網(wǎng)絡，C2、L1起選頻作用，R5 用于展寬頻帶。輸出波形送至第三級放大器射頻輸入變壓器T1 初級繞組。

2.3 第三級放大器

第三級放大器由2 只功放MOS 場效應管V3、V4，變壓器T1 及周圍元件組成，如圖4 所示。T1 為射頻輸入變壓器，第二級放大器的輸出信號經(jīng)T1 耦合后得到兩路幅度相等、相位相反的射頻激勵信號，送至V3、V4 的柵極，推動場效應管V3、V4 工作，V3、V4 構成半橋功放電路（推挽放大器），在柵極射頻激勵信號作用下，V3、V4 輪流飽和導通和截止，從V3源極與V4 漏極連接點輸出30Vp-p 的方波信號。VD3、VD4為背對背穩(wěn)壓二極管，雙向擊穿電壓均為18V，并接在場效應管V3、V4 的柵極和源極，用于保護場效應管的柵極免受過壓或瞬時過壓損環(huán)。R6、R7 是V3、V4 的柵極防振電阻，用于抑制寄生振蕩限流保護。C3、L2、C11 構成寬帶耦合網(wǎng)絡，C3、L2 起選頻作用，V3、V4 推挽輸出的30Vp-p 載頻方波經(jīng)C3、L2、C11 寬帶耦合網(wǎng)絡諧振輸出約為30Vp-p 的正弦波送至預推動電路，C3 同時有隔直作用。R12～R19、C11 為第三級放大器的負載。

圖4 緩沖放大器第三級放大電路

3 緩沖放大器的電源

3.1 緩沖放大器供電電路

來自發(fā)射機整機低壓電源的+30VDC 供電送至推動合成母板，再經(jīng)推動合成母板送至本板的X1-23、X1-24，經(jīng)R21、C7、C8 去耦濾波及穩(wěn)壓二極管VD5穩(wěn)壓為15V 供給本板第一、二級放大器，經(jīng)R22、C10、C18～C21 去耦濾波后供給本板第三級放大器，如圖5所示。

圖5 緩沖放大器供電電路

3.2 經(jīng)緩沖放大器送至預推動供電電路

來自發(fā)射機整機低壓電源+60VDC 供電送至推動合成母板，由推動合成母板送至本板X1-25、X1-26，然后分別經(jīng)保險F1、F2 從本板X1-29、30，X1-27、28 分別為預推動級A、B 半橋供電，如圖6 所示，當緩沖放大器板抽出后，預推動級供電也隨即切斷，保障檢修安全。

圖6 經(jīng)緩沖放大器送至預推動供電電路

總結(jié)

分析電路能力對于處理故障起到?jīng)Q定性作用，板件維護主要確保板件清潔，插拔卡槽牢固緊靠，避免因塵埃產(chǎn)生靜電導致電路故障。