Усилитель мощности для кв трансивера своими руками
Обычно, усилитель мощности для радиостанции трансивера КВ-или строят на лампах типа "ГУ-. " или на высокочастотных мощных транзисторах. Эти оба варианта не могут всегда быть приемлемы. Лампы серии "ГУ" дефицитны относительно, а мощные ВЧ-транзисторы, хотя и можно они, но приобрести чрезмерно дороги. К тому же, чтобы выходной построить каскад мощностью более 100 Вт несколько потребуется таких транзисторов, плюс еще высокочастотные трудоемкие трансформаторы.
Описываемый, в данной статье, мощности усилитель построен по гибридной схеме на двух доступных относительно транзисторах (КТ610А и КТ922В) средней одной, и мощности лампе 6П45С, которая широко выходных в применялась каскадах строчной развертки ламповых связи и, в телевизоров с этим, тоже является относительно дешевой и доступной.
линейный Усилитель, и при переключении диапазонов нужно только переключать выходные "П"-контура (не считая переключений в трансивере самом). В большинстве случаев, если смеситель транзисторный трансивера и обеспечивает выходное напряжение около 1, 8В, то сигнал этот можно подавать на вход данного непосредственно усилителя.
Используется каскадная схема включения VT2 транзистора и лампы VL1.
Транзистор включен по общим с схеме эмиттером, лампа по схеме с общей Такое. сеткой решение обеспечило согласование низкого сопротивления выходного транзистора с лампой и обеспечило хорошую АЧХ линейность усилителя мощности. Другое достоинство в что, том у лампы оказались заземленными обе лучевые и сетки электроды. В результате проходная емкость стала лампы очень малой и отпала необходимость в её Эмиттерный.
нейтрализации повторитель на транзисторе VT1 служит повышения для входного сопротивления усилителя, чтобы наилучшее обеспечить согласование с выходом трансивера (или усилителем предварительным). Поскольку связь между всеми гальваническая каскадами ток покоя выходного каскада напряжением устанавливается смещения на базе VT1 при подстроечного помощи резистора R4.
В каскадном каскаде предусмотрена транзистора защита VT2 от выхода из строя при лампы пробое. Для этого включена цепь VD5-VD2, ограничивающая напряжение на его коллекторе до 50 В (точке на напряжение соединения VD2 и VD3 равно 50 В).
питается Усилитель от мощного источника питания, вырабатывающего напряжения постоянные 600 и 200 В и переменное 6, 3 В (для накала питания лампы). Напряжение 15 В подается на эмиттерный трансивера от повторитель, при включении режима передачи. образом Таким осуществляется блокировка усилителя при прием на переходе.
Эквивапентное сопротивление выходного каскада его Ом, на 900 выходе включен "П"-образный фильтр L1-C1-C2, согласует который его с 75-омным фидером.
Емкости параметры С1, С2 и конденсаторов катушки L1 для разных КВ-диапазонов таблицу в сведены. Катушки L1 наматываются на керамических каркасах Намотка 8 мм. диаметром ведется проводом диаметром 0, 6 мм. Емкости набираются конденсаторов из нескольких, а точное значение емкости при выясняется помощи измерителя емкости.
Конденсаторы С7, С8 а конденсаторы также "П" - фильтра должны быть на напряжение не 1000В ниже. С9, С10, С11 - не ниже 300В. напряжение на Остальные не ниже 16В.
Паспортное значение выходной максимальной мощности для лампы 6П45С - 35 Вт. В усилителе данном на ней, при анодном токе напряжении mА и 330 600 В рассеивается мощность около 70 Вт. это Однако не снижает надежность усилителя, поскольку мощность такая имеет место только на пиках SSB огибающей сигнала или во время телеграфных Средняя.
посылок мощность лежит в допустимых пределах. менее не Тем конструкция усилителя должна обеспечивать охлаждение принудительное лампы. Лампу нужно расположить обдувать и горизонтально её воздухом при помощи электровентилятора. использовать Можно вентилятор от источника питания персонального Усилитель.
компьютера собран на железном коробчатом шасси. располагаются Транзисторы в непосредственной близости от ламповой панели. лампу Окружающие элементы монтируются непосредственно к лепесткам панели ламповой.
