（陕西广播电视台 710061）
摘要：功率放大电路主要功能是向负载提供功率，其不仅输出的功率较大，而且晶体管经常在极限应用状态下工作。所以，需考虑功率放大器的过电压和过电流及散热问题。基于此，本文将主要对功率放大器的阻抗匹配及防护措施展开论述。
关键词：功率放大器；阻抗匹配；防护措施
功率放大器简称为功放，又名“power amplifier”。它主要是指在失真率一定的情况下，能够输出最大功率从而驱动某一负载的放大器。在整个调频发射机系统中，功率放大器具有核心协调、组织等枢纽作用。因此，在某种程度上而言，功率放大器能否高效、稳定运行，将直接决定整个调频发射机系统工作性能的高低[1]。
1.功率放大器的阻抗匹配
功率放大器一般主要由前置、驱动和末级功率放大器三部分组成。前置功率放大器主要作用是阻抗匹配；驱动功率放大器主要作用是“桥梁”，其为末端功率放大器输出大功率音频信号奠定基础；而末级功率放大器主要作用是驱动放大器中的电流信号转变为大功率信号，以此促使系统高效、稳定、安全运行。本文将着重对10千瓦调频发射机前置功率放大器的阻抗匹配及防护措施展开研究。
在不同功率的调频发射机设备中，都会涉及功率输出的最优决策问题。一般通过调频发射系统与功率放大器的最佳组合，可保证在电路投资经费既定的前提下，尽可能得到最大的功率输出。这一决策、优化的主要目的在于不增加成本投入基础上，充分发挥不同功率调频发射机设备的最佳工作性能.
为了使该调频发射机输出最大功率，只有当功率管的电压和电流输出的乘积最大，此时功率放大器才处于功率匹配状态。与此同时，只有当调频发射机PA中的分配器、合成器系统中的输出阻抗为调频发射机输出功率组合状态的总阻抗，此时发射机输出功率才是额定标准功率，否则该调频发射机中实际输出的功率就无法达到其额定值325W。
假如该调频发射机功放管标准接头中标明的电阻和和运行功率分别为50Ω、300W,则其实际阻抗就是2个100Ω功放管的并联，则每个功放管的实际运行功率就为100W，否则该调频发射机中输出的实际运行功率无法达到额定参数值300W。
2.功率放大器的防护措施
在功率放大器中如果功率管实际损耗功率大于额定功率参数，在这种情况下进行工作，功率管最最容易遭到损坏。如果在长期使用过程中，功率管与功率放大器不匹配，或者功率管长期过载工作，也会导致该10千瓦调频发射机功率放大器系统被损坏。因此，在功率放大器维护过程中,PA中的合成器和分配器部分经过调试安装后无需再调整，故重点需要对功率放大器的功放管、电源等设备的短路和过载进行防护。
首先，需要对调频发射机功率放大器的工作电压进行保护。如下图2所示，在该调频发射机功率放大器简要电路图中：
过载电流取样电阻——Ri；
当功率放大器电路中的工作电压＞0.7V，导通V13，断开V11，输出电流。
在上述电路图中，V1、V2和电源内阻击穿，从而可有效控制调频发射机功率放大器中的过电压上升，以此对V1、V2起到良好的安全防护作用。
此外，还需对调频发射机激励器输出的射频信号进行保护。在对激励器系统进行保护时，一方面要防止电路中射频信号的直流电位偏移，有效阻止功率放大器阻抗匹配失效而导致反射功率串入激励器，从而起到良好的隔离防护作用；另一方面，还要避免过大激励的输入，确保阻抗安全、稳定。如图5所示为调频发射机激励器输出射频信号(RF)的保护系统，按照如图所示的电路运行原理，当放大后的射频信号经不同的功率分配器分给不同的功率放大器模块，且功率分配器中的射频信号经电路中的R1、R2被电容C2、C3旁路而无直流偏移时，整流桥无直流输出，此时V12、V13导通，V11终止。在此基础上，继电器K会吸合功率合成器中的合成信号并经定向耦合器和低通滤波器F输出至终端负载。当功率分配器中的射频信号出现直流偏移现象时，整流桥直流输出，此时V12、V13截止，V11导通，继电器K释放，功率合成器中的合成信号被切断，由此而使调频发射机功率放大器激励器输出射频信号(RF)得到良好的防护。在图5中，滤波电容分别通过C2与C3表示，C4的主要功能是系统开机运行时延时接通调频系统，以此避免调频发射机在系统开机时产生冲击、振动噪声；V主要是对V12和V13进行过温防护[3]。
结束语
综上所述，该10kW调频发射机一直以来担负着陕西人民广播电视机台节目转播任务，经过多年的运行，该调频发射机展示出了良好的运行性能。但是，由于10kW调频发射机运行电路复杂，因此为了确保发射器可靠、稳定运行，降低故障发生率，要重视对功率放大器的阻抗匹配和防护进行研究，结合该类调频发射机的分配器、合成器和相关运行部件的特点，制定科学的防护方案，确保调频发射机始终处于良好的运行状态。
参考文献
[1]崔庆虎,刘平,任晓敏.基站功率放大器的阻抗匹配[J].现代物业(上旬刊),2012,11(03):104-107.
[2]张洪欣,路晓磊,周彬,马治忠,孟涛.一种甲乙类水声功率放大器设计[J].电声技术,2016,40(05):27-30.
[3]贲志红,李跃华,杨敏,万晶,刘宇辙.基于HFSS和ADS的新型功率放大器联合仿真设计[J].微波学报,2015, S2:143-145.
论文作者:王启星
论文发表刊物:《电力设备》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/2
标签：功率放大器论文; 发射机论文; 功率论文; 阻抗论文; 信号论文; 防护论文; 射频论文; 《电力设备》2017年第9期论文;