ZX-2kW型短波发射机功率放大模块的原理分析

次央,,格桑,,扎西群宗

西藏自治区广播电视局

摘要

目前，短波广播台站的播出设备在逐步替换为ZX-2kW型短波发射机，该设备工作的稳定性、可靠性关系着守护意识形态领域安全的意义。为了提高该设备工作的稳定性和可靠性，本文主要对ZX-2kW型短波发射机功率放大模块进行工作原理分析，掌握其主要的工作原理和工作流程，为后续的设备检修做技术积累。

关键词：功率、放大、六路合成、六路分配、功率检测

1概述

ZX-2kW型短波发射机功率放大模块主要是实现将输入功率为25W的短波信号放大至800W进行输出，并通过功率检测器实时检测模块的功率输出情况。功率放大模块包含六路分配器、6块功率放大板、六路功率合成器以及功率检测器。原理如图1所示：

图1 功率放大模块原理框图

2功率放大模块原理分析

2.1功率放大模块技术指标

功率放大模块的技术指标如下：

工作频率：3.2MHz～26.1MHz；

输入功率：≤25W；

输入阻抗：50Ω；

输出功率：≥800W；

输出阻抗：50Ω；

功率平坦度：±1dB；

开路驻波比：≤5；

正向功率检测精度：5%；

2.2六路分配器原理分析

六路分配器电路原理图如图2所示。六路分配器由6:1阻抗变换器T1、6个传输线变压器T2～T7和6个功率平衡电阻R1～R6组成，主要是实现将输入的短波功率信号分成六路相位相同、功率相等的射频信号进行输出。

6个传输线变压器和6个功率平衡电阻组成功率分配网络，功率分配网络的输出端口阻抗均为50Ω，那么功率分配网络的输入端口阻抗为8.3Ω，为了保证六路分配器的输入端口阻抗与50Ω匹配，在输入端口增加6:1阻抗变换器T1，将8.3Ω阻抗变换为50Ω。

图2 六路分配器电路原理图

2.3功率放大板原理分析

功率放大板电路原理图如图3所示。功率放大板由场效应管V3型号为MRF151G通过单管推挽放大完成功率信号的放大。T1为2：1输入阻抗变换器除了将输入阻抗50Ω转换为25Ω外，还将输入的不平衡的射频信号转换为两路平衡的射频信号分别给到场效应管的两路输入引脚。T3为传统的4:1输出阻抗变换器除了将场效应管的输出阻抗由12.5Ω转换为50Ω外，还将管子输出的平衡的两路射频信号转换为一路不平衡的射频信号进行输出。T2为馈电变压器，主要是为管子与直流供电48V之间提供扼流电感，防止管子的射频信号侵入48V电源造成干扰，同时也实现了对管子输出引脚的射频信号采样，通过采样信号的大小来实现管子输出端的过压保护。C5、R7～R8与C6、R9～R10及T2分别组成推挽放大器负反馈电路，进而控制放大电路的放大倍数，避免造成自激震荡。L1、L2、T2及相应的滤波电容等器件组成V3场效应管漏极馈电电路为场效应管提供直流供电。R11～R12、、V4～V11及滤波电容等器件组成射频信号峰值检波、整流电路，检测的电压提供给报警保护电路，对V3放大管漏极峰值过压实施即时保护。

V3场效应管的偏置电路由N1（LM723）及R13～R17、C22～C24、RP1～RP3等器件组成。并由XS2-2号线的PTT信号控制，当PTT为高电平时，N1-3输出高电平给V3栅极提供正常偏置电压。改变RP1、RP2可调整放大电路的静态工作电流。

图3 功率放大板电路原理图

2.4六路合成器原理分析

六路合成器电路原理图如图4所示，由功率合成网络和功率平衡电阻组成，主要是实现将六路相位相同、功率相等的射频信号合成为一路大功率信号进行输出。合成网络由六个传输线变压器和六个大功率电阻组成，功率合成网络六路输入端口的阻抗均为50Ω，输出端口阻抗为8.3Ω，为了保证六路合成器的输出端口阻抗与50Ω匹配，在输出端口增加6:1阻抗变换器T7，将8.3Ω阻抗变换为50Ω。大功率平衡电阻主要是为了保证当其中一路输入信号没有时，保证所有输入端口的阻抗不发生变化，并吸收部分输入功率以保持各端口输入功率平衡。

图4 功率合成器电路原理图

1:6阻抗变换器采用传输线变压器的形式实现，将功率合成网络输出端口的8.3Ω阻抗变换到50Ω阻抗，如图5所示：

图5 1：6阻抗变换器

2.5功率检测器原理分析

功率检测器电路原理图如图6所示，由双定向耦合器以及检波整流电路组成，双定向耦合器由两个相同的变压器组成，其中T8变压器与干路串联实现正向电流和反向电流的采集，T9变压器与干路并联实现电压的采集，正向电流与电压相乘得到正向功率正弦信号，反向电流与电压相乘得到反向功率正弦信号，整流电路由二极管、电容、电阻组成将正弦信号通过二极管检波，电容和电阻整流后得到相应的直流电平，直流电平的大小对应正反向功率的大小。

图6 功率检测器电路原理图

3总结

通过对2kW短波发射机功率放大模块的电路原理分析，深入地掌握了功率放大模块的工作流程和原理，对后续做好设备检修维护,保障安全播出打下了坚实的基础。

参考文献

【1】ZX-2kW-Ⅱ型短波发射机使用说明书.广州.2018

【2】张纪纲．射频铁氧体宽带器件[M]．北京：科学出版社，1986．