|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Підсилювач потужності трансівера. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Цивільний радіозв'язок Широкосмуговий транзисторний підсилювач потужності дозволяє помітно спростити конструкцію сучасного трансівера та забезпечити (на відміну від лампових пристроїв) безпідстроювальну роботу кінцевого каскаду. Як повідомив автор статті, цей ШПУ повторили кілька короткохвильовиків, і всі вони працюють безвідмовно. Намучившись із виготовленням та налагодженням кількох варіантів ШПУ, я провів аналіз схем вихідних каскадів зарубіжних трансіверів заводського виготовлення, призначених для аматорського радіозв'язку, а також вітчизняної військової схемотехніки апаратури аналогічного класу. Внаслідок цього з'явився певний підхід до конструювання широкосмугових транзисторних підсилювачів потужності короткохвильових трансіверів. Дотримуючись його при виготовленні ШПУ, радіоаматор має більше шансів уникнути неприємностей як за умови їх налаштування, так і при подальшій експлуатації. Ось основні тези цього підходу. 1. У ШПУ треба використовувати транзистори, спеціально створені для лінійного посилення у смузі частот 1,5...30 МГц (серій КТ921, КТ927, КТ944, КТ950, КТ951, КТ955, КТ956, КТ957, КТ980). 2. Вихідна потужність пристрою не повинна перевищувати максимального значення потужності одного транзистора двотактного ШПУ (у військовій техніці цей показник не перевищує 25% максимальної потужності транзистора). 3. Попередні каскади повинні працювати у класі А. 4. Транзистори для двотактних каскадів треба обов'язково підбирати попарно. 5. Не слід прагнути отримати максимальний коефіцієнт посилення (Кус) від кожного каскаду. Це спричинить їх нестійку роботу. Доцільніше запровадити додатковий каскад, а Кус інших каскадів зменшити негативними зворотними зв'язками. 6. Монтаж має бути жорстким, а висновки елементів повинні мати мінімальну довжину. Найпростіше використовувати монтаж на друкованій платі з опорними майданчиками. 7. Економія на блокувальних конденсаторах і ланцюжках, що розв'язують, негативно позначається на стійкості роботи підсилювача в цілому. 8. Економія на розмірах радіатора не виправдана. Тут спроби "мікромініатюризації" апаратури зазвичай закінчуються нервовими стресами з наступними матеріальними витратами. Номінальна вихідна потужність пропонованого підсилювача при напрузі живлення +24 і напрузі збудження 0,5 В (еф.) - близько 100 Вт. Вихідний опір підсилювача – 50 Ом, а вхідний – 8 10 Ом. Без додаткової фільтрації рівень другої гармоніки на виході підсилювача вбирається у -34 дБ, а третьої -18 дБ. Рівень комбінаційних складових третього порядку на піку огинаючої двотонового сигналу не перевищує -36 дБ. Ці виміри проводилися аналізатором спектра СК4-59А. Струм споживання - до 9 А (при максимальній вихідній потужності). Смуга робочих частот – від 1,8 до 30 МГц. Підсилювач успішно експлуатувався у тривалих тестах (без застосування примусового обдування). Три каскади підсилювача потужності (рис. 1) розміщені на загальній платі розмірами 165х85 мм, закріпленої безпосередньо на задній стінці – радіаторі трансівера. У першому каскаді використано транзистор КТ913А. Його можна замінити на КТ904А, КТ911А. Струм спокою транзистора (в межах зворотного зв'язку С2, R3 і С4, R4, R5 формують АЧХ каскаду. Підборомільний конденсатор С4 можна підняти АЧХ каскаду в смузі 24...28 МГц. Номінали С2 і R3 впливають на загальний хід АЧХ. запитати від джерела напругою +12 В, його можна виконати на транзисторі КТ939А, який спеціально створений для лінійних підсилювачів класу А. Трансформатор Т1 виконаний на кільцевому магнітопроводі з фериту марки 1000НМ-3 типорозміру К10х6х5 мм. 8мм.