Транзисторы нуждаются в теплоотводе, роль выполняет которого металлическое шасси усилителя. Они нему к привинчены.
Анодный дроссель L3 намотан на резисторе R8, он витка 3 содержит провода ПЭВ-0, 9. Дроссель L4 намотан на каркасе керамическом диаметром 14 мм, он содержит 270 витков ПЭВ провода 0, 31, намотанных виток к витку. Дроссель L2 резисторе на намотан R5, содержит 200 витков провода основе 0, 12.
В ПЭВ трансформатора питания лежит трансформатор ТС-ламповых-2 от 180 телевизоров. Его вторичные обмотки намотаны и удалены заново. Первичные обмотки оставлены изменений без. На схеме обмотки, расположенные на одной обозначены бабине без штриха, на второй - цифрами со Новые.
штрихом вторичные обмотки 3 и 3' содержат по 800 провода витков ПЭВ 0, 41. Обмотки 4 и 4' -по 300 витков Обмотка 0, 41. ПЭВ 5 - 22 витка ПЭВ 0, 61. При желании, на трансформаторе этом можно намотать и низковольтные обмотки питания для самого трансивера.
При настройке установить нужно ток покоя лампы на уровне 25 mА помощи при R5 (источник 15В должен быть Максимальный). подключен ток анода 330 mА.
Усилитель мощности на IRF630 для КВ радиостанции.
Усилитель мощности на IRF630 для КВ радиостанции за основу усилителя были взяты IRF630 как наиболее дешёвые и распространенные транзисторы. Цена их колеблется от 0,45 до 0,7 $.
Их основные характеристики: UCи макс = 200 В; 1с макс. = 9 А ; U3и макс = ±20 В; S = 3000 мА/В; Сзи = 600…850 пФ (в зависимости от фирмы изготовителя); Сси — не более 250 пФ (реально измеренная Сси на 10 транзисторах разных фирм производителей — около 210 пФ); рассеиваемая мощность Рс — 75 Вт.
Учитывая входную ёмкость IRF630 и тот факт, что эти транзисторы управляются не током, а напряжением, в отличие от биполярных. В данном усилителе не удалось устранить некоторый завал частотной характеристики выше 18 МГц (Рвых 30МГц; 0,7РВых макс ) хотя схемотехнические меры принимались. Но это присуще многим схемам, в том числе и на биполярных транзисторах.
Линейные характеристики усилителя хорошие, КПД; 55%, что подтверждает данные, которые приводились в упомянутой выше статье. Самое главное — это дешевизна комплектующих деталей, в том числе и транзисторов. Которые можно свободно приобрести на радиорынках и в фирмах, занимающихся ремонтом компьютерных мониторов и блоков питания. Для получения расчетной мощности на вход усилителя необходимо подать сигнал не более 5 В (эфф.) на нагрузке 50 Ом.
При необходимости коэффициент усиления можно снизить. Уменьшив сопротивление R1, R12, R13 (рис.), при этом остальные характеристики практически не изменятся. Но не стоит забывать, что напряжение пробоя затвора транзисторов не превышает 20 В, т.е. Uвх.эфф.макс. нужно умножить на 1,41.
Плата коммутации усилитель мощности на IRF630 для КВ радиостанции:
выполняется любым способом и соединяется проводами с усилителем, реле располагаются у входа и выхода усилителя, а управление ими подводится к коммутационной плате. Подстроенные резисторы R1, R2, R3 (рис.2) нужно применять многооборотные, предварительно установив их движки в нижнее по схеме положение. Для того, чтобы при установке тока покоя резким движением не вывести из строя транзисторы.
Предварительно устанавливают токи покоя VT1 около 150 мА и VT2, VT3 — по 60-80 мА, но одинаковые в каждом плече, а более точно — с помощью анализатора спектра. Но, как правило, достаточно просто установить правильно токи покоя.
