1.5 Методы повышения линейности выходных трактов

1.5.1 Анализ простейших методов повышения линейности

Необходимость повышения линейности усилителей мощности применительно к сигналам с цифровыми видами модуляции становится наиболее очевидной при рассмотрении влияния пик-фактора усиливаемых сигналов на средний коэффициент полезного действия передатчика. Ниже рассмотрены несколько основных простейших методов повышения линейности усилителей мощности.

1.5.1.1 Метод с автоматической регулировкой режима работы класса а

В рассматриваемом методе  для повышения выходной мощности, отдаваемой усилительным элементом, предлагается введение автоматической регулировки режима (АРР) работы активного элемента по постоянному току[7]. В результате средний КПД усилителя удается повысить за счет снижения потребляемой мощности при усилении слабых сигналов. Кроме того, применение АРР повышает линейность амплитудной характеристики и уменьшает величину амплитудно-фазовой конверсии[8].

Рис. 8 Функциональная схема сверхширокополосного усилителя мощности с совмещенной системой регулирования режима и защиты

Функциональная схема сверхширокополосного усилителя мощности с совмещенной системой регулирования режима и защиты приведена на рисунке 8. В данной схеме осуществляется регулирование тока потребления выходного каскада, а также регулирование тока потребления предварительного каскада через систему термостабилизации тока покоя, обеспечивающую исключение эффекта детектирования, которое обусловлено нелинейностью входной цепи активного элемента. Данное явление приводяит к потерям до 40 % выходной мощности.

1.5.1.2 Метод с автоматическим регулированием питающего напряжения

Среди методов, позволяющих повысить энергетическую эффективность при использовании линейных режимов работы усилительных элементов, наибольшее распространение получил метод автоматического регулирования питающего напряжения (метод предложен Рассадиным) [9,10]. Он заключается в изменении напряжения питания выходных каскадов усилителя мощности, в соответствии с законом изменения огибающей однополосного сигнала, что позволяет поддерживать критический режим во всем диапазоне амплитуд усиливаемого сигнала.

Однако вследствие применения линейного режима работы усилителя, обладающего малой энергетической эффективностью, возможности повышения эффективности однополосных передатчиков, использующих метод автоматической регулировки питающего напряжения, ограничены. Как показывают теоретические и экспериментальные исследования характеристик двухтактного линейного каскада класса АВ, его КПД при допустимом уровне нелинейных искажений реально, как правило, не превышает 50 % в режиме непрерывной мощности при работе на чисто резистивную номинальную нагрузку. В условиях рассогласования нагрузки реальный КПД снижается до 40%.

Другим существенным недостатком этого метода является необходимость использования мощного регулируемого источника питания (РИП), приводящего к снижению общего КПД устройства и дополнительным нелинейным искажениям вследствие задержки сигнала огибающей в тракте РИП.

В заключение рассмотрения метода с автоматическим регулированием питающего напряжения  следует отметить его основной недостаток – он не повышает линейности в сравнении с обычным режимом класса АВ.