放大器与有线电视（共7篇）
放大器与有线电视 篇1
有线电视网络的发展为信息的有效传播起到了推动的作用, 带给了人们极大的便利及乐趣。随着有线电视网络的频繁使用, 有线电视的使用期限增加以及有线电视系统的逐渐老化, 导致有线电视网络中的线路常常出现各种故障问题, 使电视信号的正常传送及运输受到了严重影响。为了有效地解决有线电视网络中出现的各种故障问题, 本文对于故障点进行详细的分析。
1 有线电视网络线路放大器故障点分析
1.1 有线电视的电源出现故障
有线电视电源出现的故障在有线网络线路放大器中是比较频繁的现象, 首先, 工作人员要对电源输出的电压进行相应的检查及测量, 如果输出电压显示是正常的情况, 就需要对变压器的次级电压进行再次测量, 如果测量结果不正常就要对初级电压的正常使用状态进行重复性的测量。如果以上的环节中都显示正常的状态, 就要更换变压器来进行检查, 以上的测量显示不正常就充分表明是内供电压存在一定的问题。当系统的供电电源控制在220 k V时, 就要对电源线与电源的保险管进行一定的检查与测量。电源的滤波出现相应的问题主要是电解电容失容及漏电等故障导致的。
1.2 有线电视的信号出现故障
在进行有线电视网络线路放大器故障检测时, 经常会由于信号的输出导致出现相应的故障, 通常表现为信号无输出的现象。信号无输出现象一般为网络信号在输入位置、信号放大的位置、信号输出的位置等的传输受到严重的阻碍, 也就是信号传输过程中的整体传输受到了极大的阻碍。这种问题的出现通常情况下是由于信号传输环节的零件有一定的损害, 信号的系统处于开路的状态, 直接导致信号无输出的现象发生。
1.3 有线电视输出的信号受到一定的阻碍
网络线路中的放大器输出信号受到一定的信号干扰, 主要原因在于输出系统受到较为严重的氧化导致的。当系统中的阻抗值有所变化时, 就会直接导致其与整体系统线路不能够匹配, 对电视图像有着直接明显的影响, 例如:人们在观看电视时常常会遇到重影的问题。
2 有线电视网络线路放大器中维修维护的技术要点
首先, 在对有线电视电缆进行设计的环节, 就要与本市区内常用的220 V交流电缆架设进行有差异性的区分, 如果有线电视的电缆混入到220 V的交流电源之中, 会直接对大范围内的放大器造成一定的损坏, 不仅造成了较为严重性的经济损失, 并且对于信号的传输也带来了较大的阻碍。所以, 在进行电缆架设的阶段, 最好采用隔离带进行。
其次, 采用防雷接地的措施进行维护。防雷接地措施在有效保护电视网络线路的情况下, 还对于不同的输电线路进行了一定的保护, 雷电本身对于有线电视网络线路中的放大器危害性较大, 所以运用合理的防雷接地措施, 不仅能够对放大器进行一定的保护作用, 还能有效地减少经济损失。在进行实际的施工操作过程中, 将放大器进行接地使用, 选用的电阻要控制在4Q以下的范围, 并且要加上一定的避雷装置进行
最后, 选用防水机壳型的放大器。通常情况下, 放大器的机壳都处于密闭的状态, 在放大器的机壳口处常常贴上了胶带封条, 遇到阴雨天气, 放大器的机壳内部就会出现一定的温差性, 导致内部直接产生故障。因此, 为了有效地预防由于机壳进水导致出现的故障, 要在机壳的底端进行钻孔, 并且在机壳的内部要安装发光二极管, 其主要的作用在于对机壳内部出现的故障进行有效的限制。这样检查时工作人员就能够通过对放光二极管的直接观察对机壳内部出现问题进行合理化判断。
3 结语
随着近年来我国有线电视的普及及推广, 有线电视的用户在持续性的上升, 但其中存在的故障问题也开始增加, 尤其是有线网络线路放大器的故障性问题。放大器是有线电视中至关重要的元件, 一般情况下会安装在室外, 由于其长期受到外界气温的冷热侵袭, 并且日夜持续工作, 因此故障出现的几率相对较大。因此, 针对于有线电视的维修工作是极其关键的, 并且能够有效保证有线电视的安全播放。
参考文献
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[2]张海涛.有线电视网络中线路放大器的维护维修[J].科技资讯, 2012 (7) .
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[4]张小钫.有线电视网络中线路放大器的维护维修技术要点[J].科技展望, 2016 (9) .