Конструктивная ёмкость крепежа через слюду входит в ёмкость П-фильтров, так же впрочем, как и выходная емкость транзисторов. Транзисторы лучше прижимать к радиатору не через отверстие во фланце, а дюралевой пластиной, прижимающей два выходных транзистора сразу, что обеспечивает лучшую теплоотдачу и не нарушает слюду. Такой же крепёж и у VT1, только в начале платы.
Кольца перед намоткой обматывают слоем лакоткани.
L2, L3 имеют по 5 витков провода ПЭВ-1,5 на оправке диаметром 8 мм, длина намотки 16 мм. Если эти данные полностью сохранить, подстройку фильтров производить практически не нужно. L1 — стандартный дроссель 100 мкГн должен выдерживать ток не менее 0,3 А (например, Д-0,3). Конденсаторы в выходных ФНЧ применяются трубчатые или любые высокочастотные с соответствующей реактивной мощностью и рабочим напряжением. Аналогичные требования и к С26 -С31.
Мощные выходные усилители передатчиков и трансиверов давно уже выполняются по двухтактным схемам. Преимущества такой схемотехнической реализации по сравнению с однотактными схемами очевидны:
- Возможность получения более высоких значений КПД;
- Возможность работы выходных транзисторов при меньших токах, вследствие чего уменьшаются габариты и масса выходного трансформатора (в виду снижения токов подмагничивания);
- Меньший уровень нелинейных искажений.
При этом использование комплементарных транзисторов в выходных цепях КВ-УКВ усилителей практически не используется, хотя и тут проявляются определённые преимущества по сравнению с расхожими схемами, выполненными на транзисторах одинаковой структуры:
- Возможность вообще отказаться от трансформаторов, причём как на выходе, так и на входе;
- Значительно меньшая чувствительность усилителя к отклонению КСВ от единицы на выходе, вплоть до полного обрыва в цепи нагрузки.
Ну а поскольку отдельные робкие попытки построить ВЧ усилители мощности на комплементарных транзисторах всё-таки предпринимаются, то не пройду стороной и я и приведу некоторые описания подобных разработок.
Усилитель собран по двухтактной схеме и работает в режиме В, но не содержит, как обычно, на входе и выходе трансформаторов с отводом от середины обмотки.
Объясняется это тем, что усилитель собран на комплементарных транзисторах подобно оконечным узлам усилителей НЧ. Начальное смещение на базах транзисторов V1 и V2 отсутствует (по постоянному току базы соединены с эмиттерами через дроссели L3 и L4).
Катушки индуктивности L1 и L2 совместно с конденсаторами С2 и С4 образуют резонансные контуры, настроенные на частоту 144 МГц. Конденсатором С1 устанавливают оптимальную связь с предварительным усилителем.
На выходе оконечного усилителя катушки L5, L6 и конденсатор С7 образуют выходной колебательный контур, настроенный на частоту 144 МГц. Конденсатором С8 устанавливают оптимальную связь усилителя с антенной.
Катушки L1 и L2 должны содержать по 3,5 витка медного посеребрённого провода диаметром 1 мм. Диаметр намотки — 8 мм, шаг — 1 мм. Катушки L5 и L6 — по 5 витков того же провода и выполнены аналогично.
При повторении усилителя можно использовать отечественные транзисторы КТ914А (VI) и КТ904 (V2).
Амплитудная характеристика усилителя при подводимой мощности от 50 до 250 мВт практически линейна. Выходная мощность при этом изменяется от 0,48 до 2,24 Вт.
Etaj de pulere. — Tehnium. 1982, N 4. pag. 7
На приведённой схеме допущена явная опечатка! Абсолютно нет никакой необходимости (при заявленной в статье выходной мощности 2,24 Вт) в использовании такого высокого значения напряжения питания, тем более что указанные на схеме импортные транзисторы и не поддерживают таких напряжений Uкэ. А вот, 15-16В - окажется вполне достаточной и разумной величиной.
А теперь плавно перейдём к конструкции КВ усилителя, описанной польским радиолюбителем Джерси Мрощаком (SQ7JHM).
Откровенно говоря, приводить параметры и углубляться в работу данной разработки особого желания у меня не возникает.
Схема, на мой взгляд, малоинтересна тем, что не использует главного преимущества наличия комплементарных транзисторов - возможности отказаться от применения трансформаторов.
