Усилитель на rd100hhf1 своими руками
В прошлой статье я рассказал про укв радиомикрофон,который заказал на Али за 100 рублей.Испытал этот радиомикрофон на дальность действия,она составляет чуть более 150 метров при прямой видимости.Но если зайти за дом,то сигнал пропадает.Решил сделать к этому маломощному передатчику усилитель мощности.Теперь сигнал радиомикрофона можно принять за километры.Но при испытании мощного передатчика,надо не мешать приему коммерческих fm радиостанций,иначе это нарушение закона с возможными последствиями.
Усилитель собран на двух транзисторах:предварительное усиление на 2SC3355 и выходной каскад на полевом транзисторе RD15HVF1.При питании 13 Вольт выходная мощность составляет 7.3 Вт.Этот транзистор может выдавать мощность 15 Вт на частоте 175 МГц при питании 12.5В,но у меня маломощный предварительный усилитель и поэтому до такой мощности раскачать выходной каскад не получиться.Транзистор также покупал на Али,их продают поштучно или по пять штук и они бывшего употребления.Именно такие транзисторы отлично будут работать так как они оригинальные и выпаяны наверное из радиостанций.Те,что новые в продаже,то их работа и качество мне неизвестны.
Разработка радиолюбителя из норвегии LA2NI. Усилитель предназначен для работы с SDR трансивером Hermes, но зарекомендовал себя с положительной стороны при работе с другими SDR конструкциями: SDRHAM, HIQSDR.
Есть 2 варианта схемы данного PA. С питанием от 13.8В:
И питанием от 24В:
Конструкция PA на 24В предпочтительней, усилитель будет обладать большей динамикой. Для умощнения большинства конструкций, достаточно 2 каскадов усиления — на 2-х RD16HHF1 и 2-х RD100HF1, первый усилительный каскад на RD06HVF1 можно не устанавливать. Обвязка первого транзистора в таком случае также не устанавливается и на схеме такие элементы отмечены как DNI.
Вернулся к усилителю разработки Александра Тарасова (UT2FW). На макете это хозяйство выглядело так:
Пришёл к выводу, что QRP-варианты мощностью 4-5Вт требуют либо дополнительного промежуточного усиления для последующего использования внешних PA по схема с общей сеткой либо транзисторных вариантов, мощность которых будет находиться в пределах 100Вт. А если задаться целью получить, например, 300Вт, то уже становится необходим переход на питание от 48В и выше. Второй вариант с QRP-мощность - попробовать раскачать ею внешний PA на пентоде с раскачкой в сетку (например, на ГК-71), но в моём случае, такой усилитель придётся делать с нуля. В конечном итоге, я пришёл к выводу, что трёхкаскадный усилитель разработки UT2FW с выходной мощностью около 30Вт - оптимальный вариант под передающий тракт самодельного SDR-трансивера для последующей раскачки внешнего PA на металлокерамических триодах (у меня есть готовый PA на двух ГИ-6Б).
Прежние эксперименты, когда была получена мощность около 30Вт при напряжении питания 13-14В закончились тем, что все транзисторы вышли из строя. На какое-то время я отложил тему с транзисторными ШПУ и после того, как неспешно собрал подобранную пару RD16 (спасибо Юрию UA3AEV) и RD06 - решил попробовать восстановить ШПУ. Собственно, установка платы на новый радиатор, установка транзисторов и настройка токов покоя по 500мА на брата заняла около полу-дня. В итоге, при подаче ВЧ-сигнала с ГСС Г4-18 амплитудой около 900мВ под нагрузкой и напряжении питания усилителя 13,8В, был получен результат - 36В ВЧ напряжения, что эквивалентно мощности 26Вт. Во вторичной обмотке трансформатора Т2 намотано 3 витка. К сожалению, втиснуть четвёртый виток мне не удалось. Нужно будет обязательно попробовать и этот вариант, чтобы определить оптимальный.
