Транзисторные усилители с высоким КПД: общие условия реализации
Рассмотрены спектральные соотношения между током и напряжением на выходе транзистора, необходимые для получения максимальной эффективности в усилителях с высоким КПД. Полученные условия являются общими для усилителей классов Е, F и других. Обосновывается введение для таких типов (классов работы) уси...
Gespeichert in:
| Datum: | 2000 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2000
|
| Schriftenreihe: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70951 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Транзисторные усилители с высоким КПД: общие условия реализации / В.Г. Крыжановский, Ю.В. Рассохина, А.Н. Рудякова, И.Н. Шевченко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2000. — № 5-6. — С. 5-8. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-70951 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-709512014-11-19T03:01:39Z Транзисторные усилители с высоким КПД: общие условия реализации Крыжановский, В.Г. Рассохина, Ю.В. Рудякова, А.Н. Шевченко, И.Н. Проектирование. Конструирование Рассмотрены спектральные соотношения между током и напряжением на выходе транзистора, необходимые для получения максимальной эффективности в усилителях с высоким КПД. Полученные условия являются общими для усилителей классов Е, F и других. Обосновывается введение для таких типов (классов работы) усилителей обобщающего термина — полиреактивные усилители. Показана роль и значение полиреактивных усилителей ВЧ- и СВЧ- диапазонов в совершенствовании радиоэлектронной аппаратуры. The spectral ratios between current and voltage on transistor output required to obtain maximum efficiency in the high efficiency amplifier have been considered. Obtained conditions are general for E, F classes amplifiers and others. It is grounded the introduction for such types (operation classes) of summarized term amplifiers - polyreaction amplifiers. The role and significance of RF/HF/VHF polyreaction amplifiers in improvement of radioelectronical equipment has been shown. 2000 Article Транзисторные усилители с высоким КПД: общие условия реализации / В.Г. Крыжановский, Ю.В. Рассохина, А.Н. Рудякова, И.Н. Шевченко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2000. — № 5-6. — С. 5-8. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 2225-5818 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70951 621.375:621.382.029.6.001.63 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Проектирование. Конструирование Проектирование. Конструирование |
| spellingShingle |
Проектирование. Конструирование Проектирование. Конструирование Крыжановский, В.Г. Рассохина, Ю.В. Рудякова, А.Н. Шевченко, И.Н. Транзисторные усилители с высоким КПД: общие условия реализации Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description |
Рассмотрены спектральные соотношения между током и напряжением на выходе транзистора, необходимые для получения максимальной эффективности в усилителях с высоким КПД. Полученные условия являются общими для усилителей классов Е, F и других. Обосновывается введение для таких типов (классов работы) усилителей обобщающего термина — полиреактивные усилители. Показана роль и значение полиреактивных усилителей ВЧ- и СВЧ- диапазонов в совершенствовании радиоэлектронной аппаратуры. |
| format |
Article |
| author |
Крыжановский, В.Г. Рассохина, Ю.В. Рудякова, А.Н. Шевченко, И.Н. |
| author_facet |
Крыжановский, В.Г. Рассохина, Ю.В. Рудякова, А.Н. Шевченко, И.Н. |
| author_sort |
Крыжановский, В.Г. |
| title |
Транзисторные усилители с высоким КПД: общие условия реализации |
| title_short |
Транзисторные усилители с высоким КПД: общие условия реализации |
| title_full |
Транзисторные усилители с высоким КПД: общие условия реализации |
| title_fullStr |
Транзисторные усилители с высоким КПД: общие условия реализации |
| title_full_unstemmed |
Транзисторные усилители с высоким КПД: общие условия реализации |
| title_sort |
транзисторные усилители с высоким кпд: общие условия реализации |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| publishDate |
2000 |
| topic_facet |
Проектирование. Конструирование |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70951 |
| citation_txt |
Транзисторные усилители с высоким КПД: общие условия реализации / В.Г. Крыжановский, Ю.В. Рассохина, А.Н. Рудякова, И.Н. Шевченко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2000. — № 5-6. — С. 5-8. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
| series |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| work_keys_str_mv |
AT kryžanovskijvg tranzistornyeusilitelisvysokimkpdobŝieusloviârealizacii AT rassohinaûv tranzistornyeusilitelisvysokimkpdobŝieusloviârealizacii AT rudâkovaan tranzistornyeusilitelisvysokimkpdobŝieusloviârealizacii AT ševčenkoin tranzistornyeusilitelisvysokimkpdobŝieusloviârealizacii |
| first_indexed |
2025-07-05T20:03:32Z |
| last_indexed |
2025-07-05T20:03:32Z |
| _version_ |
1836838617449758720 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2000, ¹ 5�6 5
ÏÐÎÅÊÒÈÐÎÂÀÍÈÅ. ÊÎÍÑÒÐÓÈÐÎÂÀÍÈÅ
Çàïèñàíû óñëîâèÿ ñîçäàíèÿ ðåæèìîâ ñ
âûñîêèì ÊÏÄ â òðàíçèñòîðíûõ óñè-
ëèòåëÿõ. Ïðåäëîæåíî íàçûâàòü òàêèå
ðåæèìû ïîëèðåàêòèâíûìè.
