Усилитель мощности KB радиостанции

М. Бахметов, г. Нежин Черниговской обл.

Усилитель предназначен для усиления SSB и телеграфных сигналов на любительских KB радиостанциях первой категории. Мощность, подводимая к оконечному каскаду усилителя, составляет 200 Вт. общий КПД в режиме однотонового сигнала - не хуже 55%, коэффициент усиления по мощности - не менее 40 дБ, интермодуляционные искажения - не хуже -28 дБ, уровень гармонических составляющих выходного сигнала не превышает-55 дБ. Усилитель имеет симметричный выход, выходное сопротивление - 75 Ом. При некотором усложнении выходного устройства его можно использовать и с несимметричной нагрузкой. Для питания усилителя необходим источник стабилизированного напряжения +30 В с током до 7-8 А.

Предварительный каскад усилителя (рис. 1) широкополосный. Он собран на транзисторе VI, который работает в режиме класса А. Смещение на базе транзистора VI создается делителем напряжения, образованным резисторами RI и R2. Катушка L1 служит для выравнивания усиления каскада на разных частотах.

um-kvr1.gif

Выходной каскад двухтактный, на транзисторах V2, V3. Для максимального подавления наиболее мощной второй гармоники, а также остальных четных гармоник транзисторы выходного каскада следует подобрать с примерно одинаковыми величинами коэффициента передачи. Необходимая мощность возбуждения выходного каскада составляет 1,4 Вт.

Для согласования предварительного каскада с оконечным служит автотрансформатор Т1, имеющий коэффициент трансформации 3. Противофазность возбуждающих выходные транзисторы напряжений обеспечивается, симметрирующими трансформаторами Т2, Т3. Мощность четных гармонических составляющих сигнала и той доли нечетных гармоник, которая связана с отклонением разности фаз напряжений на выходе симметрирующего устройства от 180°, рассеивается на резисторе R6.

Цепочки C6R5 и C7R7 стабилизируют режим работы усилителя и защищают базовые цепи транзисторов выходного каскада от перегрузки. Кроме того, цепочки C6R5 и C7R7 выравнивают усиление оконечного каскада на высших частотах.

Связь усилителя с выходным резонансным контуром L10C12-С15 емкостная.

В обоих каскадах усилителя применено параллельное питание. В цепях питания имеются развязывающие LC фильтры, а напряжение смещения на базы транзисторов оконечного каскада подается через дроссели L4 и L5.

На транзисторах V4 и V5 собрано устройство, позволяющее получить "плавающий", т. е. зависящий от уровня подводимых сигналов, ток смещения. Устройство представляет собой двухтактный усилитель постоянного тока, охваченный стопроцентной отрицательной обратной связью. В результате действия такой обратной связи выходное динамическое сопротивление получается очень малым, что обеспечивает нужные изменения мгновенных значений токов баз при самых незначительных изменениях потенциалов. Начальный ток устанавливают резистором R9.

Данные деталей резонансного контура L10C12-С15 для середин выбранных автором участков любительских диапазонов (3,575; 7,050; 14.175; 21.225 и 28,850 МГц) приведены в табл. 1. Катушка L10 намотана проводом ПЭВ-1 2,26 без каркаса.

Емкость

конд., пф

Диапазон,
МГц

Инд. L10,
мкГ 		Внутр.
диаметр,
мм 		Длина
намотки,
мм 		Число
витков 		С12 и С15 С13 и С14
3.5
7
14
21
28 		1.23
0.62
0.31
0.207
0.15 		22
19
15
14
14 		33,5
33,5
23
21
18 		10
8
6
5
4 		5180
2630
1310
870
640 		8500
4280
2100
1380
1000

Если возникнет необходимость работы усилителя на несимметричную нагрузку, схему оконечного каскада следует изменить так, как показано на рис. 2.

um-kvr2.gif

В этом случае широкополосные трансформаторы Т4 и Т5 позволяют перейти от симметричного выхода оконечного каскада к несимметричному П-контуру C21L11C22. Параметры последнего приведены в табл. 2 (провод и способ намотки катушки L11 те же, что и у L10).

Качество работы усилителя во многом определяет тщательность изготовления трансформаторов. Все они намотаны на кольцевых магнитопроводах из феррита 100НН: Т1-ТЗ типоразмера К20Х12Х6, остальные-К32Х12х6. В трансформаторе Т4 применены два кольца, сложенные вместе, а в Т5 - три. При отсутствии рекомендованных трансформаторы могут быть изготовлены на магнитопроводах с большей магнитной проницаемостью, но при этом снизится выходная мощность на высокочастотных диапазонах.

