射频功率放大器

摘要：介绍了中波广播发射机中射频功率放大器的组成，工作原理和效率分析，以及其维护、维修的要点，并对比实际电路做刨析。
关键词：射频功率放大器；场效应管；工作原理；效率；维护；维修

0 引言
随着广播进入数字化的发展模式，生产和运行的全固态PDM和DAM中波广播发射机中的射频功率放大器，也就是功放末级全部采用了场效应管桥式丁类放大器。高频功率放大器实质是一种受控源能量转换器，在高频振荡电压激励下，将电源供给的直流能量转换成高频交流能量。因场效应管在低躁声、大功率、高效益方面的性能十分优越而得到广泛应用，是功率放大器最理想的放大器件，特点是输入阻抗高、输出功率大、开关速度快，通频带宽、高频特性好。调制功放是全固态中波广播发射机中的高电压、大电流汇聚之处，是绝对的故障高发区。无论是1 kW、10 kW、50 kW的全固态PDM或DAM机中，这一块大同小异，一般中、小功率机上调制和功放是分开的，中大功率机上则合二为一，统称调制功放，多见于50 kW、100 kW、150 kW机，加工成独立小合，便于维修和互换。

1 电路结构和原理
射频功率放大器不同于其它工作于甲类、乙类、丙类的电子管射频功率放大器，不需要高电压；也不同于其它低频功率放大器，没有多少带宽。丁类放大器中场效应管工作于开关状态，漏极耗散功率非常低，虽然开、关过度期工作在线性区功率很大，但工作频率高，过度期非常短，工作效率比以往功率放大器大大提高，实际上就可以做到百分之九十以上。
场效应管丁类放大器都是由两个或以上成对的管子组成，它们分成两组轮流导通，合作完成功率放大任务。控制场效应管工作于开关状态的激励电压可以是正弦波也可以是方波。实际电路有两种，即电流开关型和电压开关型。因为电流开关型电路中，输出电流是方波，工作频率高时场效应管开关转换时间不能忽视，所以中波广播发射机中采用电压开关型电路。分为全桥和半桥两种工作方式。
桥式功放就是现在生产和运行的中波广播发射机中的射频功率放大器，桥式功放是由4个场效应管按电桥形式连接，以丁类开关放大方式工作的连接方式被叫做桥式功放，此全桥连接方式是一个H型，故又称为H型丁类放大器。全桥电路是由两个半桥组合而成，左右两部分的输出与相对的合成变压器初极线圈首尾相连，这种结构类似传统推挽电路形式。两个射频功率放大器被设计成由独立电源系统供电，推动信号也是由电桥两部分各自独立输入，射频功率放大器这个半桥工作方式就被利用到预推动级。

2 实际电路解析
为了便于互换和维修，在发射机中，无论是预驱动放大级，驱动放大级，还是射频功率放大级都采用相同的射频功率放大器。将其做成模块形式，即一组功率放大器为一个模块。例如762厂生产的AM103S5-10 kW，DAM的机中就有42个大台阶功放模块和6个2进制功放模块，还有4个功放模块用在推动和预推动级。这些功放模块随功率大小和使用机器型号不同，加工成各种小板，便于互换。
供电电压分别供给两部分电源输入端，由每组桥臂下功放管返回地面。供给大台阶功放模块的是230VDC，供给2进制功放模块115VDC，30VDC，115VDC供给推动级模块，60VDC供给预推动级模块。
电源电压经射频扼流圈L1，L2和保险丝F1，F2。若电桥中半部分保险丝熔断，另外半部分会继续工作。对于用全桥结构的功放模块，此时仍能放大输出，只是输出功率减小了，输出到射频变压器初级的射频电压峰——峰值是原来射频电压的一半。
C1，C2，C3，C4为旁路电容，将不需要的射频部分旁路到地，红色发光二级管DS1，DS2在模块保险丝熔断时通过R1，R2点亮，R1，R2为限流电阻。
射频推动电路由变压器T1，T2及相关并连匹配网络组成。两个射频推动变压器分别用于全桥A＼B两部分。单独来自射频分配器的同轴电缆把射频推动电压馈送到每个模块的A＼B两部分，这样两部分推动信号互不影响，不会因某部分推动信号故障而影响另一部分正常工作。
射频推动变压器初级分别带有并连匹配网络增宽了输入回路的带宽，就使中波广播在任何频率下工作都不用变换元件参数。变压器T1的匹配网络由L3，R3，R5组成，变压器T2的匹配网络由L4，R4，R6组成。
每个射频推动变压器有两个次极线圈，可提供两个相位相差180度的推动信号电压，背靠背齐纳二级管VD1，VD2，VD3，VD4是保护场效应管控制栅免受过激损坏及产生的瞬间电压冲击。