Другий каскад зібрано на транзисторі КТ921А. Цей транзистор розроблений для лінійних підсилювачів KB та УКХ діапазонів. Струм спокою цього каскаду - 300...350 мА виставляють підбором резистора R7. Характеристика каскаду формується елементами R8, R9, С7, R6 та С8. Як трансформатор Т2 застосований так званий "бінокль" (див., наприклад, статтю в "Радіо", 1984 №12, с. 18). Два стовпчики трансформатора набрані з кільцевих магнітопроводів із фериту марки 1000НМ-3 або 2000НМ-3 із зовнішнім діаметром 10 мм. Довжина набраного стовпчика близько 12 мм (3-4 кільця). Первинна обмотка - 2-3 витки дроту МГТФ 0,25 мм, вторинна - 1 виток МГТФ 0,8 мм. Вихідний каскад підсилювача – двотактний. Тут можна використати транзистори типів КТ956А, КТ944А, КТ957А. Кращі за запасом міцності – КТ956А. Транзистори КТ944А дають "завал" АЧХ на діапазонах ВЧ, а КТ957 менш надійні. Підібрана пара транзисторів забезпечує високий ККД підсилювача та гарне придушення гармонік. Струм спокою транзисторів VT3, VT4 виставляють підбором резистора R14. Він має бути 150...200 мА (у кожного транзистора). АЧХ каскаду формують елементи R10-R13, 10, 11. Конденсатори С10, С11 впливають на Кус на низькочастотних діапазонах, а резистори R10-R13 - високочастотних. Місткість конденсатора С15 визначає підйом АЧХ у смузі частот 28...30 МГц. Іноді паралельно до вторинної обмотки трансформатора корисно включити конденсатор ємністю 750...1500 пФ. Це також допоможе підняти АЧХ на частотах понад 24 МГц. При цьому слід контролювати Кус каскаду на 10...14 МГц, щоб тут не відбувся "завал" характеристики. Перевіряти правильність підбору цих елементів потрібно при робочій потужності, оскільки за малих потужностей "імпеданси" не ті, що в "крейсерському" режимі. Виконання трансформатора Т3 принципово впливає якість роботи підсилювача. Магнітопровід - кільцевий з фериту марки 100НН-4 типорозміру К16х8х6 мм. Обмотка з відведенням має 6 витків із 16 скручених між собою проводів ПЕВ-2 0,31 мм, розділених на дві групи по 8 проводів. Відведення виконано від точки з'єднання кінця першої групи з початком другої. Інша обмотка - 1 виток дроту МГШВ-0,35 мм завдовжки 10 см. Вихідний трансформатор Т4 - "бінокль" з 2 стовпчиків по 7 кільцевих магнітопроводів їхнього фериту марки 400НН-4 типорозміру К16х8х6 мм у кожному. Первинна обмотка - 1 виток обплетення від коаксіального кабелю, вторинна - 2 витки з 10 проводів марки МПО-0,2, включених паралельно. Вторинна обмотка розташовується всередині первинної. Експерименти з різними варіантами конструкції цього трансформатора показали його працездатність з феритами проникністю 400-1000 діаметрів кілець від 12 до 18 мм. Вторинну обмотку можна намотати і в один дріт, наприклад, МГТФ – 0,8...1 мм. Не слід забувати, що трансформатор помітно нагрівається в процесі роботи і відповідно ізоляція проводів повинна бути термостійкою. Омічний опір дроселів L4, L5 має бути мінімальним, щоб на них не виникало автозміщення. Тут можна використати, наприклад, ДМ-1,2 з індуктивністю 8...15 мкГн. Транзистор VT5 (стабілізатор напруги усунення вихідних транзисторів) через слюдяну прокладку закріплений на спільному з ними тепловідведення. Діоди VD3 та VD4 повинні мати тепловий контакт з одним із вихідних транзисторів. Реле К1 типу РЕС34 (паспорт РС4. 524. 