Amplificateur Doherty - Doherty amplifier

L' amplificateur Doherty est un amplificateur de radiofréquence de classe B modifié inventé par William H. Doherty de Bell Telephone Laboratories Inc en 1936. Alors que les amplificateurs de classe B conventionnels peuvent écrêter des niveaux de signal d'entrée élevés, l'amplificateur de puissance Doherty peut accepter des signaux avec des crêtes élevées. rapport de puissance à la moyenne en utilisant deux circuits amplificateurs dans un seul amplificateur global pour s'adapter aux différents niveaux de signal. De cette manière, l'amplificateur atteint un haut niveau de linéarité tout en conservant un bon rendement énergétique.

À l'époque de Doherty, au sein de la gamme de produits Western Electric, l'appareil électronique éponyme fonctionnait comme un amplificateur linéaire avec un pilote qui était modulé. Dans la mise en œuvre de 50 000 watts, le pilote était un émetteur complet de 5 000 watts qui pouvait, si nécessaire, fonctionner indépendamment de l'amplificateur Doherty et l'amplificateur Doherty a été utilisé pour élever le niveau de 5 000 watts au niveau requis de 50 000 watts.

L'amplificateur était généralement configuré comme un amplificateur de pointe à cathode reliée à la terre utilisant deux tubes à vide en parallèle, l'un comme tube porteur de classe B et l'autre comme tube de pointe de classe B ( transistors de puissance dans les implémentations modernes). La source (conducteur) et la charge (antenne) des tubes ont été séparées et combinées via des réseaux de déphasage de +90 et -90 degrés. Les configurations alternatives comprenaient un tube porteur à grille mise à la terre et un tube de pointe à cathode mise à la terre grâce auxquels la puissance du pilote était effectivement transmise à travers le tube porteur et était ajoutée à la puissance de sortie résultante, mais cet avantage était plus approprié pour la triode antérieure et moins efficace. implémentations plutôt que les implémentations de tétrode plus récentes et plus efficaces.

Développements de diffusion successeurs

En tant que successeur de Western Electric Company Inc. pour les émetteurs de radiodiffusion, le concept Doherty a été considérablement affiné par Continental Electronics Manufacturing Company de Dallas, Texas.

Les premières conceptions de Continental Electronics, par James O. Weldon et d'autres, ont conservé la plupart des caractéristiques de l'amplificateur de Doherty mais ont ajouté une modulation de grille d'écran de niveau moyen du pilote (317B, et al.).

Un autre raffinement de l'amplificateur de Doherty était le schéma de modulation écran-grille de haut niveau inventé par Joseph B. Sainton (317C, et al.).

La série 317C de Sainton se composait d'un tube porteur de classe C en connexion parallèle avec un tube de pointe de classe C. La source (conducteur) et la charge (antenne) des tubes ont été divisées et combinées via des réseaux de déphasage de +90 et -90 degrés comme dans l'amplificateur de Doherty. La porteuse radiofréquence non modulée a été appliquée aux grilles de contrôle des deux tubes avec le même point de polarisation de grille de contrôle. La modulation de la porteuse a été appliquée aux grilles d'écran des deux tubes, mais les points de polarisation de la grille d'écran des tubes porteurs et de crête étaient différents et ont été établis de telle sorte que le tube de crête était coupé lorsque la modulation était absente et que l'amplificateur produisait une puissance de porteuse nominale non modulée , et les deux tubes étaient conducteurs et chaque tube contribuait deux fois à la puissance porteuse nominale pendant une modulation à 100 %, car quatre fois la puissance porteuse nominale était nécessaire pour obtenir une modulation à 100 %. Comme les deux tubes fonctionnaient en classe C, une amélioration significative de l'efficacité a ainsi été obtenue dans l'étape finale.

De plus, comme le support de tétrode et les tubes de pointe nécessitaient très peu de puissance d'entraînement, une amélioration significative de l'efficacité du moteur a également été obtenue. La version commerciale de l'amplificateur Sainton utilisait un modulateur suiveur de cathode, et non le modulateur push-pull divulgué dans le brevet, et l'ensemble de l'émetteur de 50 000 watts a été mis en œuvre en utilisant seulement neuf tubes au total de quatre types de tubes, tous étant généraux. objectif, une réalisation remarquable, étant donné que le concurrent le plus important du 317C, le BTA-50G de RCA, a été mis en œuvre en utilisant trente-deux tubes au total de neuf types de tubes, près de la moitié d'entre eux étant à usage spécial, utilisés uniquement dans le BTA-50G .

Près de 300 émetteurs CE 317C ont été installés rien qu'en Amérique du Nord, dépassant facilement tous les concurrents combinés, jusqu'au développement de modèles transistorisés haute puissance successeurs.

Développements hors diffusion

Les systèmes de communication modernes ont vu la résurrection soudaine des amplificateurs Doherty dans les stations de base basées sur la 4G et la pré- 5G massive à entrées multiples et sorties multiples (mMIMO). Le fait que les systèmes de communication modernes utilisent des schémas de modulation de signal complexes comme OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) avec un rapport de puissance moyenne crête à crête (PAPR) élevé, la probabilité que l'amplificateur fonctionne à sa puissance de crête avec son efficacité maximale est très faible. La propriété de l'amplificateur Doherty présentant de multiples pics d'efficacité à divers niveaux de puissance inférieurs en fait une option attrayante pour augmenter l'efficacité moyenne des émetteurs modernes. L'amplificateur Doherty peut accomplir en utilisant une technique appelée "Modulation de charge dynamique" dans laquelle la charge vue par l'amplificateur principal change en fonction du niveau de puissance afin d'augmenter l'efficacité à des niveaux de puissance inférieurs.

Notes de bas de page

Les références

  • Doherty, WH (septembre 1936). "Un nouvel amplificateur de puissance à haute efficacité pour les ondes modulées". Actes de l'IRE . 24 (9) : 1163–1182. doi : 10.1109/JRPROC.1936.228468 .
  • "The Doherty Amplifier: New After 70 Years", Microwave product digest , août 2007
  • « Qu'est-ce qu'un amplificateur Doherty ? » . Remarques sur l'électronique . Récupéré le 4 octobre 2019 .

Lectures complémentaires