Was ist ein HF-Leistungsverstärker?

Ein Hochfrequenz-(HF-)Leistungsverstärker ist ein Gerät, das die Spannung und den Strom eines HF-Signals erhöht. Normalerweise ist das verstärkte HF-Signal ein HF-Träger mit Seitenbändern oder in einigen Fällen ein reiner Träger oder nur Seitenbänder. Der HF-Leistungsverstärker hat normalerweise eine luftgekühlte Endstufe, die Kühlkörper mit mehr Lamellen verwendet, um mehr mit Luft in Kontakt zu kommen und mehr Wärmeübertragung für einen stärkeren Kühleffekt zu bewirken.

Es gibt Audio-Leistungsverstärker, die in den hörbaren Sprachfrequenzen wie 400 bis 4,000 Hertz (Hz) arbeiten. High-Fidelity-Audioverstärker arbeiten von etwa 40 Hz bis etwa 15,000 Hz. HF-Leistungsverstärker haben festgelegte Betriebsfrequenzen, und die gewählte Betriebsfrequenz muss innerhalb ihres Frequenzbereichs liegen. Für eine Betriebsfrequenz von 150 Megahertz (MHz) ist ein HF-Leistungsverstärker mit einem Bereich von 145 bis 155 MHz geeignet. Ein HF-Leistungsverstärker mit einem Frequenzbereich von 165 bis 175 MHz funktioniert nicht auf der Betriebsfrequenz von 150 MHz.

In der Funkelektronik ist der HF-Leistungsverstärker ein elektronischer Verstärker, der in einen Sender eingebaut sein kann oder ein separates Gerät sein kann, das über ein Koaxialkabel mit dem Ausgang eines Senders mit niedrigerer Ausgangsleistung verbunden ist. Der Ausgang des HF-Leistungsverstärkers wird dann mit der externen Antenne verbunden. Für den Empfängerbetrieb kann der Transceiver oder die Sender-Empfänger-Einheit einen internen oder einen externen Sende-/Empfangs-(T/R)-Schalter aufweisen. Der T/R-Schalter hat die Aufgabe, die Antenne je nach Bedarf auf den Sender oder auf den Empfänger umzuschalten.

Die HF-Leistungsverstärkerschaltung kann Transistoren oder integrierte Schaltungen verwenden, um die Verstärkung zu erzeugen. Beim Design von HF-Leistungsverstärkern besteht das Ziel darin, eine ausreichende Verstärkung zu haben, um die gewünschte Ausgangsleistung zu erzeugen und eine vorübergehende und kleine Fehlanpassung zwischen dem Sender und der Antennenzuleitung und der Antenne selbst zu ermöglichen. Die Impedanz der Antennenzuleitung und der Antenne selbst beträgt in der Regel 50 Ohm. Idealerweise weist die Kombination aus Antenne und Zuleitung eine Impedanz auf, die bei der Betriebsfrequenz rein ohmsch ist.

Die meisten Antennen können so abgestimmt werden, dass sie in Kombination mit der Zuleitung die idealste Impedanz für den Sender darstellen. Diese Impedanzanpassung ist für eine maximale Leistungsübertragung vom Sender zur Antenne erforderlich. Antennen haben im Frequenzbereich leicht unterschiedliche Eigenschaften. Der wichtige Test besteht darin, sicherzustellen, dass die reflektierte Energie von der Antenne in die Zuleitung und zurück zum Sender gering genug ist. Wenn die Impedanzfehlanpassung zu hoch ist, wird die an die Antenne gesendete HF-Energie an den Sender zurückgeführt, um ein hohes Stehwellenverhältnis (SWR) zu erzeugen, das dazu führt, dass die Sendeleistung im HF-Leistungsverstärker verbleibt und Überhitzung und sogar Schäden verursacht zu aktiven Komponenten.