Надо сказать, что двухтональный сигнал после усилителя выглядел терпимо:
Сигнал с SDR-трансивера, конечно, выглядит гораздее:
При подаче тонального сигнала и этой выходной мощности, через две минуты непрерывной работы достаточно сильно разогрелся выходной ферритовый бинокль. К сожалению, не догадался замерить его температуру. Ощутимо нагрелся и общий радиатор всех трёх транзисторов. Выходная мощность ни сколько не изменилась. Дальше тестировать уже не стал. Потребляемый ток усилителя при этом был около 4,5А. При неспешной работе в режиме SSB эти узлы усилителя были чуть тёплыми.
Надо сказать, что печатная плата усилителя сделана таким образом, что промежутки между дорожками и полигоном очень узкие. Нужно внимательно проверять плату после пайки на отсутствие коротышей и смывать активный флюс после сборки. Так же, отверстия под коаксиальные кабели сделаны очень маленькими. Словом, плата паяется достаточно тяжело.
На выходе усилителя подключён LPF-фильтр диапазона 40м. Контролировать сигнал сразу на выходе ШПУ без дополнительного LPF-фильтра достаточно проблематично, т.к. он может легко возбудиться. Кроме того, ожидаемый синус может выглядеть совершенно иначе, нежели вы можете предполагать, поскольку, в нём неизбежно будут присутствовать гармоники.
Схема усилителя сделана таким образом, что в режиме приёма, сигнал с антенны проходит через дополнительный LPF-фильтр (справа от платы усилителя на фото выше) и дополнительно подчищает, но и ослабляет полезный сигнал. Необходимо будет подумать, каким образом исключить этот выходной LPF-фильтр в режиме приёма. Однако, некоторые хэмы считают, что использование BPF-фильтров радиотракта трансивера, работающих на приём и передачу и LPF-фильтров ШПУ, так же, работающих на приём и передачу - обязательное схемное решение. Для меня этот вопрос пока открыт. Я считаю, что используемые в моих самодельных SDR-трансиверах и приёмниках BPF-фильтры вполне справляются со своими задачами, а LPF-фильтры ШПУ можно использовать только на передачу и обходить в режиме приёма, чтобы не ослаблять полезный сигнал с антенны.
Следующий шаг - хочу попробовать запитать плату ШПУ от блока питания 24В/6А. Предполагаемая выходная мощность должна возрасти не менее чем до 50Вт. В этом случае, уже можно будет, в некоторой степени, работать в эфире при хороших антеннах и прохождении без дополнительного усиления и попытаться сделать относительно удобный вариант для выездов. Так же, заказал несколько транзисторов BFR96S для первого каскада на Ali, т.к. получить выходной сигнал с пассивных смесителей радиотракта да ещё и после BPF-фильтров не получится. Словом, дополнительный каскад усиления не помешает. Вопрос в том, на сколько он испортит сигнал и на сколько стабильно будет работать.
Спустя какое-то время, главным критерием для меня стал не уровень мощности, который можно выдавить из усилителя в режиме нажатия ключа, а уровень IMD3, значение которого должно быть более 34дБ, т.к. этот ШПУ не является оконечным каскадом усиления сигнала. Скажу сразу, что при таких значениях IMD3, получаемая мощность в разы ниже той, о которой велась речь в начале данного материала. Например, при подаче сигнала со смесителя SDR, без каскада предварительного усиления сразу в затвор RD06 и питании 13.8В, при IMD3=38дБ, выходная мощность составила всего 3Вт, чего было достаточно для раскачки двух ГУ50 по схеме с общим катодом. А при IMD3=34дБ при проверке двухтональным сигналом я смог получить только около 12Вт в режиме нажатия. Кстати, вот I/Q-файл. К сожалению, по входу приёмник не справляется с перегрузкой, но суть понять можно.