Емкость, пф
Диапазон,
МГц 		Инд.L11,
мкГ 		Внутр. диам.
намотки, мм 		Длина
намотки,
мм 		Число
витков

С21

С22

3.5

1 .69

24

34

11

3100

1880

7

0.87

19

29

9

1580

960

14

0,43

16

26

7

780

470

21

0,285

15

26

6

520

320

28

0.21

14

21

5

380

230

Обмотки трансформаторов выполнены несколькими слегка скрученными и соединенными параллельно проводами ПЭВ-1 0,47. Трансформатор Т1 имеет три обмотки, соединенные последовательно (конец первой - с началом второй и т. д.). Каждая обмотка состоит из семи витков и выполнена в три провода. Отвод от 7-го витка снизу по схеме.

Трансформаторы Т2 и ТЗ состоят из двух обмоток в три провода. Число витков в обмотках-по 10. Их наматывают шестью проводами одновременно. Обмотки трансформатора ТЗ соединены последовательно, точку их соединения подключают к резистору R6.

Трансформатор Т4 имеет две обмотки по восемь витков в пять проводов (намотку ведут десятью проводами одновременно). Схема соединения аналогична ТЗ.

Трансформатор Т5 содержит две обмотки по восемь витков в восемь проводов (намотка 16 проводами одновременно).

Катушка L1 намотана проводом ПЭВ-1 0,3 на каркасе диаметром 11 мм, длина намотки - 22 мм, число витков - 30. Дроссели L2-L6 выполнены на магнитопроводах К20Х12Х6 из феррита 1000НМ (L2) и 100НН (остальные). L2-L3 содержат по 30, L4 и L5-по 16 витков провода ПЭВ-1 1,12. Дроссе-ли L.6-L9 намотаны на каркасах диаметром 22 мм, длина намотки - 30 мм, число витков - 25, провод- ПЭВ-1 0,38.

В усилителе могут быть использованы резисторы МЛТ или ВС (R9-ЮС), конденсаторы КД, КМ-5, КСО-1. КСО-5 (С16-К50-6). Конденсаторы С2, С10 и С11 состоят из двух конденсаторов емкостью по 0,047 мкф, соединенных параллельно, С6 и С7 - из двух конденсаторов по 2200 пФ, С8 - из пяти конденсаторов по 0,1 мкф, C19 и С20- из шести конденсаторов по 0,047 пФ. Реактивная мощность, которую выдерживают конденсаторы С12-С15 и С21, С22, должна быть не меньше 80 В-А (можно включить несколько конденсаторов КСО параллельно).

Требования к конструктивному исполнению усилителя - общие для подобной аппаратуры (наименьшая длина соединительных проводов, особенно в цепях баз транзисторов V2 и V3 и конденсаторов развязывающих фильтров). Входные и выходные элементы двухтактного каскада необходимо располагать симметрично, элементы согласующего контура экранировать.

Корпус усилителя выполнен из латуни толщиной 6 мм, он служит радиатором для транзисторов V1- V3. Очень важно обеспечить хороший тепловой контакт транзисторов и корпуса. Для этого места их соприкосновения шлифуют и покрывают невысыхающей смазкой.

Прежде чем приступить к налаживанию усилителя, надо проверить правильность монтажа. Убедившись в отсутствии ошибок, подключают к источнику питания только каскад на транзисторе V1. Подбирают резистором R2 ток транзистора таким, чтобы падение напряжения на резисторе R4 составляло 11 В.

Подключают напряжение питания только к выходному каскаду и устройству "плавающего" смещения. Устанавливают (резистором R9) ток выходного каскада равным 0,3 А.

Восстановив соединения и подключив к выходу эквивалент антенны (резистор сопротивлением 75 Ом и мощностью 100 Вт), включают усилитель при напряжении питания 15 В. Теперь необходимо быть предельно осторожным, так как транзисторы могут выйти из строя в результате малейшего превышения предельно допустимой величины мощности рассеяния, тока коллектора, напряжения коллектор - эмиттер (например, при самовозбуждении усилителя), обратного напряжения на эмиттерном переходе и т. д. Убеждаются в отсутствии самовозбуждения (с помощью ВЧ вольтметра) и постепенно доводят напряжение питания до 30 В.

Подав на вход усилителя возбуждающее ВЧ напряжение, настраивают резонансные контуры изменением длины намотки. При входном напряжении 0,3-0,6 В выходное напряжение должно быть равно 57 В, а ток выходного каскада - 6,7 А.

Предварительно хорошо согласовав антенну с фидером, подключают ее к усилителю. Контролируют напряжение на транзисторах V2, V3 и ток выходного каскада. Увеличивают входное напряжение до тех пор, пока выходное не станет равным 57 В. Выходной ток при этом должен быть равен 6,7 А. Меньшее значение тока будет свидетельствовать о плохом согласовании усилителя с нагрузкой.

После налаживания усилитель можно подключить к возбудителю коротким отрезком кабеля (10-15 см). Если длина этого кабеля больше - необходимо согласовать входное сопротивление усилителя (16-18 Ом) с сопротивлением кабеля с помощью широкополосного трансформатора на ферритовом кольце.

Рaдиo 2/1977