Wzmacniacz Doherty'ego - Doherty amplifier

Wzmacniacz Doherty jest zmodyfikowaną klasa B radiowej wzmacniacz wymyślona przez Williama H. Doherty z Bell Telephone Laboratories Inc w roku 1936. Podczas gdy konwencjonalne wzmacniacze klasy B mogą clip na wysokich poziomach sygnału wejścia, wzmacniacz Doherty może pomieścić sygnałów o wysokiej peak- do średnich współczynników mocy dzięki zastosowaniu dwóch obwodów wzmacniacza w jednym ogólnym wzmacniaczu, aby dostosować się do różnych poziomów sygnału. W ten sposób wzmacniacz osiąga wysoki poziom liniowości przy zachowaniu dobrej sprawności energetycznej.

W czasach Doherty'ego, w ramach linii produktów Western Electric, tytułowe urządzenie elektroniczne pracowało jako wzmacniacz liniowy ze sterownikiem, który był modulowany. W implementacji 50 000 watów sterownik był kompletnym nadajnikiem o mocy 5000 watów, który w razie potrzeby mógł być obsługiwany niezależnie od wzmacniacza Doherty, a wzmacniacz Doherty został użyty do podniesienia poziomu 5000 watów do wymaganego poziomu 50 000 watów.

Wzmacniacz był zwykle konfigurowany jako wzmacniacz z uziemioną katodą nośno-szczytowy, wykorzystujący dwie lampy próżniowe połączone równolegle, jedną jako lampę nośną w klasie B, a drugą jako lampę szczytową w klasie B ( w nowoczesnych realizacjach tranzystory mocy ). Źródło (sterownik) i obciążenie (antena) lamp zostały rozdzielone i połączone poprzez sieci z przesunięciem fazowym +90 i -90 stopni. Alternatywne konfiguracje obejmowały lampę nośną z uziemioną siatką i lampę szczytową z uziemioną katodą, dzięki czemu moc sterownika była skutecznie przepuszczana przez lampę nośną i była dodawana do wynikowej mocy wyjściowej, ale ta korzyść była bardziej odpowiednia dla wcześniejszej i mniej wydajnej triody implementacje, a nie późniejsze i bardziej wydajne implementacje tetrody.

Kolejne wydarzenia nadawcze

Jako następca Western Electric Company Inc. w zakresie nadajników radiowych, koncepcja Doherty została znacznie udoskonalona przez Continental Electronics Manufacturing Company z Dallas w Teksasie.

Wczesne projekty firmy Continental Electronics, autorstwa Jamesa O. Weldona i innych, zachowały większość cech wzmacniacza Doherty'ego, ale dodały średniopoziomową modulację siatki ekranowej sterownika (317B, et al.).

Kolejnym udoskonaleniem wzmacniacza Doherty'ego był schemat modulacji siatki na wysokim poziomie, wynaleziony przez Josepha B. Saintona (317C, et al.).

Seria 317C firmy Sainton składała się z rurki nośnej klasy C połączonej równolegle z rurą szczytową klasy C. Źródło (sterownik) i obciążenie (antena) lamp zostały rozdzielone i połączone poprzez sieci z przesunięciem fazowym +90 i -90 stopni, jak we wzmacniaczu Doherty'ego. Niemodulowana nośna częstotliwości radiowej została zastosowana do siatek kontrolnych obu lamp z tym samym punktem polaryzacji siatki kontrolnej. Modulacja nośna została zastosowana do siatek ekranowych obu lamp, ale punkty odchylenia siatek ekranu dla lamp nośnych i lamp szczytowych były różne i zostały ustalone w taki sposób, że rura szczytowa została odcięta, gdy modulacja była nieobecna, a wzmacniacz wytwarzał znamionową niemodulowaną moc nośną , a obie lampy przewodziły, a każda lampa wnosiła dwukrotność znamionowej mocy nośnej podczas 100% modulacji, ponieważ czterokrotność znamionowej mocy nośnej była wymagana do osiągnięcia 100% modulacji. Ponieważ obie lampy pracowały w klasie C, osiągnięto w ten sposób znaczną poprawę wydajności w końcowej fazie.

Ponadto, ponieważ nośniki tetrodowe i lampy szczytowe wymagały bardzo małej mocy napędowej, osiągnięto również znaczną poprawę wydajności w sterowniku. Komercyjna wersja wzmacniacza Sainton wykorzystywała modulator wtórnika katodowego, a nie modulator typu push-pull ujawniony w patencie, a cały nadajnik o mocy 50 000 watów został zrealizowany przy użyciu tylko dziewięciu lamp po cztery typy lamp, z których wszystkie są ogólne. celu, niezwykłe osiągnięcie, biorąc pod uwagę, że najważniejszy konkurent 317C, BTA-50G firmy RCA, został zrealizowany przy użyciu łącznie trzydziestu dwóch lamp z dziewięciu typów lamp, z których prawie połowa była specjalnego przeznaczenia, zastosowana tylko w BTA-50G. .

W samej Ameryce Północnej zainstalowano prawie 300 nadajników CE 317C, z łatwością wyprzedzając wszystkich konkurentów łącznie, aż do opracowania kolejnych tranzystorowych konstrukcji o dużej mocy.

Wydarzenia nierozgłoszeniowe

Nowoczesne systemy komunikacyjne odnotowały nagłe odrodzenie wzmacniaczy Doherty w stacjach bazowych opartych na masywnych multipleksach (mMIMO) 4G i przed 5G . Fakt, że nowoczesne systemy komunikacyjne wykorzystują złożone schematy modulacji sygnału, takie jak OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) z wysokim współczynnikiem mocy szczytowej do szczytu (PAPR), prawdopodobieństwo pracy wzmacniacza na szczytowej mocy z maksymalną wydajnością jest bardzo niskie. Własność wzmacniacza Doherty wykazującego wiele szczytów wydajności przy różnych niższych poziomach mocy sprawia, że ​​jest to atrakcyjna opcja zwiększenia średniej wydajności współczesnych nadajników. Wzmacniacz Doherty może osiągnąć za pomocą techniki zwanej „Dynamic Load Modulation”, w której obciążenie widziane przez główny wzmacniacz zmienia się w funkcji poziomu mocy w celu zwiększenia wydajności przy niższych poziomach mocy.

Przypisy

Bibliografia

  • Doherty, WH (wrzesień 1936). „Nowy wzmacniacz mocy o wysokiej wydajności dla fal modulowanych”. Postępowanie IRE . 24 (9): 1163–1182. doi : 10.1109/JRPROC.1936.228468 .
  • „Wzmacniacz Doherty: nowy po 70 latach”, przegląd produktu mikrofalowego , sierpień 2007 r.
  • „Co to jest wzmacniacz Doherty?” . Uwagi dotyczące elektroniki . Źródło 4 października 2019 .

Dalsza lektura