Ýôôåêòèâíûì ïóòåì ïîâûøåíèÿ õàðàêòåðèñ-
òèê àïïàðàòóðû ÑÂ×-äèàïàçîíà ÿâëÿåòñÿ ñî-
âåðøåíñòâîâàíèå òðàíçèñòîðíûõ óñèëèòåëåé ìîùíî-
ñòè ÑÂ× (ÒÓÌ ÑÂ×), â ÷àñòíîñòè, ïîâûøåíèå èõ
ÊÏÄ. Îäíî èç óñëîâèé ïîâûøåíèÿ ïîëíîãî ÊÏÄ
óñèëèòåëåé � ýòî ïðîãðåññ â îáëàñòè ñîçäàíèÿ íî-
âûõ òðàíçèñòîðîâ, äðóãîå � èñïîëüçîâàíèå íîâûõ
ðåæèìîâ ðàáîòû ÒÓÌ ÑÂ×, íàçûâàåìûõ â ëèòåðà-
òóðå êëàññàìè E, F, Finv, HRA (óñèëèòåëü ñ âçàèìî-
äåéñòâèåì íà ãàðìîíèêàõ), HCA (óñèëèòåëü ñ êîíò-
ðîëåì ãàðìîíèê) è äð. [1�7]. Èñïîëüçîâàíèå ýòèõ
ðåæèìîâ ïîçâîëÿåò ïîâûñèòü ÊÏÄ óñèëèòåëÿ, ïîíè-
çèòü èíòåðìîäóëÿöèîííûå èñêàæåíèÿ è íàïðÿæåíèå
ïèòàíèÿ.
Äëÿ ðåàëèçàöèè íîâûõ ðåæèìîâ íåîáõîäèìû ðà-
áîòà òðàíçèñòîðà ñ îòñå÷êîé òîêà, ñïåöèàëüíàÿ íà-
ñòðîéêà âõîäíîé è âûõîäíîé ñîãëàñóþùèõ öåïåé íà
÷àñòîòàõ âûñøèõ ãàðìîíèê, ñïåöèàëüíàÿ ôîðìà âõîä-
íîãî ñèãíàëà óñèëèòåëÿ. Óêàçàííîå ìíîãîîáðàçèå
óñëîâèé ðåàëèçàöèè òðåáóåò ôîðìóëèðîâàíèÿ ïîëî-
æåíèé, îáùèõ äëÿ óêàçàííûõ êëàññîâ óñèëèòåëåé. Â
îòå÷åñòâåííîé ëèòåðàòóðå íàèáîëåå áëèçêèì ïîíÿ-
òèåì ÿâëÿåòñÿ ïîëèãàðìîíè÷åñêèé ðåæèì ðàáîòû óñè-
ëèòåëüíûõ êàñêàäîâ, õàðàêòåðèçóþùèéñÿ ñïåöèàëü-
íûì ñïåêòðàëüíûì ñîñòàâîì (ôîðìîé ñèãíàëà), ïî-
äàâàåìîãî íà âûõîäíîé êàñêàä, âûõîäíàÿ ñîãëàñóþ-
ùàÿ öåïü êîòîðîãî ñîäåðæèò êîíòóðà, íàñòðîåííûå
íà ÷àñòîòû âûñøèõ ãàðìîíèê ñèãíàëà [8, ñ. 39]. Îä-
íàêî ïîíÿòèå ïîëèãàðìîíè÷åñêîãî ðåæèìà íå îòðà-
æàåò âñåõ îñîáåííîñòåé êëàññîâ Å è F è ìíîãèõ
äðóãèõ.
Îñíîâíûìè ðåæèìàìè ðàáîòû óêàçàííûõ òèïîâ
óñèëèòåëåé ìîùíîñòè ÿâëÿþòñÿ êëàññû F (àêòèâíûé
ïðèáîð (ÀÏ) èñïîëüçóåòñÿ êàê èñòî÷íèê òîêà) è Å
(ÀÏ èñïîëüçóåòñÿ êàê ïåðåêëþ÷àòåëü). Îäíàêî, êàê
çàìå÷åíî â [1], ôèçè÷åñêèå ïðîöåññû, ëåæàùèå â îñ-
íîâå èõ ðàáîòû, åùå íåäîñòàòî÷íî õîðîøî ïîíÿòû è
èçó÷åíû.
Ïåðâîå îïèñàíèå ñîâðåìåííîé êîíöåïöèè ÒÓÌ
ÑÂ× êëàññà F áûëî ïðåäñòàâëåíî â ðàáîòàõ [9, 10].
 íèõ èñïîëüçîâàëàñü ñïåöèàëüíàÿ íàñòðîéêà âû-
õîäíîé ñîãëàñóþùåé öåïè äëÿ êîíòðîëÿ èìïåäàíñà
íà ÷àñòîòàõ âûñøèõ ãàðìîíè÷åñêèõ ñîñòàâëÿþùèõ.
Ïðè ýòîì äëÿ ÷åòíûõ ãàðìîíèê íà âûõîäå ÀÏ ñî-
çäàâàëñÿ ðåæèì êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ, à äëÿ íå÷åò-
íûõ � õîëîñòîãî õîäà. Ïîçäíåå, â [11, ñ. 454�458],
Ô. Ðààá ïðåäëîæèë èñïîëüçîâàòü äëÿ òàêîãî ðåæè-
ìà íàñòðîéêè òåðìèí � êëàññ F.
