[发明专利]一种用于提高超声导波信号能量的功率放大器

摘要

本发明涉及一种用于提高超声导波信号能量的功率放大器，属于无损检测领域。SMA输入接口接收到的信号依次传递给巴伦1、初级功放模块和巴伦2；巴伦2同时传输给直流偏置电路1和直流偏置电路2；再分别经过功率管1和功率管2放大后传输给巴伦3和低通滤波电路模块；最后经由SMA输出接口输出；该功率放大器工作频率覆盖超声导波检测信号的最优频段，覆盖带宽宽，功率增益大，效率高，经过该功率放大器之后的超声导波信号可以满足激励信号检测要求，可以对更长的锚杆试件进行无损检测。

主权项

1.一种用于提高超声导波信号能量的功率放大器，其特征在于：包括电源模块、SMA输入接口、巴伦1、初级功放模块、巴伦2、次级功放模块、巴伦3、低通滤波电路模块和SMA输出接口；所述次级功放模块由直流偏置电路1、功率管1、直流偏置电路2和功率管2组成；SMA输入接口接收到的信号依次传递给巴伦1、初级功放模块和巴伦2；巴伦2同时传输给直流偏置电路1和直流偏置电路2；再分别经过功率管1和功率管2放大后传输给巴伦3和低通滤波电路模块；最后经由SMA输出接口输出；其中，电源模块为整个电路结构中的各电子元器件供电；SMA输入接口作为激励信号的连接端，用来将前级发射出来的微弱激励信号传递到后续的电路结构中去，起到接收输入信号的作用；巴伦1是一个4:1的输入变压器，采用线圈耦合的方式制作，用来调节信号的输入阻抗；初级功率放大电路以2SC1971高频放大管为核心，通过12V的电源为该高频放大管提供直流偏置电压，2SC1971高频放大管工作在A类放大状态，整个初级功率放大电路起到一个前置放大的作用，用来推动后续电路正常工作，减少非线性失真；巴伦2是一个9:1的变压器，采用线圈耦合的方式制作，相当于一个不平衡—平衡转换器，用于将单端不平衡信号转换成功率相等、相位相反的平衡信号；次级功放模块以两个N沟道的MOSFET场效应管IRF530为核心，构成互补对称式AB类功率放大电路结构，通过前面的不平衡—平衡转换器，单端信号被分成两路对称式的双端信号，这两路信号分别经由电容、电阻以及高频扼流线圈组成的电路结构之后，通过工作在AB类偏置状态的两个场效应管IRF530进行次级功率放大，能够同时满足转换效率高和非线性失真小的要求；巴伦3是一个1:4的变压器，同样采用线圈耦合的方式制作，相当于一个平衡—不平衡转换器，将经过次级功率放大器放大后的功率相等、相位相反的双端平衡信号转换成单端不平衡信号，以便于低通滤波电路的处理；低通滤波电路模块由LC结构构成，用来对经过两级功放电路放大后的信号进行低通过滤处理，以确保5MHz以上的高频信号被滤除；SMA输出接口作为激励信号的输出端，用来将整个功率放大器放大后的激励信号传递到后续的电路结构中去，以便于之后无损检测工作的顺利进行，为输出信号提供一个接口。