放大器与有线电视 篇2
随着内窥镜在耳鼻喉科的广泛应用, 我科2003年6月—2012年3月对咽喉各种疾病进行电视放大喉镜检查520例, 现报告如下。
1资料与方法
1.1一般资料本组520例患者, 男320例, 占61.5%, 女200例, 占38.5%;年龄5岁~83岁, 平均年龄44岁。
1.2检查方法放大喉内窥镜主要由硬管喉内窥镜90°, 双物镜, 冷光源和光纤传导系统组成。硬管喉内窥镜目镜上接SONY CCD摄像头并和计算机连接, 主要是通过调整焦距控制放大倍数。该系统利用计算机动态成像, 具有喉部图像清晰而真实, 更易观察喉部细微病变的特点, 实时处理动态影像并进行放大, 对获得的影像进行数字化处理。
检查环境需安静、光线较暗。患者取坐位, 放松, 通过气体吹张, 加热, 或用70℃热水热浴镜头, 防止镜头起雾。将喉内窥镜伸入患者口咽部, 患者平静呼吸, 使用90°喉硬管内窥镜位于硬腭软腭交界处, 平行于声带, 嘱患者发“y”音及呼吸、恶心菜花状肿物, 声带固定不动。声带麻痹12例, 电视放大喉镜可见左侧声带固定, 或活动欠佳。声带闭合不全、声带沟11例, 电视放大喉镜可见声带闭合有缝隙, 声带游离缘平行的声带沟。
吞咽困难就诊24例, 占喉镜检查4.62%, 喉创伤13例, 环杓关节炎11例。电视放大喉镜可见杓区黏膜肿胀, 充血。
以咯血就诊12例, 占喉镜检查的2.11%, 喉血管瘤2例。电视放大喉镜可见喉部红色肿物, 表面光滑。电视放大喉镜可见喉部未见异常, 而确诊支气管扩张者, 肺癌4例, 肺结核6例。
电视放大喉镜检查的优点在于精确诊断。检查前咽部敏感, 给予1%地卡因麻醉, 80%可不予麻醉, 大部分患者第1次检查配合欠佳, 随后2次检查成功。检查中嘱患者正常呼吸, 不屏气, 不吞咽, 恶心时看患者咽喉部有无阻塞情况, 并做呼吸及发“y”音, 声带活动情况, 并动态录像, 采用录像中截图, 最后图文诊断, 出报告。对小儿电视放大喉镜检查优于纤维喉镜, 因其不插管。但遇会厌活动度差、会厌发育不良呈婴儿会厌者, 不能完全暴露声带, 则需要纤维或电子喉镜检查。
电视监控喉放大内窥镜对配合好的患者取异物, 进行舌根会厌囊肿手术, 手术方便快捷, 易为患者接受。
参考文献
放大器与有线电视 篇3
以下为常见几种故障:
1、上行噪声高
维修人员反映某片区Cable Modem频繁掉线，下行数字电视信号正常，用扫频仪在光站测试上行电平曲线很多毛刺。通过排查是放大器自身出现的噪声干扰，分析曲线上有毛刺一般是由接插件接触不好或水分腐蚀造成。拆开放大器发现灰尘很多，F座电镀层有水分腐蚀的痕迹，经处理后重新接入。在电缆分配网中发送上行信号, 放大器测试口测试曲线干净已无毛刺，Cable Modem很快就锁定，恢复正常。
2、CTB与CSO指标差
某片区数字机顶盒电视用户反映，很多节目经常出现马赛克现象，在用户家中测试MER值差，误码率高，在排查中测到双向放大器输入检测口处是正常的，分析是放大器长年不间断工作模块老化造成，更换放大模块后，指标恢复正常，无马赛克现象。
3、频响曲线不好
在输入信号正常情况下，输出信号电平不均衡，用数字扫频仪测试频响曲线有几处峰谷，经过排查不是放大模块的问题，分析是其它藕合电路或高频磁芯器件的Q值下降等原因。通过数字扫频仪发送全频带的基准信号，用无感起子轻挑电路板的几个电感线圈将几个峰谷点基本调平，接入网络后图像质量正常。
4、网纹干扰
放大器与有线电视 篇4
一、如何正确安装信号放大器, 增强有线电视信号?