Óñèëèòåëü êëàññà Å áûë ïðåäëîæåí Í. è À. Ñî-
êàëàìè [12] êàê óñèëèòåëü ñ êëþ÷åâûì ðåæèìîì
ðàáîòû, èñïîëüçóþùèé âûõîäíóþ ñîãëàñóþùóþ öåïü
äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ òðåáóåìûõ ôîðì íàïðÿæåíèÿ è
òîêà íà âûõîäå àêòèâíîãî ïðèáîðà. Áàçîâûì ïðèí-
öèïîì ðàáîòû òàêîãî óñèëèòåëÿ ïðèíèìàëîñü íå-
îäíîâðåìåííîå ñóùåñòâîâàíèå çíà÷èòåëüíûõ ïî âå-
ëè÷èíå òîêà è íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäå ÀÏ.
Öåëüþ íàñòîÿùåé ðàáîòû ÿâëÿåòñÿ ôîðìóëèðî-
âàíèå ïîëîæåíèé, îáùèõ äëÿ óêàçàííûõ êëàññîâ ðà-
áîòû ÒÓÌ, è ïðèâëå÷åíèå âíèìàíèÿ ðàçðàáîò÷èêîâ
ê äîñòàòî÷íî ïðîñòûì ñïîñîáàì ïîâûøåíèÿ õàðàê-
òåðèñòèê ðàäèîýëåêòðîííîé àïïàðàòóðû â äèàïàçîíå
îò åäèíèö ÌÃö äî äåñÿòêîâ ÃÃö.
Îáùåïðèíÿòûì îïðåäåëåíèåì òàê íàçûâàåìî-
ãî «ñòîêîâîãî» (ëèáî «êîëëåêòîðíîãî», â
çàâèñèìîñòè îò òèïà ïðèìåíÿåìîãî ÀÏ) ÊÏÄ óñè-
ëèòåëÿ ìîùíîñòè ÿâëÿåòñÿ ñëåäóþùåå:
ηD=PLOAD/PDC, (1)
Ïðåäïîëàãàÿ, ÷òî âõîäíàÿ è âûõîäíàÿ ñîãëàñóþ-
ùèå öåïè ÿâëÿþòñÿ öåïÿìè áåç ïîòåðü (à çíà÷èò, âñÿ
ìîùíîñòü, ïîòðåáëÿåìàÿ îò èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ, ðàñ-
ñåèâàåòñÿ òîëüêî â íàãðóçêå è â àêòèâíîì ïðèáîðå),
ìîæíî çàïèñàòü (1) êàê
ηD=PLOAD/(PLOAD+PDISS). (2)
Çäåñü
P
T
u t i t dtLOAD LOAD LOAD
T
T
=
−
∫
1
2
2
( ) ( )
/
/
è
P
T
u t i t dtDISS DS D
T
T
=
−
∫
1
2
2
( ) ( )
/
/
�
ñðåäíèå ïî âðåìåíè ìîùíîñòü â íàãðóçêå è ìîùíîñòü,
ðàññåÿííàÿ â àêòèâíîì ïðèáîðå (Ò � ïåðèîä êîëåáà-
íèé îñíîâíîé ÷àñòîòû, t � âðåìÿ). PDISS ìîæåò áûòü
âûðàæåíà ÷åðåç ñïåêòðàëüíûå êîìïîíåíòû ñòîêîâûõ
íàïðÿæåíèÿ uDS è òîêà iD ñëåäóþùèì îáðàçîì:
ÒÐÀÍÇÈÑÒÎÐÍÛÅ ÓÑÈËÈÒÅËÈ Ñ ÂÛÑÎÊÈÌ ÊÏÄ:
ÎÁÙÈÅ ÓÑËÎÂÈß ÐÅÀËÈÇÀÖÈÈ
Ê. ô.-ì. í. Â. Ã. ÊÐÛÆÀÍÎÂÑÊÈÉ,
ê. ô.-ì. í. Þ. Â. ÐÀÑÑÎÕÈÍÀ,
À. Í. ÐÓÄßÊÎÂÀ, È. Í. ØÅÂ×ÅÍÊÎ
Óêðàèíà, Äîíåöêèé ãîñ. óíèâåðñèòåò
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
20.06 2000 ã.
Îïïîíåíò ê. ò. í. Â. Â. ÄÀÍÈËÎÂ,
ê. ò. í. Ñ. À. ÃÎÐÜÅÂ
âûñîêî÷àñòîòíàÿ ìîùíîñòü â íàãðóçêå;
ïîñòîÿííàÿ ìîùíîñòü, ïîòðåáëÿåìàÿ îò èñ-
òî÷íèêà ïèòàíèÿ.