372), хоч і РЭС10, безвідмовно служать кілька років. Корпус реле слід з'єднати із загальним дротом. До виходу трансформатора Т4 підключено "захист від дурня" - двоватні резистори R23, R24 загальним опором 470...510 Ом. З точки їх з'єднання знімається напруга ВЧ для індикатора вихідної потужності (детектор на VD5) і системи ALC. У разі відмови реле К1, реле плати ФНЧ або обриву антени вся потужність буде розсіюватися на цих резисторах, а КСВ дорівнюватиме 10. Це не так вже й погано, оскільки відпрацює система ALC і зменшить вихідну потужність. Якщо відмовить і ALC, тоді спрацює захист від дурня: від цих резисторів піде дух горілої фарби. Транзистори таку розправу вільно витримують. При потужності до 100 Вт завод-виробник гарантує "ступінь неузгодженості навантаження (при Рвых = 70 Вт) протягом 1 з 30:1". У нашому випадку вона буде 10:1, тож три секунди можемо працювати на передачу і розуміти: "Чим же пахне?". Дволанковий ФНЧ (L7L8C21C23C25) з частотою зрізу 32 МГц розпаяний безпосередньо на платі підсилювача. Живлення (+24 В) на підсилювач подано постійно з моменту включення трансівера, а при переході в режим передачі на шину + ТX подається напруга управління +12 В. Налагодження підсилювача роблять у такій послідовності. Після встановлення струмів спокою транзисторів VT1 - VT4 виведення конденсатора С5 відпаюємо від ланцюгів бази VT2 і з'єднуємо через резистор 10...20 Ом (1 Вт) із загальним дротом. Подавши на вхід ШПУ сигнал від ГСС із частотою 29 МГц, підбираємо конденсатор С4, вирівнюючи АЧХ на цій частоті. Відновивши з'єднання С5, VT2, трансформатор Т4 навантажуємо безіндукційним резистором 50...60 Ом (25 Вт) з висновками мінімальної довжини. Встановивши рівень вхідного сигналу 0,2..0,3 В (еф.), Вимірюємо струм споживання транзисторів VT3, VT4 і ВЧ напруга на навантаженні. Помінявши місцями висновки первинної обмотки трансформатора Т3, визначаємо їхнє оптимальне підключення - по максимуму напруги на навантаженні. Збільшивши рівень вхідного сигналу до 0,5 В (еф.), Вимірюємо Iпотр і Pвих. Підбором конденсатора С15 досягаємо найбільшої потужності на виході підсилювача на частоті 29 МГц (470...2200 пФ залежно від проникності магнітопроводу трансформатора Т3). Не змінюючи рівень сигналу на вході, вимірюємо Pвих та Iпотр на частотах 14, 7 та 1,8 МГц. Результати вимірів записуємо. За максимальною вихідною потужністю при мінімальному струмі споживання послідовно підбираємо число витків первинної обмотки спочатку трансформатора Т2 (не більше 5 витків), а потім трансформатора Т3 (2-3 віт.). При цьому порівнюємо дані вихідної потужності на частотах 29, 14 і 1,8 МГц. Так як на виході діапазонних смугових фільтрів рідко виходять однакові рівні сигналу по всіх діапазонах, то і остаточно формувати АЧХ підбором резисторів R6, R10-R13 і конденсаторів С10, С11 потрібно з реальним збудником (в трансівері), а не з ГСС. 57. Попередній підсилювач (рис. 2) зібраний на окремій платі разом з діапазонними смуговими фільтрами (ДПФ) та атенюатором приймача (АТТ). Транзистор VT1 (можлива заміна на транзистори типів КТ325, КТ355 з будь-яким літерним індексом) працює у лінійному режимі. Коефіцієнт посилення каскаду близько 10. Навантаженням служить широкосмуговий трансформатор Т1, виконаний на кільцевому магнітопроводі з фериту марки 600HH типорозміру К10х6х5 мм. Обмотки містять по 8 витків дроту ПЕВ 0,2 мм. Струм спокою транзистора (20 мА) встановлюють підбором резистора R4. Амплітудно-частотна характеристика каскаду формується елементами R7, С4.
Ключ на транзисторі VT2 управляє реле К3, яке підключає в режимі передачі вхід лінійки РОЗУМ до ДПФ. Діапазонні смугові фільтри – двоконтурні. Для котушок індуктивності використані каркаси діаметром 8 мм від телевізорів. Це, звичайно, не найкращий варіант, але із завданням селекції по дзеркальним та побічним каналам ДПФ цілком справляється. У трансівері є три щаблі захисту вихідного каскаду підсилювача потужності при перевантаженні. На рис. 3 представлена схема ALC (автоматичне регулювання рівня сигналу) та захисту при високих значеннях КСВ.