如何让电视用户都能有清晰的电视收看, 不需要忍受恐怖画质, 给观众呈现一个漂亮的有线电视画质, 也就是如何正确安装信号放大器, 主要有以下两个方面决定的, 一是清晰的有线电视讯号, 二是有一张好的电视卡来相互配合。
1、清晰的有线电视讯号
首先, 或许有些观众会觉得奇怪, 怎么把清晰的有线电视的讯号放为首位呢, 或许广大观众不相信, 有线电视讯号才是主要影响画面呈现的主要原因!这是因为实际上即使有一张好的电视卡, 讯号质量本身太差, 也是发挥不了的, 如果在没有分接的状况底下, 遇到电视画面质量不好就要直接拨打有线电视客服部门的电话, 此时需要立即请他们过来调整, 因为是付费使用的是线路, 有线电视工程人员就必须要确保进入电视用户家中的讯号是良好的, 但是现在许多电视用户出现画面模糊的原因是由于大多数的使用者使用讯号分接导致的, 有线电视工程人员并不会因为这种原因造成的电视讯号问题帮你解决, 越是因为这样, 我们大多数电视用户因为分接的情况都是不理想的。
当我们谈到这个话题的时候, 或许大家立刻就想到如果增加一个信号放大器, 这个问题不就迎刃而解了吗?没错, 电视放大器就是发挥这种作用, 讯号过弱的确是应该加一台电视信号放大器。这是问题就在于该加在哪边?怎么加放大器才算合理?如果加在不清晰的电视卡前面, 确实能改善电视画面不清晰的问题, 但如果每一台电视前都增加一台信号放大器来独自使用, 一方面可能造成讯号反射互相干扰, 除此之外, 大家要有一个概念, 就是信号放大器只能将讯号放大, 并没有办法将原本就不好的讯号变成好的, 因为讯号本身已经不好, 再做放大的动作往往会连同噪声一同放大!无法帮你把讯号改善, 甚至容易造成部分台数过强斜纹、部分台数太弱雪花的状况, 而分接的数目越多, 大家的状况可能又更不同, 如此画面是不太可能变好的, 原因就在于独自使用的信号放大器互相干扰及讯号本身在不良的情况下又被放大了。那么最正确的方式是怎么操作呢?此时我们应该把电视放大器加在讯号的源头, 然后放大的强度稍微调整到过强, 当然这时候比较靠近的两台电视就看起来会变得过强。讯号过强会造成斜纹画面有斜纹的讯号范例这时候在比较近的两台分别加上适当衰减器把过强的讯号给衰减, 这时候两台较远的电视画面讯号强度就足够, 而比较近的两台讯号也能够透过衰减器来达到适当的强度, 如此一来分接的所有讯号皆能画质清晰。
2、好的电视卡
有了好的讯号, 接下来就是需要有一张好的电视卡来做配合, 画面才能达到满意的地步, 大部分初次接触电视卡产品的人会有个疑问, 为什么有的电视卡仅需要几百元, 而有的需要近1000元, 其实电视卡的好坏除了功能性上的差别之外, 电视卡的硬件设计及软件也都有差异, 成本也不相同, 要画质清晰, 要具备以下两个条件, 一是抑制噪声的技术, 所谓抑制噪声的技术, 就是将不必要或不稳定的讯号先行过滤, 因为藉由这种噪声抑制的处理, 可以将讯号在传输时产生的噪声给滤除而达到抑制噪声的目的, 也就是能够减少雪花画面的程度。最后是高阶电视卡才会见到的独立3D YC分离芯片的功能, 大家想知道什么是3D YC?我们都知道电视讯号其实是由亮度与彩度所合成的, 所以所谓的Y/C分离就是将这两种讯号分离, 由于现行的电视讯号发送是将亮度与彩度的讯号迭合在一个载波上, 然后到了电视机后, 再运用载波的特性将讯号用滤波器分开亮度与彩度的讯号, 这样做的好处是黑白电视机和彩色电视机都可以接收同样的讯号, 因此采用一个办法来分开亮度与彩度的讯号是很重要的, 让我们看电视时文字及色彩能清晰和亮丽, 画质才能达到完美的境地, 而3D Y/C分离就是一种来分开电视讯号的亮度与彩度最好的办法。
二、如何检测边远山区有线电视信号放大器?