ãäå PLOAD �
PDC �
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2000, ¹ 5�6
6
ÏÐÎÅÊÒÈÐÎÂÀÍÈÅ. ÊÎÍÑÒÐÓÈÐÎÂÀÍÈÅ
PDISS=
= +
+
=
∞
=
∞
−
∑ ∑∫U I
nt
T
mt
T
dt
TDSm Dm n n
n
m m
mT
T
α π ϕ β π ψcos cos
/
/ 2 2
0 02
2
, (3)
Èíòåãðèðîâàíèå (3) äàåò:
P U I U IDISS DS D DSm Dm= + − +0 0
1 1
1 12
α β ϕ ψcos( )
+U IDSm Dm
n n
n n
n
α β ϕ ψ
22
cos( )−
=
∞
∑ . (4)
Äàëåå, ïðåäïîëàãàÿ, ÷òî ïåðâûå ãàðìîíèêè òîêà è
íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäå òðàíçèñòîðà ïðîòèâîôàçíû
(÷òî ìîæåò áûòü ðåàëèçîâàíî ïóòåì ïîëíîãî ñîãëà-
ñîâàíèÿ ñ íàãðóçêîé), ïîëó÷àåì:
P U I U IDISS DS D DSm Dm= − +0 0
1 1
2
α β
+U IDSm Dm
n n
n n
n
α β ϕ ψ
22
cos( )−
=
∞
∑ . (5)
 (5) UDS0ID0=PDÑ è (ïðåäïîëàãàÿ, ÷òî òîëüêî
ìîùíîñòü îñíîâíîé ÷àñòîòû äîñòèãàåò íàãðóçêè)
UDSm IDmα1β1/2=PLOAD.
Ó÷èòûâàÿ ýòî, ïîëó÷àåì:
P P P
U I
DISS DC LOAD
DSm Dm
n n n n
n
= − + −
=
∞
∑
2 2
α β ϕ ψcos( ) .(6)
Ìàêñèìàëüíûé ÊÏÄ (100% äëÿ èäåàëüíîãî ïå-
ðåêëþ÷àòåëÿ) äîñòèãàåòñÿ åñëè PDISS=0. Îáùåïðè-
íÿòûé ìåòîä îáåñïå÷åíèÿ íèçêîãî PDISS � ðàáîòà
óñèëèòåëÿ â ðåæèìàõ êëàññîâ Å, F è èõ ìîäèôèêà-
öèé (HCA, HRA, èíâåðñíûé F). Ïðè ýòîì òîê ñòîêà
ïðîòåêàåò, ïîêà íàïðÿæåíèå «ñòîê�èñòîê» ðàâíî
íóëþ, à íåíóëåâîå íàïðÿæåíèå ñóùåñòâóåò, ïîêà òîê
ðàâåí íóëþ (ñì. ðèñóíîê; çäåñü θ � ôàçà êîëåáà-
íèé).  ýòîì ñëó÷àå èç (6) ïîëó÷àåì:
P P
U I
LOAD DC
DSm Dm
n n n n
n
= + −
=
∞
∑
2 2
α β ϕ ψcos( ) . (7)
Èñõîäÿ èç çàêîíà ñîõðàíåíèÿ ýíåðãèè ìîæíî çà-
ïèñàòü (ïðåíåáðåãàÿ ïðè ýòîì ìîùíîñòüþ âõîäíîãî
óïðàâëÿþùåãî ñèãíàëà):
PLOAD≤PDC. (8)
Èç (7) è (8) ñëåäóåò, ÷òî
U IDSm Dm
n n n n
n2
0
2
α β ϕ ψcos( )− ≤
=
∞
∑ . (9)
Ñîãëàñíî (7) è (9), ìàêñèìàëüíàÿ âûõîäíàÿ ìîù-
íîñòü óñèëèòåëÿ (ïðè çàäàííîé PDC) ìîæåò áûòü
ïîëó÷åíà, åñëè
α β ϕ ψn n n n
n
cos( )− =
=
∞
∑
2
0 . (10)
Ðàâåíñòâî (10) âûïîëíèòñÿ â ñëåäóþùèõ ÷åòû-
ðåõ ñëó÷àÿõ:
âñå αn=0 è βn=0; (11.1)
íå âñå αn=0, íî âñå βn=0; (11.2)
ëèáî αn=0, ëèáî βn=0; (11.3)
cos(ϕn�ψn)=0. (11.4)
ìàêñèìàëüíûå çíà÷åíèÿ íàïðÿæåíèÿ è
òîêà ñòîêà, ñîîòâåòñòâåííî;
êîýôôèöèåíòû Ôóðüå äëÿ òîêà è íà-
ïðÿæåíèÿ, ñîîòâåòñòâåííî;
íîìåðà ãàðìîíèê ðÿäà Ôóðüå.
ãäå UDSm, IDm �
αn, ϕn è βm, ψm �
m, n �
Âûêëþ÷åííîå
ñîñòîÿíèå
Âêëþ÷åííîå
ñîñòîÿíèå
Âðåìÿ
Âðåìÿ
Í
àï
ðÿ
æ
åí
èå
í
à
âû
õî
äå
À
Ï
Ò
îê
÷
åð
åç
À
Ï
á)Im
0
0 2 4 6 8 10 θ, ðàä
Um
0
0 2 4 6 8 10 θ, ðàä
à)
Èäåàëüíûå âîëíîâûå ôîðìû ñòîêîâûõ òîêà è íàïðÿæåíèÿ â óñèëèòåëå êëàññà F (à) è Å (á)
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2000, ¹ 5�6 7
ÏÐÎÅÊÒÈÐÎÂÀÍÈÅ. ÊÎÍÑÒÐÓÈÐÎÂÀÍÈÅ
Ïåðâûé ñëó÷àé ñîîòâåòñòâóåò ëèíåéíîìó ðåæè-
ìó ðàáîòû (êëàññ À) ñ åãî 50%-íûì îãðàíè÷åíèåì
ïî ÊÏÄ.