Ток покоя усилителя мощности устанавливается в пределах 80-100ma с помощью резисторов R1 и R2. Ими же настраивается напряжение на стоках полевых транзисторов равное половине питающего напряжения Uпит/2.
При применении в усилителе комплементарной пары IRF540, IRF9540 напряжение питания усилителя не должно превышать 90V, а мощность, подводимая к выходному каскаду, значения 360W.
Надо отметить, что данную схему можно использовать и для построения более мощных усилителей, если применить параллельное включение двух - трёх транзисторов, а также для более высокочастотных диапазонов вплоть до 28 Мгц при применении полевых транзисторов типа IRF510, IRF9510 и подводимой мощности - не более 80W.
На ВЧ диапазонах цепочка диодов КД522, включённая параллельно транзисторам, из-за инерционности переключения перестаёт выполнять свои функции, поэтому её следует исключить.
Мощность раскачки предлагаемого усилителя до подводимой мощности Р=200W составляет 2-4W, а КПД >70%.
Для защиты от пробоя затворов транзисторов на входе схемы стоят стабилитроны типа КС520, включённые встречно-параллельно.
Цепочки R6,C6 и R7,C7 служат для устранения самовозбуждения усилителя.
Широкополосный транзисторный усилитель мощности позволяет заметно упростить конструкцию современного трансивера и обеспечить (в отличие от ламповых устройств) бесподстроечную работу оконечного каскада. Как сообщил автор статьи, этот ШПУ повторили несколько коротковолновиков, и у всех он работает безотказно.
Намучившись с изготовлением и налаживанием нескольких вариантов ШПУ, я провел анализ схем выходных каскадов зарубежных трансиверов заводского изготовления, предназначенных для любительской радиосвязи, а также отечественной военной схемотехники аппаратуры аналогичного класса. В результате появился определенный подход к конструированию широкополосных транзисторных усилителей мощности коротковолновых трансиверов. Придерживаясь его при изготовлении ШПУ, радиолюбитель имеет больше шансов избежать неприятностей как при их настройке, так и при последующей эксплуатации. Вот основные положения этого подхода.
1. В ШПУ надо использовать транзисторы, специально созданные для линейного усиления в полосе частот 1,5. 30 МГц (серий КТ921, КТ927. КТ944, КТ950. КТ951, КТ955, КТ956,КТ957, КГ980).
2. Выходная мощность устройства не должна превышать максимального значения мощности одного транзистора двухтактного ШПУ (в военной технике этот показатель не превышает 25% от максимальной мощности транзистора).
3. Предварительные каскады должны работать в классе А.
4. Транзисторы для двухтактных каскадов надо обязательно подбирать попарно.
5. Не следует стремиться получить максимальный коэффициент усиления (Куc) от каждого каскада. Это повлечет за собой их неустойчивую работу. Целесообразнее ввести дополнительный каскад, а Кус остальных каскадов уменьшить отрицательными обратными связями.
6. Монтаж должен быть жестким, а выводы элементов должны иметь минимальную длину. Проще всего использовать монтаж на печатной плате с опорными площадками.
7. Экономия на блокировочных конденсаторах и развязывающих цепочках отрицательно сказывается на устойчивости работы усилителя в целом.
8. Экономия на размерах радиатора не оправдана. Здесь попытки "микроминиатюризации" аппаратуры обычно заканчиваются нервными стрессами с последующими материальными издержками.
Номинальная выходная мощность предлагаемого усилителя при напряжении питания +24 В и напряжении возбуждения 0,5 В (эфф.) - около 100 Вт. Выходное сопротивление усилителя - 50 Ом, а входное - 8. 10 Ом. Без дополнительной фильтрации уровень второй гармоники на выходе усилителя не превышает -34 дБ. а третьей - -18 дБ. Уровень комбинационных составляющих третьего порядка на пике огибающей двухтонового сигнала не превышает -36 дБ. Эти измерения проводились анализатором спектра СК4-59А. Ток потребления - до 9 А (при максимальной выходной мощности). Полоса рабочих частот - от 1,8 до 30 МГц. Усилитель успешно эксплуатировался в длительных тестах (без применения принудительного обдува).