После этого я попробовал перевести усилитель на питание 24В. Резисторы смещения были выведены в крайнее положение против часовой стрелки, т.е. смещение было убрано до нуля вольт. Токи покоя были выставлены заново по 500мА на транзистор. Оказалось, что значения напряжений смещения уменьшились приблизительно на 0.1В. При выходной мощности 5Вт значение IMD3 составило 40дБ. Однако, установленный радиатор заметно сильнее нагревался. Для работы в цифре этой площади радиатора даже при такой отдаваемой мощности уже недостаточно. В общем, я вернулся к штатному напряжению 13.8В, что позволяет при положенном IMD3 работать в цифре мощностью 10-12Вт при пассивном охлаждении данного радиатора.
Есть идея, попробовать запитать напряжением 24В только пару выходных транзисторов, чисто, в экспериментальных целях. Ранее, я подавал это напряжение и на драйверный каскад, однако, RD06 при настройке смещения вёл себя нестабильно, после роста тока до 300мА потом наблюдался резкий скачок до 1А и выше. Кроме того, ощущалась нехватка уровня сигнала по входу - т.е. нужна большая раскачка.
На практике, использовать два напряжения для питания разных каскадов будет не очень удобно. Возможно, самым правильным решением окажется включение в работу предрайвера (самый первый каскад) с подачей на вход минимального уровня при максимальном IMD3 с трансивера.
Не знаю, по какой причине, но дядя Саша установил в схему усилителя одно реле и запараллелил две контактные группы у последнего. Сама идея увеличить контактную поверхность за счёт параллельного включения контактных групп - не плохая, но не в ущерб правильной коммутации, я считаю.
Попытки сделать "хитрую" коммутацию с одной контактной группой, чтобы сигнал проходил и в обходе и через усилитель, привели к тому, что дважды выходил из строя транзистор RD06 (я не использую каскад предрайвера). В конечном итоге, я разделил контактные группы реле (разрезал две дорожки из трёх) и сделал полноценный обход сигнала в режим приёма и прохождение сигнала через усилитель в режиме передачи.
В настоящий момент усилитель используется как промежуточное звено между SDR-трансивером и PA на двух ГУ-50 по схеме с ОК. Необходимая мощность для раскачки PA до 100Вт - всего 0,5Вт. IMD3 при этой мощности с ШПУ составляет примерно 38дБ. Далее, после PA он неизбежно портится. Есть идея изменить цепи обратной связи в ШПУ, несколько понизив Ку в пользу линейности сигнала (уровень IMD3 с источника, SDR-трансивера, составляет около 50дБ). Запаса по мощности для раскачки PA вполне достаточно. Цель: увеличить линейность сигнала и уменьшить относительный уровень не подавленной несущей с SDR-трансивера, т.к. уровень выходного полезного сигнала со звуковой карты нужно будет несколько увеличить, а остаток не подавленной несущей, проникающей через цепи смесителя, в аппаратной части SDR-трансивера останется прежним.
. EURASIA HF Championship, 5.02.2022, Суббота, 06-18UTC, CW,SSB, 160-10м. Призы по лоторее. Ткнуть мышью.
Общие сведения
Усилители на двух RD16 уже давно популярны, схемы таких усилителей существуют в различных вариантах. Собственно ничего нового я не сделал, т.к. конструкция основана на трудах UT0IS, UT3MK, UR4QBP. Хотя нет, кое-что я добавил. Мне удалось скомпоновать усилитель совместно с выходными ФНЧ. И ещё! Всё управление усилителем и ФНЧ производится посредством специально предназначенных для этого сигналов управления, существующих в SDR-1000.
При напряжении питания 24В достижимая выходная мощность 50Вт. Усилитель предназначен для работы с SDR-1000 и его клонами, имеющими выходную мощность 1. 2Вт, впрочем и с другой мощностью при условии приведения её к 1. 2Вт.
Усилитель работает устойчиво. Контролируйте ток потребления усилителя при помощи амперметра, установленного на лицевой панели.
