大功率低頻和超低頻放大器實現途徑及特點

汪國平

摘 要：在經濟以及科技都取得巨大進步的當今社會，低頻的放大器以及超低頻的放大器也逐漸在功率方面有著顯著提升的要求。在20世紀的五六十年代，對放大器的需求僅僅在幾十千瓦，而隨著經濟以及科技的持續發展，當今時代對放大器的需求已經達到了幾兆瓦，這樣的低頻、超低頻的大功率放大器在當今的高頻加熱領域、導航領域以及軍事領域都得到了極其廣泛的應用。本文就是對低頻、超低頻放大器的實現途徑以及特點進行的分析。

關鍵詞：大功率 低頻 超低頻 放大器 實現途徑 特點

中圖分類號：TN722 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）05（c）-0055-02

就低頻、超低頻放大器而言，它的工作頻率在10～ 300kHz的范圍內。這類的放大器在高頻加熱領域、導航領域、海洋探測領域、醫療設備領域以及軍事領域等都得到了廣泛的應用，并且憑借其自身的優勢，在應用過程中發揮出最好的價值，實現了最佳的應用效果。隨著低頻、超低頻放大器在各個領域之中的廣泛應用，其自身也取得了良好的發展。隨著當今科技發展對放大器的功率不斷提升的要求，低頻、超低頻放大器已經實現了由幾千瓦到幾百千瓦甚至幾兆瓦的飛速跨越。并且在未來經濟以及科技的持續發展中，低頻、超低頻放大器的功率還會進一步加大，將隨著經濟以及科技一同取得迅猛發展，給諸多的應用領域提供先進的科學條件。下面將要介紹的是超大功率低頻、超低頻的放大器的實現途徑以及特點。

1 用電子管作為功率放大器的模擬放大器

1.1 實現途徑

可以將三極管或者四級管作為末極放大的電子管，因為三極管不僅放大的倍數小，還需要較大的推動功率。因此現代較多地將有著很大放大倍數又不需要很高推動功率的四級管作為末極的功率器件，而三極管僅僅被應用于極少數的特殊用途之中。

1.2 特點分析

末極功率管是在截止區以及線性區進行工作，如果在線性處于非飽和區的放大狀態的時候，板極就有著約為80%的效率，因此也就會產生較大的損耗。當前級放大器在線性區進行工作時，末極放大器的功率就會很低，而且在每個末極功率管處于相同工作狀態時其輸出的幅度將向著額定的功率進行疊加。它的優點是有著較強的抗沖擊的能力，缺點是操作較為復雜，設備的效率也不高，對水電的消耗也很大。

2 用電子管作為功率較大器件的開關放大器

2.1 實現途徑

可以選擇三極管或者四級管來進行末極的放大，相比較三極管而言，四級管同樣有著顯著的優勢。可以運用單邊電路的形式進行放大，也可以運用推挽電路的形式進行放大。

2.2 特點分析

當功率管在開關的狀態進行工作時，板極達到約95%的效率，相比較模擬放大器的板極效率而言，實現了顯著的提高。當前級放大器也在開關的狀態下工作時，會有著較低的損耗，冷卻的設備也可以得到有效減少，所以整體可以達到75%的設備效率。而且每個末極的功率管在相同的工作狀態下，輸出的幅度將向著額定功率進行疊加。前級放大器在開關狀態進行工作的時候不需要調諧就可以用分頻來實現。對功放管的燈絲要進行預熱，需要20多分鐘的開機準備時間。它的優點同樣也是有著較強的抗沖擊的能力。

3 用沖氫閘流管作為功率器件的開關放大器

3.1 實現途徑

它有著和電子管開關放大器極其相似的原理，但是就高級輸出的波形而言，它們卻有著不一樣的工作狀態。就電子管放大器而言，矩形脈沖是它的前級輸出，同時由柵極脈沖來對末極的電子管進行開通以及關斷的控制。但是對于沖氫閘流管的開關放大器而言，一尖脈沖是它的前級輸出，同時由柵極脈沖對末極氫閘管進行開通的控制，由充放電電路中的反向電流對其關斷進行控制。它有著較大的脈沖點流量以及較高的板極電壓，有著較低的重復頻率，平均電流也不大。因此它無法實現像開關放大器一樣的應用，也不能像三極管或者四級管模式的應用。為了使它的工作頻率得到有效的提升，可以對多單元輪流的工作方法進行合理應用；為了使板極的電壓得到有效降低，可以將正負雙極的電源進行合理應用；同時將每臂的兩個管子進行并聯使用，可以使陽極板的平均電流得到有效控制，使其處在合理的范圍。將內接交叉的限伏二極管進行有效的應用，可以使電容以及電壓的工作安全得到良好的保障，也可以使放大器對負載的變化做到更好的適應。

3.2 特點分析

相比較電子管的模擬放大器，這種放大器可以在開關以及飽和的狀態之下進行工作，并且工作時板極可以達到95%的效率，雖然會有燈絲等其他設備的損耗，但去掉這些損耗，效率依然可以達到75%左右，因此相較于電子管的模擬放大器而言，效率得到了顯著的提升。因為管子使輪流進行工作的，所以輸出的功率并不是在幅度上進行的疊加，而是疊加在時間軸上。每臂都是正弦波的輸出，并且有著較小的諧波。它的優點是操作比較簡單，可對調諧的原件進行大量的減少。同時它的燈絲預熱時間較短，僅僅需要9min左右，這就有效地對工作的準備時間進行縮短。

4 用固態晶體管作為功率器件的開關放大器

4.1 實現途徑

這種功率放大管在截止區以及飽和區進行工作，每一個管子都是通過脈沖激勵來實現的功率放大，放大器有著方波的輸出。在每一個高頻的周期中，所有的管子都在進行工作。其在工作過程中所輸出的功率以電流的方式進行疊加或者以電壓的方式進行疊加，這樣就能夠實現放大器的功率達到額定值。

4.2 特點分析

作為寬帶放大，固態功率放大器不需要進行人工的調諧，也不需要進行預熱，因此這種放大器有著更短的開機時間和95%以上的極高的效率，這樣就可以使運行的費用以及維護的費用得到有效的降低；同時由于這種放大器實現了遠程的通信以及自動化管理的技術，因此操作起來也格外簡單方便。作為一種插件式的結構，固態功率放大器更加標準化、更加系統化，并且可以進行互換的使用，因此就有著很強的維護性。它有著更小的體積以及更輕的質量，使無線電發送設備所占的空間得到有效的減小，使承載平臺不再因設備的重量以及空間問題受到影響。它的缺點是對雷電的防御功能較差，而且價格比較高。

5 結語

當今的社會經濟以及社會科技都處在不斷發展不斷進步的時期，隨著科學技術的不斷進步，各個方面對科技的要求也一直處于不斷提升的狀態。所以，低頻、超低頻的放大器也隨著經濟以及科技的發展取得了技術水平上的顯著提升，由之前的幾千瓦功率逐漸發展到當今的幾百千瓦甚至幾兆瓦。這樣的發展對于很多領域而言都帶來了技術上的極大幫助，同時，隨著低頻、超低頻的放大器在各個領域之中的廣泛應用，它本身的技術創新以及更新速度也得到了極大的發展。相信在不遠的未來，低頻、超低頻的放大器將再次實現全新的突破，為當今經濟時代的各個領域提供更加堅實的科學技術基礎。

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