Ці ланцюги захисту спрацьовують через підсилювач DSB, виконаний на двозатворному польовому транзисторі. Напруга другого затворі цього транзистора визначає Кус каскаду і відповідно вихідну потужність всієї лінійки вихідного каскаду. Сигнал з детектора VD5 (див. рис.1 у першій частині статті) та сигнал від КСВ метра (рис.3) через розділові діоди VD2, VD3 надходить на транзисторний ключ (VT1, VT2). Виведення емітера транзистора VT2 через змінний резистор (регулятор вихідної потужності) опором 4,7...10 кОм з'єднаний із загальним дротом. Рухомий контакт цього резистора з'єднаний із другим затвором підсилювача DSB. У разі не підключення навантаження до вихідного каскаду (наприклад, вийшло з ладу реле блоку ФНЧ) напруга ВЧ на виході Т4 зростає. Воно випрямляється діодом VD5 та закриває транзисторний ключ VT1, VT2. Напруга на другому затворі підсилювача DSB і відповідно розгойдування вихідного каскаду зменшуються. Те саме відбувається при перевищенні КСВ допустимого рівня, з тією різницею, що випрямлячем служить діод VD1 КСВ-метра. Навантаживши вихідний каскад на еквівалент антени, підстроювальними резисторами R2 та R3 виставляють рівні спрацьовування системи захисту. При вихідній потужності 100 Вт пари КТ956А витримує КСВ до 5 і більше. Можна обмежитися значеннями КСВ=3...4, у яких починає спрацьовувати система захисту. Для цього замість еквівалента слід під'єднати навантаження із зразковими значеннями 20 або 150 Ом і виставити резисторами R2 та R3 рівень спрацьовування захисту. Загальний коефіцієнт посилення лінійки РОЗУМ можна обмежити підбором резистора R5. При застосуванні в підсилювачі DSB транзисторів типу КПЗ50 або КП306 напруга на другому затворі слід виставляти не більше +5...7 В. Конденсатори С7 та С9 забезпечують плавну роботу системи ALC. Якщо їх ємності занадто малі, сигнал спотворюється, відбувається різке обмеження, неприємне на слух, якщо ємності великі - система із запізненням реагує зміну навантаження вихідного каскаду, у своїй втрачається сенс цього захисту. Контролюючи якість сигналу додатковим приймачем, можна досягти хорошого сигналу регулюванням глибини ALC та часу її спрацьовування підбором R3, R2, C7, C9. Трансформатор КСВ-метра Т1 намотаний на кільцевому феритовому магнітопроводі марки М50ВЧ-2 типорозміру К12х6х4 мм. Вторинна обмотка має 28 витків дроту ПЕЛШО 0,2 мм. Первинною обмоткою служить коаксіальний кабель, протягнутий через кільце трансформатора і з'єднує ФНЧ з антеним роз'ємом трансівера. Третій ступінь захисту підсилювача - обмеження споживаного струму від джерела живлення +24 В. При вихідній потужності підсилювача до 100 Вт струму спрацьовування захисту стабілізатора виставляють на рівні 8,5...9 А. Декілька слів про феритові магнітопроводи, що продаються на радіоринках. При покупці ніколи не кажіть, яка проникність вам потрібна. Краще запитати, яка є, тому що під рукою у продавця завжди є "чергова коробочка", де знайдеться саме та проникність, яку ви назвете. З великою часткою ризику, але все ж таки можна відрізнити на вигляд ферит, що має велику проникність. У нього, як правило, темніший колір ("спіке вугілля"), більше зерно, і він "дзвониться" тестером (марка НМ). Феріти невеликої проникності мають сірий колір, іноді з нальотом "іржі", дуже дрібне зерно і не "дзвоняться" тестером. У радіоаматорському середовищі ходять різні чутки про застосування феритів марок ПН та НМ. Мені не вдалося знайти відмінності в якості роботи цих феритів, принаймні в конструкції підсилювача, що наводиться. Але у військовій техніці, особливо в передавачах на транзисторах, частіше можна зустріти ферити марки НМ. Ця інформація ні до чого не зобов'язує. Можливо, комусь захочеться провести детальне дослідження у цьому напрямку та надалі поділитися отриманими висновками з радіоаматорською братією. Автор: Олександр Тарасов (UT2FW), м. Рені, Україна
Пастка для комах
01.05.2024 Загроза космічного сміття для магнітного поля Землі
01.05.2024 Застигання сипких речовин
30.04.2024
▪ Інтегральні радіочастотні мікросхеми ADL537x ▪ Встановлено зв'язок запахів із спогадами ▪ FingerReader - пристрій для читання тексту ▪ 2016 рік буде на секунду довше
▪ розділ сайту Аудіо та відеоспостереження. Добірка статей ▪ стаття Розуміє досить. Крилатий вислів ▪ стаття Як великий вік Всесвіту та на основі яких даних він визначений? Детальна відповідь ▪ стаття Міні-мікроскоп. Дитяча наукова лабораторія ▪ стаття Магічні фотографії. Секрет фокусу
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page