射頻(RF)功率放大器隨處可見,其中的一些可能釋放過高的射頻輸出功率而對人體造成傷害。這些許多是固態放大器,但很多真正大功率等級使用真空管(vacuum tubes)。無論哪種類型的射頻放大器,都有可能碰到放大器設計者有時沒有做出明確說明的故障,這種故障類型為電容短路故障,請看圖1和圖2兩個電路圖中的電容「C1」。

20190418TA01P1 圖1 固態射頻功率放大器。

20190418TA01P2 圖2 真空管射頻功率放大器。

在這兩個電路中,如果C1短路,+Vcc(或+Vplate)就會被加到射頻輸出。如果放大器的負載對直流是開路的,就像半波直偶極子或四分之一波接地層那樣,那麼直流電壓將會危險地加在負載上。

如果是固態放大器,50V左右的電壓或許就會對人體造成一定程度的傷害,但如果把幾百到幾千伏的直流電壓加到射頻輸出端,就會置人於死地。

可怕的是,即使C1出現短路故障,放大器也有可能在C1的問題不被察覺的情況下繼續工作。為了防止這種情況發生,圖1和圖2中「something missing(缺了元件)」的地方必須變成「something included(加上元件)」,如圖3和圖4所示。

20190418TA01P3 圖3 固態射頻功率放大器修正圖。

20190418TA01P4 圖4 真空管射頻功率放大器修正圖。

在這兩個修正電路圖中,射頻輸出端跨接了一個射頻扼流圈(RFC)。如果這時C1再出現短路故障,+Vcc(或+Vplate)將直流短路到地。然後會出現火花(咦,這是什麼奇怪的氣味?),但是放大器將明顯處於故障狀態,而 且射頻輸出端也不會再出現致命的直流電。

圖5所示為包含了一個RFC(即RFC3)的原理圖,以便進一步說明。

20190418TA01P5 圖5 包含RFC安全設計的電路示例。(資料來源:Amplifier Circuit Design)

你肯定看出來了,在這個電路圖中,我前面提到的C1現在是C4。

(參考原文: RF power amplifier safety,by John Dunn)