Три каскада усилителя мощности (рис. 1) размещены на общей плате размерами 165х85 мм, закрепленной непосредственно на задней стенке - радиаторе трансивера. В первом каскаде использован транзистор КТ913А. Его можно заменить на КТ904А, КТ911А. Ток покоя транзистора (в пределах 150. 200 мА) устанавливают подбором резистора R2. Цепочки отрицательной обратной связи С2, R3 и С4, R4, R5 формируют АЧХ каскада. Подбором конденсатора С4 можно поднять АЧХ каскада в полосе 24. 28 МГц. Номиналы С2 и R3 влияют на общий ход АЧХ. Если этот каскад запитать от источника напряжением +12 В, то его можно выполнить на транзисторе КТ939А, который специально создан для линейных усилителей класса А. Трансформатор Т1 выполнен на кольцевом магнитопроводе из феррита марки 1000НМ-3 типоразмера К10х6х5 мм. Обмотки содержат по 8 витков проводом ПЭВ 0,2 мм.
Второй каскад собран на транзисторе КТ921 А. Этот транзистор разработан для линейных усилителей KB и УКВ диапазонов. Ток покоя этого каскада - 300.. .350 мА выставляют подбором резистора R7. Характеристика каскада формируется элементами R8, R9, С7, R6 и С8. В качестве трансформатора Т2 применен так называемый "бинокль" (см., например, статью в "Радио", 1984, №12, с. 18). Два столбика трансформатора набраны из кольцевых магнитопроводов из феррита марки 1000НМ-3 или 2000НМ-3 с внешним диаметром 10 мм. Длина набранного столбика около 12 мм (3-4 кольца). Первичная обмотка - 2-3 витка провода МГТФ 0,25 мм, вторичная -1 виток МПФ 0,8 мм.
Выходной каскад усилителя - двухтактный. Здесь можно использовать транзисторы типов КТ956А, КТ944А, КТ957А. Лучшие по запасу прочности - КТ956А. Транзисторы КТ944А дают "завал" АЧХ на ВЧ диапазонах, а КТ957 менее надежны. Подобранная пара транзисторов обеспечивает высокий КПД усилителя и хорошее подавление гармоник.
Ток покоя транзисторов VT3, VT4 выставляют подбором резистора R14. Он должен быть 150. 200 мА (у каждого транзистора). АЧХ каскада формируют элементы R10-R13, С10, С11. Конденсаторы С10, С11 влияют на Кус на низкочастотных диапазонах, а резисторы R10- R13 - на высокочастотных. Емкость конденсатора С15 определяет подъем АЧХ в полосе частот 28. 30 МГц. Иногда параллельно вторичной обмотке трансформатора полезно включить конденсатор емкостью 750. 1500 пф. Это также поможет поднять АЧХ на частотах выше 24 МГц. При этом следует контролировать Кус каскада на 10. 14 МГц, чтобы здесь не произошел "завал" характеристики. Проверять правильность подбора этих элементов нужно при рабочей мощности, поскольку при малых мощностях "импедансы" не те, что в "крейсерском" режиме.
Исполнение трансформатора ТЗ принципиально влияет на качество работы усилителя. Магнитопровод - кольцевой из феррита марки 100НН-4 типоразмера К16х8х6 мм. Обмотка с отводом имеет 6 витков из 16 скрученных между собой проводов ПЭВ-2 0,31 мм, разделенных на две группы по 8 проводов. Отвод выполнен от точки соединения конца первой группы с началом второй. Другая обмотка-1 виток провода МГШВ-0,35 мм длиной 10 см. Выходной трансформатор Т4 - "бинокль" из 2 столбиков по 7 кольцевых магнитопроводов их феррита марки 400НН-4 типоразмера К16х8х6 мм в каждом. Первичная обмотка - 1 виток оплетки от коаксиального кабеля, вторичная - 2 витка из 10 проводов марки МПО-0,2, включенных параллельно. Вторичная обмотка располагается внутри первичной. Эксперименты с различными вариантами конструкции этого трансформатора показали его работоспособность с ферритами проницаемостью 400-1000 при диаметрах колец от 12 до 18 мм. Вторичную обмотку можно намотать и в один провод, например, МГТФ - 0.8. 1 мм. Не нужно только забывать, что трансформатор заметно нагревается в процессе работы и соответственно изоляция проводов должна быть термостойкой.
