191721. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés nagyfrekvenciás erősítők kimenetének védelmére
1 191.721 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés nagyfrek* venciás erősítők kimenetének védelmére, amely lehetővé teszi egyrészt a kimeneti reflexióval szembeni védelmet, másrészt a lehető legnagyobb teljesítmény elérését, A nagyteljesítményű nagyfrekvenciás erősítőkben alkalmazott tranzisztorok igénybevétele, a fellépő maximális áram, illetve feszültség értékek jelentős mértékben függnek az erősítőre kapcsolt lezáró impedancia értékétől, a fellépő reflexiótól, Mivel ezen tranzisztorok igen érzékenyek, túlterhelés esetén könnyen tönkremennek, gondoskodni kell a megfelelő védelmükről. Mivel az erősítőből kivett maximális teljesítmény isert, általában azt a megoldást alkalmazzák, hogy a kimenetre iránycsatolót kapcsolnak, mely a reflektált feszültség értékével arányos feszültséget szolgáltat, és egy szabályozó áramkör segítségével az erősítő bemenetére jutó nagyfrekvenciás szintet vagy az erősítés értékét olymértékben csökkentik, hogy a reflektált teljesítmény értéke egy bizonyos határértéket ne lépjen túl. Ez a megoldás megfelelő védelemét ad, de indokolatlanul nagy mértékben csökkenti a berendezésből kivehető teljesítményt abban az esetben, ha a lezáró impedancia viszonylag rossz. Ez főleg szélessávú berendezéseknél jelentkezik, ahol a berendezésre kapcsolt antenna a sáv bizonyos részein jelentősen eltér az ideálistól. A kivehető teljesítmény értéke a terhelés állóhullámarányának függvényében egy adott beállításnál a 3. ábra folyamatos vonallal rajzolt görbéjén látható. Miután ez a megoldás nem teszi lehetővé, hogy a tranzisztorok optimálisan ki legyenek használva egyéb megoldásokat dolgoztak ki, melyek növelik a kihasználhatóság mértékét. Ilyen megoldás például az US 4353 037 lajstromszámú szabadalom (Portection circuit for transmitter amplifier,..). Ennél úgy igyekeznek javítani a tranzisztorok kihasználtságát, hogy két komparátor áramkört alkalmaznak, melyek közül az egyik a haladó és reflektált teljesítmény arányától függő változó referenciajelet állít elő a második komparátor áramkör pedig létrehozza a szabályozó jelet, mely a haladó teljesítménnyel arányos feszültség és az első komparátor által előállított referenciafeszültség különbségétől függően változik. Ez a megoldás alkalmas arra, hogy a hagyományos módszerhez képest megnövelje a kivehető teljesítményt, felépítése azonban bonyolult, több komparátort és hányadosképző áramkört tartalmaz, a szabályozása bonyolult és általános esetben nem is valósítja meg az ideális szabályozási görbét. A találmány elé célul tűztük ki, olyan áramkör kialakítását, mely a fenti hátrányokat kiküszöböli vagy jelentősen csökkenti és lehetővé teszi a nagyteljesítményű, nagyfrekvenciás tranzisztorok megfelelő védelmét, ugyanakkor nem korlátozza az indokoltnál jobban a fokozatból kivehető teljesítményt. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy ha a védelmi áramkör a tranzisztorokat ténylegesen igénybe vevő feszültségekre szabályoz, akkor a szabályozás elméletileg is optimális lesz, ugyanakkor a szabályozás teljes mértékben kézben tartható. A tranzisztorokat ténylegesen igénybe vevő feszültség viszont a haladó és reflektált feszültség olyan súlyozásé összegével arányos, mely figyelembe veszi az illesztő elemek csillapítását. Ezen súlyozás' módosításával tetszőleges értékű biztonsági tényező is beépíthető a védelembe. . A kitűzött célt az által éljük el, hogy a találmány szerinti kapcsolási elrendezést, amely haladó és reflektált kimenettel rendelkező iránycsatolót tartalmaz, ezen iránycsatoló bemenete erősítő áramkör kimenetére van kötve és kimenete pedig a teljes rendszer kimenetét képezi az jellemzi, hogy az iránycsatoló haladó és reflektált kimenete súlyozott összegző bemenetéire van kapcsoltva, mely összegző kimenete az erősítő áramkör szabályozó bemenetére csatlakozik. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés olymódon is kialakítható, hogy az iránycsatoló haladó és/vagy reflektált kimenete és a súlyozott összegző egyik és/vagy másik bemenete közé erősítő és/vagy csillapító és/vagy komparátor van kapcsolva. Megvalósítható úgy is a találmány, hogy a súlyozott összegző kimenete és az erősítő áramkör szabályozó bemenete közé erősítő(k) (2) és/vagy csillapítóik) és/vagy komparátor(ok) van(nak) kapcsolva. A találmány egy lehetséges kiviteli alakjánál változtatható erősítésű erősítő(k) és/vagy változtatható csillapító(k) és/vagy változtatható komparálási szintű komparátor(ok) van(nak) alkalmazva. Megvalósítható az alkalmazott erősítő áramkör állandó erősítési erősítő(k) elé, mögé vagy közé kapcsolt szabályozható csillapító tag(ok) segítségével is. A találmány egy további kiviteli alakjánál a súlyozott összegző ellenállásokból van megvalósítva, olymódon, hogy első soros ellenállás és második soros ellenállás egyik kivezetése össze van kötve, mely csatlakozási pont a súlyozott összegző kimenete, az ellenállások másik kivezetése a súlyozott összegző bemenetelt képezik. Az ellenállásokból felépített súlyozott összegző kiegészíthető a találmány szerint olymódon, hogy a kimenetére feszültségforiás(ok)ra kapcsolt ellenállásiok) van inak) kötve. A találmány két előnyös kiviteli alakját az alábbi kiviteli példák és a mellékelt ábrák alapján ismertetjük részletesen, ahol az 1. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy lehetséges kiviteli alakjának tömbvázlatát mutatja. 2. ábra a súlyozó összegző egy gyakorlati megvalósítása látható, a 3. ábra a kimenő teljesítmény változását mutatja a terhelő impedancia állóhullámarányának függvényében. Az 1. ábrán az 1 erősítő áramkör all bemenetére kerülő nagyfrekvenciás jelet erősíti, mégpedig a 13 szabályozó bemenetére adott feszültségnek megfelelően. Az erősítő áramkör kimenő jele a 2 iránycsatolón áthaladva jut a kimenetre. A 2 iránycsatoló 21 haladó és 22 reflektált kimenete a 3 súlyozott összegző 31 és 32 bemenetére van kapcsolva. A 2 iránycsatoló által előállított — a haladó és reflektált nagyfrekvenciás feszültséggel arányos egyenfeszültséget a 3 súlyozott összegző a beállított súlyozási aránynak megfelelően összegzi, és az így kapott feszültség szolgál a 33 kimenete át az 1 erősítő áramkör erősítésének szabályozására. Ha a terhelésről reflektált feszültség megnövekszik, egy bizonyos küszöbérték elérése után az 1 erősítő áramkör meredeken szabályozni kezd, csökkenti az erősítést olymódon, hogy a 2 iránycsatoló által előállított egyenfeszültségek súlyozott összege és így a tranzisztorokra jutó maximális feszültség illetve a terhelő áram a rögzített küszöbértéket nem lépi túl. Az erősítőből ebben az esetben kivehető maximális teljesítmény a 3. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