有线电视系统的放大器是边远山区有线电视网络中的重要设备, 有线电视信号放大器的种类有许许多多, 由于它们在出厂时一般没有附电原理图, 又由于它们大多安装在边远山区的室外, 日晒雨淋, 昼夜不停地连续工作, 因此经常发生故障, 据不完全统计, 放大器的故障在有线电视系统故障中所占比例近3成。在我们工作的过程中我们总结出放大器的内部电路形式大致有3种:
1、模块式放大电路, 它是将整个
放大电路集中在一块模块内, 只要给它提供合适的工作电源, 便能独立完成放大功能。对于模块式放大器, 在维修中只要确认是放大电路的故障, 只需要更换模块便能正常工作。
2、模块与分立放大电路混合式,
一般由一级三极管放大电路和模块组成, 此类电路的增益要比单一模块放大电路的增益稍高, 若三极管放大电路有故障, 也将导致整个放大电路不能正常工作。
3、分立元件放大电路, 这类放大
电路由若干个三极管及其周围附属电路组成, 放大电路的放大带宽可分为VHF和UHF频段和全频段宽带放大。
与此同时, 我们在工作中也不难发现, 线路放大器的常见故障可以分为以下几类:
(1) 无输出, 也就是在输入部分、放大部分和输出部分的整个传输通道中, 任何一个零部件损坏或开路, 都会造成无输出。电源部分发生故障使放大模块无供电, 也会无输出。 (2) 输出电平低或斜率不好, 常见原因有增益调节器、斜率调节器失灵, 输出组件插脚松动, 放大器进水后零部件或参数变劣等。 (3) 输出信号中有干扰, 电源电路稳压滤波不好, 滤波电容虚焊或失容, 都会造成电源波纹干扰, 反映到用户屏幕上, 将会有横条滚动的现象;电源变压器中有跳火, 电源插头与插座接触不良而打火, 使输出信号中产生干扰, 表现在用户的电视画面上产生不规则的亮点的现象;输入或输出插座严重氧化生锈, 使其阻抗发生变化, 就会因不匹配而产生反射, 反射的后果是电视图像产生重影干扰, 一般反射的信号滞后于正常信号时, 表现为右重影, 反射越严重, 重影越明显, 反复反射, 会产生多层重影。
参考文献
[1]彭明全:《有线电视技术大全》。
弱信号测量放大器设计与制作 篇5
1) 系统的输入信号5~100m V;2) 3d B通频带为50~10000Hz;3) 放大倍数大于40d B。
2 设计原理及理论计算
系统可划分成滤波部分和放大部分, 具体电路的选择以及电路结构和参数的选取, 需要经过理论计算, 使得系统在理论上能够满足设计要求。
2.1 巴特沃斯滤波器设计
2.1.1巴特沃斯滤波器参数的计算
对于不同的滤波截止频率f0, 电路中的电容需选取不同的值。而在设计滤波器的时候, 通常给定的设计指标仅有截止频率f0、通带内增益Aup及滤波器品质因数Q (二阶通常取0.707) , 仅有f0、Aup、Q这三个值求电路中所有的R、C值是相当困难的。通常在设计过程中, 采用查表的方法, 可以实现快速解决。
但需要注意的是, 上表中的电阻值, 是当引入参数K0=1时候的值, 单位为kΩ。其中, 式中C1的单位为μF, f0的单位为Hz。当K0的值不为1的时候, 相应的电阻值要乘上一个系数。
对于本系统的设计要求, 要想设计出截止频率为50Hz的高通滤波器与截止频率为10000Hz的低通滤波器, 经过我们的计算与查表, 可得到如下结果:
低通滤波器
由C1=C2=0.005uf, f0=10000Hz, 可得K0=2, R1=1.126kΩ, R2=2.250kΩ, R3=6.752, R4=6.752, Aup=2;
将电阻值乘上K0进行修正后, 得到实际需要的电阻值如下:
高通滤波器
由C=1uf, f0=50hz, 可得K0=2, R1=1.821kΩ, R2=1.391kΩ, R3=2.782, R4=2.782, Aup=2;
将电阻值乘上K0进行修正后, 得到实际需要的电阻值如下:
2.2 仪表放大器电路设计
在放大模块, 系统采用的是仪表放大器电路, 它主要由两级差分放大器电路构成。其中, 第一级运放为同相差分输入方式, 同相输入可以大幅度提高电路的输入阻抗, 减小电路对微弱输入信号的衰减;差分输入可以使电路只对差模信号放大, 而对共模输入信号只起跟随作用, 使得送到后级的差模信号与共模信号的幅值之比 (即共模抑制比CM-RR) 得到提高。这样在后一级差分放大电路中, 在CMRR要求不变情况下, 可明显降低对电阻R4和R14, R12的精度匹配要求, 从而使仪表放大器电路比简单的差分放大电路具有更好的共模抑制能力。电路的增益为:G= (1+2R4/Rg) ×R12/R13。由公式可见, 电路增益的调节可以通过改变Rg阻值实现。
在实际电路测量中, 由于环境因素的干扰以及元器件本身的误差, 我们的放大倍数并不能完全符合理论, 通过调整Rg的阻值, 我们能得到所需要的放大倍数。
3 基于Multisim的电路仿真
电路理论设计完毕后, 利用Multisim软件对系统进行了仿真, 以验证电路在理论上满足设计要求。
测试系统时, 在输入端加上函数发生器, 分别加上峰-峰值为13m v, 50m v, 100m v的弱信号, 让信号频率从40Hz到30000Hz变化, 间断取点采集数据。在系统的输出加上一个示波器观察波形, 记录下输入电压的峰-峰值, 可得到系统在不同输入信号作用下的放大倍数与输入信号频率之间的关系曲线。
4 硬件电路实现
4.1 芯片器件选择
在滤波模块和放大模块中, 核心器件均为运算放大器, 选取合适的运算放大器芯片是实际系统能否稳定工作的关键。LM324系列运算放大器是价格便宜的带差动输入功能的四运算放大器。可工作在单电源下, 电压范围是3.0V~32V或+16V。LM324具有如下几个特点:1) 短路保护输出。2) 真差动输入级。3) 可单电源工作。4) 每封装含四个运算放大器。5) 具有内部补偿的功能。6) 共模范围扩展到负电源。7) 行业标准的引脚排列。8) 输入端具有静电保护功能。
综合以上特点, 在制作实际电路系统时, 采用的运算放大器芯片为LM324系列芯片。
4.2 实际系统与仿真系统的比较
完成实际电路系统的搭建与简单调试后, 需要对系统进行功能测试。与仿真类似, 通过函数信号发生器, 产生峰———峰值为13m v, 50m v, 100m v的正弦信号, 分别加在系统的输入端上, 让每种信号的频率从40Hz到30000Hz进行变化, 并将系统的输出端连接上示波器。实验过程中, 观察系统输出波形的失真情况, 并记录下输出电压的峰-峰值。通过Matlab画图函数, 可以得到仿真系统与实际制作的系统在相同输入信号的情况下, 所得到的放大倍数。通过比对这三组曲线不难发现, 实际系统的放大倍数与理论情况下仿真系统的放大倍数, 随频率的变化而变化的趋势相似, 并且符合设计要求, 因此实际系统可以推广利用。
5 评价与总结
本系统主要运用巴特沃斯滤波器电路和仪表放大器电路, 基本实现了设计要求, 可实现40d B的放大倍数, 并且放大倍数大小可调。保证整个系统的通频带在50Hz~10000Hz, 同时系统的非线性失真较小。电路系统简单, 可靠, 稳定性较高, 可应用于为微弱信号的测量与放大。但由于芯片参数所限, 系统的高频响应不理想, 若输入信号频率超过30000Hz, 则系统会出现较为明显的失真。若果能够采用一些更高精度的芯片, 或许系统的高频响应会更好一些。
参考文献
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放大器的分类与性能分析 篇6
1放大器的分类
依据不同的标准和应用领域,对放大器有不同的分类,常用的几种分类方式如下:(1)按照视频的频率范围,分为单频道、宽频道和多频段3种类型;(2)按照使用位置划分,分为前端放大器和线路放大器两类;(3)依据处理的信号种类,分为机电放大器、电子放大器液动放大器、气动放大器和光放大器,其中应用最广泛的是电子放大器;(4)按照有源器件分为真空管放大器、晶体管放大器、固体放大器和磁放大器,其中晶体管放大器的应用最广,晶体管组成的放大器还可细分为单级放大、多级放大、单端信号放大和差动信号放大(见图1)等[1],主要依据应用环境和处理信号的不同而有不同的分类。
其中,差动信号放大器的一个重要特点是能够抑制共模干扰,在电路完全对称并且电流源具有有限的输出阻抗RSS,此时放大器的共模增益为:
式(1)中,gm表示M1和M2晶体管的跨导。
2放大器的基本性能
放大器性能是用来评价放大器特点的参数指标,通过各类性能参数表征,能够在众多的放大器类型中选择最佳的放大器,以达到理想的电路设计效果。下面简单介绍几类主要的放大器性能参数。
2.1增益
增益表征指放大器对信号放大的程度,通常用分贝(d B)来度量,用输出幅值比上输入幅值来计算。功率放大器的增益计算公式为:
2.2输出动态范围
常用d B作为单位,是指最大与最小有用输出幅值之间的范围。
2.3放大器带宽(BW)
是指放大器正常工作时的最低频率与最高频率之间的差值。
2.4上升时间
指当输入阶跃信号时,输出端的幅值从10%变化到90%所需的时间。
2.5理想频率特性
增益为常熟,相移与频率成正比,即放大器对不同频率的信号具有相同的放大量,并且对任何频率的信号放大的相移为0。通常针对放大器的改进也以逼近该理想频率特征为目标,该理想频率特性只是理想状态。
3放大器技术的发展简史
放大器技术随着晶体管的发展而逐渐发展,在电子应用领域又称为运算放大器,根据不同的需要,放大器的种类也多种多样,根据每种类型的不同其发展的方向也各不相同。放大器的发展历程如图2所示,主要从放大器的性能和结构两方面进行改进。
3.1性能方面
研发者开发的重点在于提高放大器的带宽,同时追求更低的噪声、更高的精度、更高的速度等,这与通信业的通信速度和不断膨胀的海量传输信息有关。例如,无线通信中的射频功率放大器,其作为无线通信中的关键组件,其输出功率决定着通信的距离,而使用效率决定着电池的消耗。因此,节能和低功耗的追求也加速放大器技术的发展。例如,Analog Devices公司曾推出一种用于开关电容结构的高速差分放大器,其在小信号工作期间减少了电流需求,而在大信号工作期间产生大的转换电流,在实际应用期间节约了功耗,这将降低整个器件运行过程中对电能的消耗,延长如移动设备的使用时间,提高用户的使用体验。
3.2结构方面
由于放大器的生产成本是实际产业化中的重要因素,因此,低成本的放大器也是发展的一大趋势。这涉及放大器的生产和使用过程,由于人们追求更加便捷和节能的电子设备,因此,放大器的规格在不断减小,其发展历程中有很长一段时间围绕更小尺寸,但同时保持更好的性能,又能够节约功耗这样一种理念在发展。目前的放大器最小尺寸能够做到亚微米级甚至更小,这也催生了放大器的生产行业和放大器的生产工艺等众多方面的发展。当然,尺寸的减小终究是有极限的,现在放大器元件制造技术的发展已经非常成熟,目前的发展趋势已经转换为对放大器外围电路的设计,通过外部的电源调整、偏置设置的调整、反馈信号的调整等处理,针对外部的电路优化提高放大器的性能,通常能够得到更好的性能。
从单个的晶体管放大器,到目前的芯片级封装的放大器,从其出现到现在的量化生产,放大器技术的提升也带动着各个行业的飞速发展,多种多样的放大器出现朝向某一领域的具体需求研究方向发展,这也是市场和用户需求引领技术发展方向转变的体现。
4功率放大器及主要类型
在各类放大器中,功率放大器是使用较为广泛的放大器之一。功率放大器主要应用在通信领域,为了解决通信信号在传输过程中的损耗以及是否能够克服噪声而提取有用信号,将采用功率放大器将信号进行放大再传输或再还原。功率放大器[2]的性能对通信质量、传输距离和耗电量均有着较大影响,是通信领域的关键技术。因此,功率放大器为当前主流研究方向,具有广阔的应用前景。
4.1功率放大器的分类
依据晶体管工作在放大状态时的电压和电流不同,将功率放大器分为A类(也称甲类)、B类(乙类)、AB类(甲乙类)、C类(丙类)和D类(也称丁类或数字类)等几种。
4.2各类功率放大器的性能对比
由于放大器工作的晶体管的静态工作点的位置不同,放大器的性能也不相同,具体在性能上的差别见表1。
4.3不同功率放大器的具体应用
不同种类的功率放大器根据其自身不同特性,在具体的应用领域中各有区别,主要原则是减少放大器本身对电路的不利影响,而充分利用其优势,达到电路设计目的[3]。
4.3.1甲类放大器。由于甲类功放线性度好,失真度小。因此,多用于小信号低频无失真放大,其多应用于音响系统以保证音质。又因其功耗高,输出功率受限,因此使用范围也因此受到限制。
4.3.2乙类放大器。又称推挽放大器,在没有信号时几乎不损耗能量,乙类放大器的大输出功率使得其在大功率应用中使用广泛。
4.3.3甲乙类放大器。其综合了甲类和乙类的特点,性能也介于两者之间,通常也用于音频放大电路中。
4.3.4丙类放大器。其通常应用在无线电发射机中,用来对载波信号或高频信号进行功率放大。
4.3.5丁类放大器。也称为数字放大器,可分为电压开关型和电流开关型,其通常用在高频工作。
5放大器技术重要企业的技术路线
在众多研发放大器的公司中,富士通、AD(Analog Devices)公司、德州仪器(Texes Instrument)、高通等是其中的佼佼者,尤其是富士通和AD公司。
富士通早期放大器专利申请主要致力于减少放大失真,主要采用失真补偿的方法,采用预失真类型的失真补偿;接着开始转换为对放大器的偏移进行调控的技术方向,采用的校正多级放大器的DC偏移的方法,通过总校正电压充分抵消由该多级放大器引入的DC偏移,近代富士通中放大器设备趋向于更精密的调控,例如用功率放大器的功率调整方法,此时的预失真调控功率已比较成熟。
富士通于2008年研发出第一代基于45纳米工艺的CMOS晶体管,能够处于10V功率输出,这使得晶体管能够处理用于Wi MAX,和其他高频应用的功率放大器的高输出要求。这一新技术能够将功能放大器和CMOS逻辑控制电路在一块芯片上集成,可实现单芯片的工作模式,从而使生产出高性能和低功耗的功能放大器成为可行,比较有代表性;使用氮化物半导体器件、Doherty放大器和漏极压控放大器,采用Ga N电子沟道层制作的放大器,能够执行高电压操作或高输出操作。
最近的富士通关于放大器技术的研究方向趋向于更加精密、高集成度,功能更具针对性,并且更集中于高电压下的放大器研发。例如,选择Ga N材料制作放大器,Ga N是用于在高电压下操作并产生高输出功率的电源半导体器件的有前途的材料,富士通研发了大量使用该材料制作的放大器。富士通的放大器生产和研发历程能够反映出整个放大器技术领域的发展方向,未来的发展趋向于低噪声、低功耗、低成本和更高的集成度。
6结语
放大器的性能影响着电子设备的通信传输性能,是电子设备发展中不可获取的关键技术。已有研究表明,国内在放大器及其设备的研发和生产中都处于劣势地位,从放大器这一小领域技术的视角,反映出我国与欧美和日本相比,仍然存在较大的差距。随着国家对创新改革的不断深化,在国际同技术行业竞争中,急需加强自身创新能力来摆脱现有窘状。目前国内已经出现部分高新兴产业,自主研发能力也在不断加强。国人对知识产权、科研成果保护认识的提高也有力地推动科技创新发展,专利保护也成为电子行业中保护知识产权的有效手段,同时也推动整个竞争环境良性运转。随着国家和社会不断建立的优良的创新环境,大批充满活力的创新力量正在不断涌现,相信未来我国在放大器技术领域乃至整个高精科技的研发和生产能力将迎来新的飞跃。
摘要：放大器作为一种在电子产品中广泛运用的电子器件,其技术的发展对各类电子行业都带来了变革式影响。基于此,从放大器的应用与分类,简析其主要技术的发展以及目前常用的功率放大器的性能特点,针对行业现状对放大器的应用进行探讨。
关键词：放大器,性能,运算放大器,功率放大器,富士通
参考文献
[1]毕查德·拉扎维.模拟CMOS集成电路设计[M].西安:西安交通大学出版社,2013.
[2]杨拴科.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2004.
行波管放大器的保养与维护 篇7
在雷达发射机中, 行波管是一种应用范围最广和工作频率范围最宽的微波放大器件。行波管放大器, 是通过电磁场与电子注发生能量交换使高频信号得以放大的微波真空器件, 行波管是靠连续调制电子注的速度来实现放大功能的微波电子管。行波管的结构包括电子枪 (或阴极) 、相互作用区 (慢波结构) 和收集极三部分。小功率和中功率行波管通常作为前级激励放大器去推动大功率多腔速调管或M型微波放大管。
根据行波管慢波结构的不同, 可分为螺旋线行波管和耦合腔行波管等几种。按功能要求, 可分为宽带行波管、大功率行波管以及双模行波管等。在雷达发射机中, 主要使用中、大功率的耦合腔行波管、双模行波管以及用于微波功率模块的微型行波管等。
螺旋线慢波电路由很细的钨丝或钼丝绕制而成。它非常脆弱而且热容量小, 但带宽很宽。由于螺旋线是均匀的, 因此在螺旋线中传播的射频波, 其相速可在一个很宽的频率范围内保持近似不变, 再加上负色散技术可以将低频射频波相速拉平, 所以通常可获得3∶1或更大的带宽。还有一种衍生螺旋线行波管, 其微波电路为环圈、环杆和双带对绕或双螺旋结构, 它的尺寸和热容量比螺旋线大, 因此具有较高的功率容量, 但频带稍窄一些。