Óñëîâèå (11.2) ñîîòâåòñòâóåò ðàáîòå â ðåæèìàõ
ÀÂ, Â èëè Ñ, â êîòîðûõ íåðàâíûå íóëþ òîê è íàïðÿ-
æåíèå íà âûõîäå òðàíçèñòîðà ñóùåñòâóþò îäíîâðå-
ìåííî, åñëè òðàíçèñòîð íå íàõîäèòñÿ â ðåæèìå îò-
ñå÷êè âûõîäíîãî òîêà. Ýòî ïðèâîäèò ê ïàðàçèòíî-
ìó ðàññåÿíèþ ìîùíîñòè, è äîñòèæåíèå 100%-íîãî
ñòîêîâîãî ÊÏÄ ïðè íåíóëåâîé âûõîäíîé ìîùíîñòè
íåâîçìîæíî.
Óñëîâèå (11.3) ñîîòâåòñòâóåò ðàáîòå óñèëèòåëÿ
ìîùíîñòè â êëàññå F (ðèñ., à). Ïðè ýòîì â èäåàëå,
êàê óæå áûëî ñêàçàíî âûøå, PDISS=0. Ñëåäîâàòåëü-
íî, òåîðåòè÷åñêè (ïðåíåáðåãàÿ íåíóëåâûì íàïðÿæå-
íèåì íàñûùåíèÿ ñòîêîâûõ õàðàêòåðèñòèê ðåàëüíî-
ãî òðàíçèñòîðà) âîçìîæíî ïîëó÷åíèå 100%-íîãî
ÊÏÄ.
Ïîñëåäíèé ñëó÷àé íå îòíîñèòñÿ ê êàêîìó-ëèáî
èç îïèñàííûõ ðàíåå êëàññîâ óñèëèòåëåé ìîùíîñòè ñ
ïîëèãàðìîíè÷åñêèì ðåæèìîì. Óñëîâèå (11.4) âû-
ïîëíèòñÿ, åñëè ðàçíîñòü ôàç ìåæäó òîêîì è íàïðÿ-
æåíèåì íà âûõîäå òðàíçèñòîðà äëÿ âñåõ âûñøèõ
ãàðìîíèê áóäåò ðàâíà π/2 (ò. å. íàãðóçî÷íàÿ öåïü
äëÿ âûñøèõ ãàðìîíèê äîëæíà ïðåäñòàâëÿòü ñîáîé â
èäåàëå ÷èñòóþ ðåàêòèâíîñòü). PDISS=0 â ýòîì ñëó-
÷àå äîñòèæèìî, åñëè (ñì. (6) ïðè ó÷åòå (10))
α β1 1
2= P
U I
DC
DSm Dm
. (12)
Òàêîé âàðèàíò ðåàëèçàöèè óñèëèòåëÿ ìîùíîñòè
ÿâëÿåòñÿ ïåðñïåêòèâíûì è òðåáóåò äàëüíåéøåãî èñ-
ñëåäîâàíèÿ. Òåîðåòè÷åñêè îí ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü
òàêèå æå âûñîêèå õàðàêòåðèñòèêè, êàê è äëÿ óñèëè-
òåëÿ êëàññà F, èñïîëüçóÿ ïðè ýòîì áîëåå ïðîñòûå â
íàñòðîéêå ñîãëàñóþùèå öåïè. Îäíàêî ïðè ýòîì íå-
îáõîäèìû èíûå ìåòîäû ñîçäàíèÿ îïòèìàëüíûõ ñî-
îòíîøåíèé ìåæäó àìïëèòóäàìè è ôàçàìè ãàðìîíèê
òîêà è íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäå òðàíçèñòîðà � íà-
ïðèìåð, ïóòåì ñîçäàíèÿ ñïåöèàëüíîé ôîðìû âõîäíî-
ãî ñèãíàëà. Âûõîäíàÿ öåïü ïðè ýòîì ìîæåò ïðåä-
ñòàâëÿòü ñîáîé âûñîêîäîáðîòíûé ÔÍ×, íàïðèìåð,
íà äèýëåêòðè÷åñêèõ ðåçîíàòîðàõ [13].
Ïðîâåäåííûé àíàëèç ïîêàçûâàåò, ÷òî îáùèì
äëÿ ðàññìîòðåííûõ ðåæèìîâ ðàáîòû ÒÓÌ
ÑÂ× ÿâëÿåòñÿ óñòðàíåíèå ðàññåÿíèÿ ìîùíîñòè íà
÷àñòîòàõ âûñøèõ ãàðìîíèê, ïðè ýòîì, çà èñêëþ÷åíèåì
ðåæèìà êëàññà À ñ íèçêèì ÊÏÄ, ãäå îòñóòñòâóåò ãå-
íåðàöèÿ ãàðìîíèê, âñå ðåæèìû õàðàêòåðèçóåòñÿ íåëè-
íåéíûì ðåæèìîì ðàáîòû. Íåëèíåéíîñòü ðåæèìà ðà-
áîòû (è ñîïóòñòâóþùàÿ ãåíåðàöèÿ ãàðìîíèê) íåîá-
õîäèìà äëÿ ñîçäàíèÿ óñëîâèé ìèíèìèçàöèè ðàññåèâà-
åìîé â ÀÏ ìîùíîñòè, ÷òî îáåñïå÷èâàåòñÿ ñîîòâåò-
ñòâóþùèìè ôîðìàìè âûõîäíûõ òîêà è íàïðÿæåíèÿ.
Ïðè ýòîì âûõîäíàÿ ñîãëàñóþùàÿ öåïü òðàíçèñ-
òîðà äîëæíà îáåñïå÷èòü ðåàêòèâíûé õàðàêòåð íà-
ãðóçêè íà ÷àñòîòàõ âûñøèõ ãàðìîíèê (ìîæíî ñ÷è-
òàòü, ÷òî íàãðóçêè Z=0 è Z=∝ ÿâëÿþòñÿ ðåàêòèâíû-
ìè, ò. ê. â íèõ íå ïðîèñõîäèò ðàññåÿíèÿ ìîùíîñòè).
Íåëüçÿ íå îòìåòèòü è àíàëîãèé ñ óñëîâèÿìè îáåñïå-
÷åíèÿ âûñîêîãî ÊÏÄ â ñèñòåìàõ ñ íåëèíåéíûìè
ðåàêòèâíîñòÿìè � ñîîòíîøåíèÿìè Ìýíëè�Ðîó [14,
ñ. 224]. Ïîýòîìó ìîæíî ïðåäëîæèòü îáùåå íàçâà-
íèå äëÿ óêàçàííûõ êëàññîâ óñèëèòåëåé ìîùíîñòè:
óñèëèòåëè ñ ïîëèðåàêòèâíûìè íàãðóçêàìè èëè ïî-
ëèðåàêòèâíûå óñèëèòåëè. Ýòîò òåðìèí ìîæåò îáúå-
äèíèòü áîëüøîå ÷èñëî òåðìèíîâ, ñóùåñòâóþùèõ â
èíîñòðàííîé ëèòåðàòóðå, òàêèõ êàê ìåòîä ìàíèïóëè-
ðîâàíèÿ ãàðìîíèêàìè, óñèëèòåëü ñ êîíòðîëåì ãàðìî-
íèê, óñèëèòåëü ñ âçàèìîäåéñòâèåì íà ãàðìîíèêàõ,
óñèëèòåëè ñ àêòèâíîé àíòåííîé è, åñòåñòâåííî, êëàñ-
ñû Å è F.
Äðóãèì âàðèàíòîì îáîáùàþùåãî ïîíÿòèÿ ìîæåò
áûòü òåðìèí ïîëèðåçîíàíñíûå óñèëèòåëè. Îäíî èç
îïðåäåëåíèé ðåçîíàíñà � îáìåí ýíåðãèåé ìåæäó ïî-
ëåì è ñòîðîííèìè èñòî÷íèêàìè îòñóòñòâóåò, à ïðî-
èñõîäèò ëèøü îáìåí ýíåðãèåé ìåæäó ýëåêòðè÷åñêèì
è ìàãíèòíûì ïîëåì [15, ñ. 95, 277] � ñîîòâåòñòâóåò
ôèçè÷åñêîé êàðòèíå âçàèìîäåéñòâèÿ â óêàçàííûõ
êëàññàõ ðàáîòû óñèëèòåëåé ñ âûñîêèì ÊÏÄ.
Èñïîëüçîâàíèå ïîëèðåàêòèâíûõ óñèëèòåëåé ïî-
çâîëÿåò ñõåìîòåõíè÷åñêèìè ìåòîäàìè ñóùå-
ñòâåííî ïîâûñèòü êàê êîëëåêòîðíûé (ñòîêîâûé)
ÊÏÄ òðàíçèñòîðà, òàê è ïîëíûé ÊÏÄ óñèëèòåëÿ:
PAE
P P
P G
LOAD IN
DC
D= − = −
η 1
1
, (13)
Ïîëèðåàêòèâíûå óñèëèòåëè îáëàäàþò ïîâû-
øåííûì êîýôôèöèåíòîì óñèëåíèÿ ïî ñðàâ-
íåíèþ ñ óñèëèòåëÿìè êëàññà Ñ, îäíàêî îñíîâíîå ïî-
âûøåíèå ïîëíîãî ÊÏÄ ñâÿçàíî ñ ïîâûøåíèåì ñòî-
êîâîãî ÊÏÄ. Ïåðñïåêòèâíûì âàðèàíòîì ïîëèðåàê-
òèâíûõ óñèëèòåëåé ÿâëÿþòñÿ óñèëèòåëè, èíòåãðèðî-
âàííûå ñ ÷àñòîòíî-ñåëåêòèâíûìè öåïÿìè, ñõåìàìè
ñóììèðîâàíèÿ ìîùíîñòè è ïðèåìî-ïåðåäàþùèìè àí-
òåííàìè [5]. Ïðèìåíåíèå ïîëèðåàêòèâíûõ óñèëèòå-
ëåé ïîçâîëÿåò ïîâûñèòü íàäåæíîñòü òðàíçèñòîðíûõ
óñèëèòåëåé (îñîáåííî ïðè ðàáîòå ñ ïîíèæåííûì ïè-
òàíèåì) çà ñ÷åò óìåíüøåíèÿ ðàññåèâàåìîé ìîùíîñòè.
Ðàçðàáîòêà ñîãëàñóþùèõ öåïåé äëÿ ïîëèðåàêòèâ-
íûõ óñèëèòåëåé ÿâëÿåòñÿ íåïðîñòîé, íî âïîëíå ðå-
øàåìîé çàäà÷åé; äëÿ ðàçëè÷íûõ äèàïàçîíîâ ÷àñòîò
îíè âûïîëíÿþòñÿ íà îñíîâå ñîñðåäîòî÷åííûõ ýëå-
ìåíòîâ èëè öåïåé ñ ðàñïðåäåëåííûìè ïîñòîÿííûìè
[2�6].
Øèðîêèé äèàïàçîí ïðèìåíåíèÿ ïîëèðåàêòèâíûõ
óñèëèòåëåé (îò êîíâåðòîðîâ ïîñòîÿííîãî òîêà äî
óñèëèòåëåé ÊÂ×) è ýêñïåðèìåíòàëüíî äîñòèãíóòûå
çíà÷åíèÿ ïîëíîãî ÊÏÄ îò 60 äî 96% íà ÷àñòîòàõ äî
äåñÿòêîâ ÃÃö îáóñëîâëèâàþò èõ âûñîêóþ ïåðñïåê-
òèâíîñòü. Òàêèå óñèëèòåëè äîñòèãëè ñòàäèè øèðî-
êîãî ïðàêòè÷åñêîãî ïðèìåíåíèÿ, è õîòÿ ïîëíîãî îïè-
ñàíèÿ ôèçèêè èõ ðàáîòû åùå íåò, èõ èñïîëüçîâàíèå
ÿâëÿåòñÿ îáÿçàòåëüíûì óñëîâèåì ñîçäàíèÿ êîíêó-
ðåíòîñïîñîáíîé ðàäèîàïïàðàòóðû.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Raab F. H. Class F ðower amplifiers with maximal-
ly flat waveforms // IEEE Trans. on Microwave Theory
and Techniques.� 1997.� Vol. 45.� P. 2007�2013.
ìîùíîñòü íà âõîäå óñèëèòåëÿ;
êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ.
ãäå PIN �
G �
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2000, ¹ 5�6
8
ÏÐÎÅÊÒÈÐÎÂÀÍÈÅ. ÊÎÍÑÒÐÓÈÐÎÂÀÍÈÅ
2. Ingruber B., Pritzl W., Smely D. et al. High-efficien-
cy harmonic-control amplifier // Ibid.� 1998� Vol. 46.�
P. 857�862.
3. Martin A. L., Mortazawi A. A class-E power ampli-
fier based on an extended resonance technique // Ibid.�
2000.� Vol. 48.� P. 93�97.
4. Ingruber B., Baumgartner J., Smely D. et al. Rectan-
gularity driven class a harmonic-control amplifier //
Ibid.� 1998.� Vol. 46.� P. 1667�1672.
5. Mader T. B., Bryerton E. W., Marcovic M. et al.
Switched-mode high efficiency microwave power amplifi-
er in a free-space power-combined array // Ibid.� 1998.�
Vol. 46.� P. 1391�1398.
6. Radisic V., Qian Y., Itoh T. Novel architectures for
high-efficiency amplifiers for wireless applications //
Ibid.� 1998.� Vol. 46.� P. 1901�1909.
7. Krizhanovski V. G., Rudiakova A. N. The theory of
power amplifiers with a polyharmonic operating // MIKON-
2000. XIII International conference of microwaves, radar and
wireless communication.� Wroclaw (Poland), May 22�
24, 2000.� Conference proceedings, Vol. 1.� P. 105�108.
8. Ðàäèîïåðåäàþùèå óñòðîéñòâà / Ì. À. Ñèâåðñ, Ã. À.
Çàéòëåíþê, Þ. Á. Íåñâèæñêèé è äð.� Ì. : Ðàäèî è
ñâÿçü, 1989.
9. Tyler V. J. A new high efficiency high power ampli-
fier // Marconi Rev.� 1958.� Vol. 21.� P. 96�109.
10. Snider D. A theoretical analysis and experimental
confirmation of the optimally loaded and overdriven RF
power amplifier // IEEE Trans. Electron Devices.�
1967.� Vol. ED-14, N 6.� P. 851�857.
11. Krauss H., Bostian C., Raab F. Solid state radio
engineering.� New-York : Wiley, 1980.
12. Sokal N. O., Sokal A. D. Class E � a new class of
high-efficiency tuned single-ended switching power am-
plifiers // IEEE J. Solid-State Circuits.� 1975.�
Vol. SC-10, N 6.� P. 168�176.
13. Êðûæàíîâñêèé Â. Ã., Ðàññîõèíà Þ. Â. Ðàñ÷åò
ôèëüòðà ãàðìîíèê íà ïðÿìîóãîëüíûõ äèýëåêòðè÷åñ-
êèõ ðåçîíàòîðàõ â ÌÏË // Ìàò-ëû 9 ìåæäóíàð. Êðûì-
ñêîé êîíô. «ÑÂ×-òåõíèêà è òåëåêîììóíèêàöèîííûå
òåõíîëîãèè».� Ñåâàñòîïîëü, 13�16 ñåíò. 1999 ã.�
C. 254�255.
14. ÑÂ×-ïîëóïðîâîäíèêîâûå ïðèáîðû è èõ ïðèìå-
íåíèå / Ïîä ðåä. Ã. Óîòñîíà.� Ì. : Ìèð, 1972.
15. Êóãóøåâ À. Ì., Ãîëóáåâà Í. Ñ. Îñíîâû ðàäèî-
ýëåêòðîíèêè.� Ì. : Ýíåðãèÿ, 1969.
Ðàññìîòðåíî âëèÿíèå ðàçáðîñîâ ãåîìåò-
ðè÷åñêèõ è ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèõ ïàðà-
ìåòðîâ íà çíà÷åíèÿ ñîáñòâåííûõ ÷àñ-
òîò êîëåáàíèé òåðìîýëåêòðè÷åñêîé
áàòàðåè ïðèáîðà.
Ïðè ýêñïëóàòàöèè ïðèáîðîâ íà îñíîâå êàñêàä-
íûõ òåðìîýëåêòðè÷åñêèõ áàòàðåé íà íàçåìíûõ, âîç-
äóøíûõ èëè ïëàâó÷èõ ñðåäñòâàõ î÷åíü âàæíî, ÷òî-
áû âûíóæäàþùèå ÷àñòîòû êîëåáàíèé íîñèòåëÿ íå
ñîâïàäàëè ñ ñîáñòâåííûìè ÷àñòîòàìè òåðìîýëåêòðè-
÷åñêîãî óçëà ïðèáîðà.
Ðàññìîòðèì óñòðîéñòâî äëÿ ïðîâåäåíèÿ òåðìî-
àêóïóíêòóðû, ðàáîòà êîòîðîãî îñíîâàíà íà ýôôåêòå
Ïåëüòüå è ïîçâîëÿåò â çàâèñèìîñòè îò òðåáîâàíèé è
ìåäèöèíñêèõ ïîêàçàíèé îñóùåñòâëÿòü íàãðåâ ëèáî
îõëàæäåíèå ñîîòâåòñòâóþùèõ ó÷àñòêîâ êîæè ïàöè-
åíòà [1].
Òåðìîàêóïóíêòóðà ìîæåò ñëóæèòü àëüòåðíàòèâîé ìå-
õàíè÷åñêîìó èãëîóêàëûâàíèþ ïîñëå õèðóðãè÷åñêîãî
âìåøàòåëüñòâà è â äðóãèõ ñëó÷àÿõ, èñêëþ÷àÿ íåæåëà-
òåëüíîå ìåõàíè÷åñêîå âîçäåéñòâèå íà ñîîòâåòñòâóþùèé
ó÷àñòîê òåëà [2].
ÊÎÍÑÒÐÓÊÒÈÂÍÎ-ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÓÒÈ
ÏÎÂÛØÅÍÈß ÍÀÄÅÆÍÎÑÒÈ
ÒÅÐÌÎÝËÅÊÒÐÈ×ÅÑÊÎÉ ÁÀÒÀÐÅÈ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
28.06 2000 ã.
Îïïîíåíò ê. ô.-ì. í. Â. È. ÁÎÄÍÀÐÓÊ
3
2
1
Ðèñ. 1. Òåðìîýëåêòðè÷åñêàÿ
áàòàðåÿ ñ òåðìîçîíäîì ïðè-
áîðà äëÿ òåðìîàêóïóíêòóðû:
1 � òåðìîçîíä; 2 � òåïëîâûå
ïåðåõîäû; 3 � òåðìîýëåìåíòû
Íàãðåâ èëè îõëàæäåíèå òåïëîïðîâîäÿùåãî çîíäà îñó-
ùåñòâëÿåòñÿ ñîîòâåòñòâóþùåé ñìåíîé ïîëÿðíîñòè ýëåêò-
ðè÷åñêîãî òîêà ÷åðåç òåðìîýëåêòðè÷åñêóþ áàòàðåþ. Äëè-
òåëüíîñòü, êîíôèãóðàöèÿ è âåëè÷èíà òåïëîâûõ èìïóëü-
ñîâ íà âûõîäå ïðèáîðà îïðåäåëÿþòñÿ çàêîíîì èçìåíå-
íèÿ òîêà ÷åðåç òåðìîáàòàðåþ, îáåñïå÷èâàÿ ðàáîòó ïðèáî-
ðà â ñòàòè÷åñêîì èëè äèíàìè÷åñêîì ðåæèìàõ [3].
Îñíîâó êîíñòðóêöèè óñòðîéñòâà ñîñòàâëÿåò äâóõ-
êàñêàäíàÿ òåðìîýëåêòðè÷åñêàÿ áàòàðåÿ èç êðèñòàë-
ëè÷åñêîãî òåëëóðèäà âèñìóòà Bi2Te3 [4]. Íà âåðõ-
íþþ ãðàíü ýòîé äâóõêàñêàäíîé áàòàðåè ïîìåùåí èã-
ëîâèäíûé òåïëîïðîâîäÿùèé çîíä ñ êîíè÷åñêèì îñ-
íîâàíèåì, ïðåäíàçíà÷åííûé äëÿ âîçäåéñòâèÿ íà âûá-
ðàííóþ áèîëîãè÷åñêè àêòèâíóþ òî÷êó èëè ó÷àñòîê
êîæè (ðèñ. 1).
Ê. ò. í. À. Ã. ØÀÉÊÎ-ØÀÉÊÎÂÑÊÈÉ,
ä. ò. í. À. À. ÀÙÅÓËÎÂ
Óêðàèíà, ×åðíîâèöêèé ãîñ. óíèâåðñèòåò
|