Отличительные особенности
1. Совмещение на одной плате усилителя и переключаемых ФНЧ.
2. Выбор напряжения питания 24В для достижения максимальной неискажённой мощности с применёнными транзисторами.
3. Использование штатных сигналов управления, существующих в SDR-1000.
4. Измерение мощности и КСВ с индикацией значений этих параметров в окне программы PowerSDR.
5. Все ФНЧ используются также на приём, что благотворно сказывается на подавлении паразитных каналов приёма на нечётных гармониках гетеродина SDR. И это не сказки! Приём на 20м и 80м очистился от странных несущих, перемещавшихся с утроенной скоростью относительно "нормальных" станций при движении панорамы.
6. Автоматическое управление обдувом радиатора.
7. На входе предусмотрены посадочные места для элементов П-образного резистивного аттенюатора. При входной мощности 1. 2 Вт элементы аттенюатора устанавливать не нужно.
8. В ФНЧ применяются доступные конденсаторы на 500В, т.к. заказать импортные конденсаторы в единичных количествах практически невозможно.
9. Фольга на обратной стороне используется в качестве общей сплошной земли.
Общий вид в конструктиве
Обратите внимание на звукоизоляцию двух реле обхода (на заднем плане):
Схема
Посмотреть и скачать эту схему в более лучшем качестве: pa_2rd16_lpf_.jpg
Обратите внимание, для управления используются специальные сигналы управления, существующие в SDR-1000 именно для управления дополнительным встроенным мощным усилителем. Это "PA TR" для включения обхода, "PA BIAS" для подачи смещения на выходные транзисторы, "PAF0. PAF2" для переключения ФНЧ.
Плата
Масштаб показанного ниже изображения платы увеличен для лучшего отображения мелких элементов. Реальный размер платы 206 х 125 мм.
Радиатор
Применённый радиатор возможно избыточен по количеству пластин, но другой подходящий не нашёлся. На радиаторе присутствуют лишние отверстия, т.к. он был позаимствован из другой аппаратуры. Сам радиатор крепится на шасси при помощи четырёх стоек. На поверхности радиатора установлены три стойки для крепления платы усилителя, также закреплён датчик температуры (транзистор КТ814) и изготовлены два резьбовых отверстия для крепления транзисторов усилителя.
Звукоизоляция двух реле обхода
Собственно проблема шума переключения двух реле обхода возникает в режиме полудуплекса CW. После продолжительных экспериментов с различными материалами был найден достаточно действенный способ подавления шума переключения реле путём засыпки в замкнутый объём (вместе с реле) керамического изоляционного порошка от неисправных нагревательных элементов (кипятильники, ТЭНы и другое). Сначала склеивают из картона толщиной 1,5мм каркасы (и верхние крышки для них) для двух реле. Можно использовать картон толщиной 2мм, но отрезать ровно тогда получится только ножницами по металлу. Склеенный каркас приклеивают к плате. Был использован обычный клей Момент (. ). После того, как клей немного подсохнет, необходимо проверить чтобы не было щелей, все подозрительные места необходимо дополнительно промазать каким-либо прозрачным клеем (дополнительная промазка обычным клеем Момент может привести к неряшливому виду).
Расстояние между реле и стенками каркаса со всех сторон должно быть не менее 5мм :
Засыпать керамический порошок:
Блок питания
Блок питания обеспечивает стабилизированное регулируемое напряжение +0. 24В при выходном токе до 5А. За основу взят стабилизатор Александра Урманова, опубликованный в Радиолюбителе №12 2006г. Стабилизатор имеет защиту от короткого замыкания (я сам проверил, тупо закоротив выход - защита работает). Особенность этого стабилизатора - регулирующий транзистор можно посадить на любой заземлённый радиатор (не требуется изолирующая прокладка).
Плата в формате SprintLayout 5.0: stabilizator_24V.zip
Вид на монтаж блока питания (регулирующий транзистор закреплён на радиаторе усилителя мощности):
Читайте также: