專利名稱：一種等幅信號功率放大器的功率控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種等幅信號功率放大器的功率控制方法。
技術(shù)背景功率放大器的種類很多，常用的有甲類、乙類、甲乙類功率放大器和D類 功率放大器。若要求輸出功率可控，即功率放大器的輸出功率可以調(diào)整，目前 常采用傳統(tǒng)的線性放大器和脈沖調(diào)制(P麗)D類放大器，即釆用甲類、乙類、 甲乙類功率放大器和P麗技術(shù)的D類功率放大器。對于特定用途的功率放大器 而言，如對CW脈沖信號、線性調(diào)頻信號(LFM)進行放大的功率放大器，采用 甲類功率放大器、乙類功率放大器、甲乙類功率放大器實現(xiàn)，它是通過改變輸 入信號的幅度來改變輸出功率的，其效率不高，功放管的損耗很大，電路溫度 較高，體積不能減小；采用固定電源的D類放大器雖然效率較高但輸出功率不 能調(diào)整；采用PWM技術(shù)的D類功率放大器效率較高，但這種功率放大器的電路 較為復雜，必須進行脈沖調(diào)制與解調(diào)。采用P麗技術(shù)的D類功率放大器電路較 為復雜。為了提高工作效率，另一種方法是采用D類放大器進行功率放大，利 用改變電源電壓的方法控制輸出功率，這種功率控制方法必須有電源電壓變換 電路，且效率受電源變換電路的影響。目前國內(nèi)外高效的功率放大器均采用PWM技術(shù)或新型的PWM技術(shù)或Z — A調(diào)制技術(shù)?？梢妳⒖嘉墨I"D類音頻功率放大器控制方式綜述"，重慶大學學 報，2003.02. P117 122，龔偉等。而采用改變脈沖占空比的方法控制D類功率 放大器輸出信號輸出功率的方法，還未見到任何形式文獻資料的報導。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有功率控制方法或效率不高或比較復雜的問題，提出一種對于等幅信號功率放大器進行功率控制的方法。該方法利用方波 信號的基頻信號決定于信號的周期，而基頻信號幅度與信號的占空比成正比的特點，解決了固定電源的D類放大器放大等幅信號進行功率控制的問題，既保證了輸出信號幅度可變，又不降低功率放大電路的效率，同時也減小了對等幅信號、CW脈沖信號和線性調(diào)頻信號等簡單信號進行功率控制的復雜程度。本發(fā)明所用的功率放大電路的構(gòu)成主要由驅(qū)動電路、D類功率放大器和基頻 濾波器組成。其中驅(qū)動電路、D類功率放大器和濾波器依次電信號連接。本發(fā)明控制功率的方法是根據(jù)輸出功率大小的要求，改變功率放大電路 輸入信號的占空比，輸入信號通過驅(qū)動電路、D類功率放大器，得到相同占空比 的輸出信號，經(jīng)基頻濾波器后，得到輸出信號的基頻分量，其幅度與輸入信號 的占空比成正比，從而實現(xiàn)對輸出功率的控制；功率放大電路的輸入信號，可 以用D/A變換器產(chǎn)生；當D類功率放大器為推挽式放大器時，其輸入信號可以 用D/A變換器產(chǎn)生，也可以用單片機或數(shù)字信號處理芯片(DSP)直接產(chǎn)生，加 到D類推挽功率放大電路兩個輸入端的信號為兩組方波信號， 一組信號為正脈 沖對應(yīng)的方波信號，另一組信號為與負脈沖取絕對值的方波信號。綜上所述，本發(fā)明利用方波信號的基頻信號決定于信號的周期，而基頻信 號幅度與信號的占空比成正比的特點，改變功率放大器輸入信號的占空比，利 用D類放大器加上基頻濾波器便可實現(xiàn)對輸出信號幅度的控制，從而實現(xiàn)對輸 出功率的控制，輸出功率與輸入信號的占空比成正比。本發(fā)明完全適用于對等 幅正弦波信號、CW脈沖信號和線性調(diào)頻信號，也適用于其它類型的周期信號。


圖1功率放大電路的組成框2 D類功率放大器最大輸出功率時的輸入輸出波形示意3 D類功率放大器較小輸出功率時的輸入輸出波形示意圖具體實施方式
本發(fā)明的具體實施方法是在最大輸出功率時，在功率放大器(1)的輸入 端接占空比為1: 1的對稱方波信號(4)，其周期等于輸出正弦波信號的周期， 經(jīng)過驅(qū)動電路(2)， D類功率放大器(3)的輸入信號也為占空比1: 1的對稱方波信號(5)， D類功率放大器(3)的輸出信號，經(jīng)基頻濾波器(4)濾波后，輸 出便得到一個等幅的正弦波(5)，其輸入波形(5)和輸出波形(6)可參見附圖2;當要降低輸出信號功率時，加到功率放大器(1)輸入端的信號周期保持不變，只要減小方波信號(7)的占空比即可，同樣經(jīng)過驅(qū)動電路(2)，加到D 類功率放大器(3)上的輸入信號的占空比也不變，D類功率放大器(3)的輸出 信號經(jīng)基頻濾波器(4)濾波后，輸出便得到一個幅度較小的等幅正弦波(8)， 其輸入輸出波形可參見附圖3。本發(fā)明的D類功率放大器(3)可采用M0S管D類功率放大器，也可采用晶 體管D類放大器；基頻濾波器(4)可以是截止頻率為基頻頻率的低通濾波器也 可以是帶通濾波器；D類功率放大器(3)的輸入信號，可以用D/A變換器產(chǎn)生； 當D類功率放大器(3)為推挽式放大器時，其輸入信號也可以用單片機或數(shù)字 信號處理芯片(DSP)直接產(chǎn)生兩組方波信號， 一組信號為正脈沖對應(yīng)的方波信 號，另一組信號為與負脈沖取絕對值的方波信號。本發(fā)明是通過改變輸入脈沖信號的占空比，來改變輸出信號基頻分量的大 小，從而實現(xiàn)對輸出功率控制的，使該功率控制方法具有簡便、靈活、易實現(xiàn)， 且不降低功放電路效率等特點，本發(fā)明不但可以用在對單頻信號的功率控制上， 也可以用在對CW脈沖信號和線性調(diào)頻信號的功率控制上，還可以用在其它等幅 信號的功率控制上。本發(fā)明特別適用于各種聲納設(shè)備的發(fā)射機，該方法已應(yīng)用 到自研的多普勒計程儀中，效果良好。
權(quán)利要求
1.一種等幅信號功率放大器的功率控制方法，其特征在于其功率控制方法是根據(jù)輸出功率大小的要求，改變功率放大電路(1)輸入信號的占空比，輸入信號通過驅(qū)動電路(2)、D類功率放大器(3)，得到相同占空比的輸出信號，經(jīng)基頻濾波器(4)后，得到輸出信號的基頻分量，其幅度與輸入信號的占空比成正比，從而實現(xiàn)對輸出功率的控制。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種等幅信號功率放大器的功率控制方法，其特征 在于當D類功率放大器(3)為推挽式放大器時，其輸入信號用D/A變換器產(chǎn) 生，或用單片機或數(shù)字信號處理芯片(DSP)直接產(chǎn)生兩組方波信號， 一組信號 為正脈沖對應(yīng)的方波信號，另一組信號為與負脈沖取絕對值的方波信號。
全文摘要
本發(fā)明是一種等幅信號功率放大器輸出功率的控制方法。它利用方波信號基頻分量的幅度與占空比成正比的特點，通過改變功率放大電路輸入脈沖信號的占空比，來改變輸出信號基頻分量的大小，從而實現(xiàn)對輸出功率的控制，其輸出信號幅度與輸入信號的占空比成正比。該方法解決了D類放大器放大等幅信號的功率控制問題，既保證了輸出信號幅度可變，又不降低功率放大電路的效率，同時也減小了電路的復雜程度，使得該功率控制方法具有簡便、靈活、易實現(xiàn)，高效率等特點。本發(fā)明不但可以用在對單頻信號的功率控制上，也可以用在對CW脈沖信號和線性調(diào)頻信號的功率控制上，還可以用在其它等幅信號的功率控制上。本發(fā)明特別適用于各種聲納設(shè)備的發(fā)射機。
文檔編號H03G3/20GK101227177SQ20081006393
公開日2008年7月23日 申請日期2008年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月30日
發(fā)明者蘭華林, 盧逢春, 呂云飛, 張殿倫, 想 李, 樊世斌 申請人:哈爾濱工程大學