Омическое сопротивление дросселей L4, L5 должно быть минимальным, чтобы на них не возникало автосмещение. Здесь можно использовать, например, ДМ-1,2 с индуктивностью 8. 15 мкГн. Транзистор VT5 (стабилизатор напряжения смещения выходных транзисторов) через слюдяную прокладку закреплен на общем с ними теплоотводе. Диоды VD3 и VD4 должны иметь тепловой контакт с одним из выходных транзисторов. Реле К1 типа РЭС34 (паспорт РС4. 524. 372), хотя и РЭС10, безотказно служат по несколько лет. Корпус реле следует соединить с общим проводом.
К выходу трансформатора Т4 подключена "защита от дурака" - двухваттные резисторы R23, R24 общим сопротивлением 470. 510 Ом. С точки их соединения снимается ВЧ напряжение для индикатора выходной мощности (детектор на VD5) и системы ALC. В случае отказа реле К1, реле платы ФНЧ или обрыва антенны вся мощность будет рассеиваться на этих резисторах, а КСВ будет равен 10.
Это не так уж и плохо, так как отработает система ALC и уменьшит выходную мощность. Если откажет и ALC, тогда сработает "защита от дурака": от этих резисторов пойдет "дух горелой краски". Транзисторы такую экзекуцию свободно выдерживают. При мощности до 100 Вт завод-изготовитель гарантирует "степень рассогласования нагрузки (при Рид, = 70 Вт) в течение 1 с 30:1". В нашем случае она будет 10:1, так что три секунды можем работать на передачу и соображать: "Чем же пахнет?".
Двухзвенный ФНЧ (L7L8C21C23C25) с частотой среза 32 МГц распаян непосредственно на плате усилителя.
Питание (+24 В) на усилитель подано постоянно с момента включения транси-вера, а при переходе в режим передачи на шину +ТХ подается управляющее напряжение+12 В.
Налаживание усилителя производят в такой последовательности. После установки токов покоя транзисторов VT1 - VT4 вывод конденсатора С5 отпаиваем от цепей базы VT2 и соединяем через резистор 10. 200м (1 Вт) с общим проводом. Подав на вход ШПУ сигнал от ГСС с частотой 29 МГц, подбираем конденсатор С4, выравнивая АЧХ на этой частоте. Восстановив соединение С5, VT2, нагружаем трансформатор Т4 безындукционным резистором 50. 60 Ом (25 Вт) с выводами минимальной длины. Установив уровень входного сигнала 0,2..0,3 В (эфф.), измеряем ток потребления транзисторов VT3, VT4 и ВЧ напряжение на нагрузке. Поменяв местами выводы первичной обмотки трансформатора ТЗ, определяем их оптимальное подключение - по максимуму напряжения на нагрузке. Увеличив уровень входного сигнала до 0,5 В (эфф.), измеряем Iпот и Рвых. Подбором конденсатора С15 добиваемся наибольшей мощности на выходе усилителя на частоте 29 МГц (470. 2200 пф в зависимости от проницаемости магнитопровода трансформатора ТЗ).
Не изменяя уровень сигнала на входе, измеряем Рвых и Iпотр на частотах 14, 7 и 1,8 МГц. Результаты измерений записываем. По максимальной выходной мощности при минимальном токе потребления последовательно подбираем число витков первичной обмотки сначала трансформатора Т2 (не более 5 витков), а затем трансформатора ТЗ (2-3 вит). При этом сравниваем данные по выходной мощности на частотах 29,14 и 1,8 МГц.
Так как на выходе диапазонных полосовых фильтров редко получаются одинаковые уровни сигнала по всем диапазонам, то и формировать окончательно АЧХ подбором резисторов R6, R10-R13 и конденсаторов С10, С11 нужно с реальным возбудителем (в трансивере), а не с ГСС.
Читайте также: