Doherty forsterker - Doherty amplifier

Den Doherty forsterker er en modifisert klasse B radiofrekvensforsterker oppfunnet av William H. Doherty av Bell Telephone Laboratories Inc. i 1936. Mens konvensjonelle klasse B forsterkere kan festes på høye inngangs-signalnivåene, kan den Doherty effektforsterkeren romme signaler med høy spiss- til gjennomsnittlig effektforhold ved å bruke to forsterkerkretser i den ene forsterkeren for å imøtekomme de forskjellige signalnivåene. På denne måten oppnår forsterkeren et høyt nivå av linearitet samtidig som den beholder god effekteffektivitet.

På Dohertys tid, innenfor Western Electric -produktlinjen, ble den elektroniske enheten på samme måte operert som en lineær forsterker med en driver som var modulert. I implementeringen på 50 000 watt var driveren en komplett 5 000 watts sender som om nødvendig kunne betjenes uavhengig av Doherty-forsterkeren og Doherty-forsterkeren ble brukt til å heve 5000 watt-nivået til det nødvendige 50 000 watt-nivået.

Forsterkeren ble vanligvis konfigurert som en jordet katode, bærer-toppforsterker ved bruk av to vakuumrør i parallell forbindelse, det ene som et klasse B bærerør og det andre som et topprør av klasse B ( effekttransistorer i moderne implementeringer). Rørens kilde (driver) og last (antenne) ble delt og kombinert gjennom +90 og −90 graders faseskiftende nettverk. Alternative konfigurasjoner inkluderte et jordet gitterbærerrør og et jordet katodtopprør der driverkraften effektivt ble ført gjennom bærerøret og ble lagt til den resulterende utgangseffekten, men denne fordelen var mer passende for den tidligere og mindre effektive trioden implementeringer i stedet for de senere og mer effektive tetrodeimplementeringene.

Etterfølger kringkaster utviklingen

Som etterfølger til Western Electric Company Inc. for radiosendere ble Doherty -konseptet betraktelig forbedret av Continental Electronics Manufacturing Company i Dallas, Texas.

Tidlige Continental Electronics-design, av James O. Weldon og andre, beholdt de fleste egenskapene til Dohertys forsterker, men la til skjermnettmodulering på mellomnivå av driveren (317B, et al.).

En ytterligere forbedring av Dohertys forsterker var skjermenettmoduleringsprogrammet på høyt nivå som ble oppfunnet av Joseph B. Sainton (317C, et al.).

Saintons 317C -serie besto av et klasse C bærerør i parallell forbindelse med et klasse C topprør. Rørens kilde (driver) og last (antenne) ble delt og kombinert gjennom +90 og −90 graders faseskiftende nettverk som i Dohertys forsterker. Den umodulerte radiofrekvensbæreren ble påført kontrollnettene til begge rørene med det samme foringspunktet for kontrollnettet. Bærermodulering ble påført skjermgitterene til begge rørene, men skjermgitterets skjevheter for bæreren og topprørene var forskjellige og ble etablert slik at topprøret ble kuttet av når modulasjonen var fraværende og forsterkeren produserte nominell umodulert bæreeffekt , og begge rørene ledet og hvert rør bidro med to ganger den nominelle bæreeffekten under 100% modulering som fire ganger den nominelle bæreeffekten var nødvendig for å oppnå 100% modulasjon. Ettersom begge rørene ble operert i klasse C, ble det dermed oppnådd en betydelig forbedring av effektiviteten i sluttfasen.

I tillegg, ettersom tetrodebæreren og topprørene krevde svært lite drivkraft, ble det også oppnådd en betydelig forbedring av effektiviteten i føreren. Den kommersielle versjonen av Sainton-forsterkeren brukte en katodefølge-modulator, ikke push-pull-modulatoren som er beskrevet i patentet, og hele 50 000 watts senderen ble implementert ved å bruke bare ni totalt rør av fire rørtyper, alle av disse er generelle- formål, en bemerkelsesverdig prestasjon, gitt at 317Cs viktigste konkurrent, RCAs BTA-50G, ble implementert ved å bruke trettito totalt rør av ni rørtyper, nesten halvparten av disse var spesialtilpassede, kun ansatt i BTA-50G .

Nesten 300 CE 317C-sendere ble installert alene i Nord-Amerika, noe som lett oversteg alle konkurrenter til sammen, til utviklingen av etterfølgende transistoriserte design med høy effekt.

Utviklinger som ikke er kringkastet

Moderne kommunikasjonssystemer har sett plutselig gjenoppstandelse av Doherty-forsterkere i 4G og pre- 5G massive Multipel-Input Multiple-Output (mMIMO) baserte basestasjoner. Det faktum at moderne kommunikasjonssystemer bruker komplekse signalmodulasjonsordninger som OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) med høy topp-til-topp gjennomsnittlig effektrasjon (PAPR), sannsynligheten for at forsterkeren fungerer på toppeffekten med maksimal effektivitet er veldig lav. Eiendommen til Doherty-forsterkeren som viser flere effektivitetstopper ved forskjellige lavere effektnivåer, gjør det til et attraktivt alternativ å øke gjennomsnittlig effektivitet for dagens sendere. Doherty-forsterkeren kan oppnå ved å bruke en teknikk kalt "Dynamic Load Modulation" der belastningen sett av hovedforsterkeren endres som en funksjon av effektnivået for å øke effektiviteten ved lavere effektnivåer.

Fotnoter

Referanser

  • Doherty, WH (september 1936). "En ny høyeffektiv effektforsterker for modulerte bølger". Saksbehandling av IRE . 24 (9): 1163–1182. doi : 10.1109/JRPROC.1936.228468 .
  • "Doherty -forsterkeren: Ny etter 70 år", fordøyelse av mikrobølgeovn , august 2007
  • "Hva er en Doherty -forsterker?" . Elektronikknotater . Hentet 4. oktober 2019 .

Videre lesning