耦合腔行波管的慢波结构一般由多达50~60个全金属结构的相邻腔体组成。射频波通过相邻腔体壁的耦合槽或耦合孔传播时, 好比在一个折叠波导中传播一样。这种结构是全金属的, 具有尺寸大、功率容量大和容易冷却等优点, 适用于高功率发射机应用。它是行波管中的高功率放大器件, 其瞬时带宽为10%。
2 行波管放大器的备份
实际工作经验证明, 行波管放大器故障率是电子战装备中故障率最高的。而在战时, 由于对外辐射大功率信号, 又容易招致反辐射武器的打击, 是典型的战场易损部件。同时, 行波管又是寿命器件, 使用 (贮存) 一定时间后 (几百到上千小时) 行波管的输出功率急剧下降, 宣告行波管生命结束。
因此, 在考虑常规备件备份时, 行波管放大器是优先考虑的对象。但如何备份、备份多少行波管, 只备份行波管和高压电源还是直接备份放大链路, 又有几种选择。笔者认为。仅仅备份行波管是不现实的, 原因是行波管、特别是超宽带行波管, 电参数的离散性很大, 即使同一生产批次的行波管, 每个管子所具备的电参数也有很大差异, 增益也不一致, 在发射机的研制、生产过程中, 与之相配的高压电源必须反复调试后才能使行波管输出额定功率, 调试时所需仪器仪表也很多, 包括信号源、功率计、耦合器和冷却系统等。另外, 为使前级推动的功率放大器与行波管的输入电平匹配, 还需制作均衡器, 而均衡器的制作也有较长的调试过程。因此, 在现场更换行波管是不现实的。这样, 在制定备件方式时, 为达到现场快速更换的目的, 只能以整个放大链路 (含中功率放大器、均衡器、行波管、隔离器和高压电源) 为单元进行备份, 才能达到现场快速更换的目的。
3 行波管放大器的维护和保养
对于行波管放大器, 日常最基本的维护是避免发射机受潮, 除了保证高压电源机箱的密封性或直接灌封高压部件外也可通过定期加电驱赶潮气。
行波管是发射机中贵重的核心部件, 为使其在寿命期内可靠地工作, 在使用和贮存过程中要采取必要的措施保护行波管—即定期老炼行波管。
在行波管工作过程和整个寿命期间, 稳定地产生和维持电子注是关键, 电子注由电子枪产生, 电子枪依靠热阴极发射电子工作, 阴极稳定发射是管子工作的必要条件。阴极由钨海绵机体和活性物质组成, 阴极在真空中加热后, 氧化钡分解成钡原子, 钡原子由阴极内部扩散到阴极表面, 在阴极表面形成发射层, 使阴极具有发射能力。行波管出厂前, 经过激活、老炼后, 阴极表面有一层活性良好的发射面, 如果长期存放, 阴极表面的活性物质钡原子会流失。另外, 行波管内应有极高的真空度, 但经过一定时间存放后, 管内真空度会发生微小的变化, 需要定期加电老炼。通过老炼使阴极表面重新激活, 真空度得以提高。
存放过程应每隔半年对行波管进行一次老炼。老炼应在使用条间良好的散热环境下, 对行波管加电工作, 历时大约4~8 h。
随着设备的不断改造和工艺的成熟, 行波管的寿命也在不断提高。根据厂家提供的数据, 在正常的使用情况下, 行波管的寿命可达到1000 h。假如储备的发射分机的存储期为5年, 在5年的储存期内, 以每隔6个月老炼行波管5 h计算, 总寿命的损失为50 h。以50 h寿命损失的代价, 换回行波管始终处于正常的待工作状态是值得的。建议在储备各波段雷达发射分机时, 考虑配备通用的行波管老炼设备, 定期对各个频段的行波管进行老炼。
4 通用行波管老炼设备简介
如果以整个放大链路为单元进行备份, 老炼设备的构成相对比较简单, 由频率源、匹配负载、耦合器、检波器、放大电路、显控电路、电源等组成。
频率源可输出多个点频信号, 在老炼各个波段的行波管时提供激励信号;耦合器耦合部分能量给检波器对输出信号检波, 检波后经放大给显控电路, 判断是否有一定功率输出;显控电路除了正确控制对行波管加/断电顺序外, 可对行波管预热时间和老炼时间进行定时, 并记录行波管老炼时间;匹配负载用于吸收发射功率, 可选用2~18 GHz的大功率负载;根据行波管冷却方式—如传导散热、水冷、液冷等, 配备相应的冷却系统, 冷却系统的冷却能力应有一点裕量, 确保老炼过程中行波管不会因过热过载而保护。
参考文献
[1]丁鹭飞, 陈建春.雷达原理[M].电子工业出版社.