Какую выбрать схему усилителя мощности кв. Ламповый кв усилитель мощности

(статью дополнено 07.02.2016г.)

UT5UUV Андрей Мошенский.

Усилитель «Джин»

Транзисторный усилитель мощности

с бестрансформаторным питанием

от сети 220 (230)В.

Идея создания мощного, лёгкого и дешёвого усилителя большой мощности актуальна со времён зарождения радиосвязи. Множество прекрасных конструкций на лампах и транзисторах разработано за последний век.

Но до сих пор идут споры, по поводу превосходства твёрдотельной, либо электронно-вакуумной усилительной техники большой мощности…

В эпоху импульсных источников питания вопрос массогабаритных параметров источников вторичного электропитания не столь остр, но, фактически исключив таковой, применив выпрямитель напряжения промышленной сети, всё равно получается выигрыш.

Заманчивой кажется идея использования современных высоковольтных импульсных транзисторов в усилителе мощности радиостанции, применив для питания сотни вольт постоянного тока.

Вашему вниманию предлагается конструкция усилителя мощности на «нижние» КВ диапазоны мощностью не менее 200 Ватт с бестрансформаторным питанием, построенная по двухтактной схеме на высоковольтных полевых транзисторах. Основное преимущество перед аналогами – массогабаритные показатели, низкая стоимость комплектующих, стабильность в работе.

Основная идея – применения активных элементов – транзисторов с граничным напряжением сток-исток 800В (600В) предназначенных для работы в импульсных источниках вторичного электропитания. В качестве усилительных элементов выбраны полевые транзисторы IRFPE30, IRFPE40, IRFPE50 производства компании “International Rectifier”. Цена изделий 2 (два) дол. США. Чуть проигрывают им по граничной частоте, обеспечивая работу лишь в диапазоне 160м, 2SK1692 производства “Toshiba”. Любители усилителей на базе биполярных транзисторов, могут поэкспериментировать с 600-800 вольтовыми BU2508, MJE13009 и иными подобными.

Методика расчёта усилителей мощности и ШПТЛ приведена в справочнике радиолюбителя коротковолновика С.Г. Бунина Л.П. Яйленко. 1984г.

Моточные данные трансформаторов приведены ниже. Входной ШПТЛ TR1 выполнен на кольцевом сердечнике К16-К20 из феррита М1000—2000НМ(НН). Число витков 5 витков в 3 провода. Выходной ШПТЛ TR2 выполнен на кольцевом сердечнике К32-К40 из феррита М1000—2000НМ(НН). Число витков 6 витков в 5 проводов. Провод для намотки рекомендован МГТФ-035.

Возможно изготовить выходной ШПТЛ в виде бинокля, что хорошо скажется на работе в «верхней» части КВ диапазона, правда там приведенные транзисторы не функционируют из-за времени нарастания и спада тока. Такой трансформатор может быть изготовлен из 2 столбцов по 10 (!) колец К16 из материала М1000—2000. Все обмотки по схеме – один виток.

Данные замера параметров трансформаторов приведены в таблицах. Входные ШПТЛ нагружены на входные резисторы (у автора, 5,6 Ома вместо расчётных), включенные параллельно с ёмкостью затвор-исток, плюс ёмкостью за счёт эффекта Миллера. Транзисторы IRFPE50. Выходные ШПТЛ были нагружены со стороны стоков на безындукционный резистор 820 Ом. Векторный анализатор АА-200 производства RigExpert. Завышенный КСВ может быть объяснён недостаточно плотной укладкой витков трансформаторов на магнитопровод, ощутимым несоответствием волнового сопротивления линии из МГТФ-0,35 требуемому в каждом конкретном случае. Тем не менее, на диапазонах 160, 80 и 40 метров проблем не возникает.

Рис 1. Схема электрическая принципиальная усилителя.

Источник питания мостовой выпрямитель 1000В 6А, нагруженный на конденсатор 470,0 на 400В.

Не забывайте о нормах техники безопасности, качестве радиаторов и слюдяных прокладок.

Рис 2. Схема электрическая принципиальная источника постоянного тока.

Рис 3. Фотография усилителя со снятой крышкой.

Таблица 1. Параметры ШПТЛ TR1, выполненного на кольце К16.

Таблица 2. Параметры ШПТЛ TR2, выполненного на кольце К40.

Рис 4. Выходной ШПТЛ на кольце К40.

Таблица 3. Параметры ШПТЛ TR2, конструкции «бинокль».

Рис 5. Выходной ШПТЛ конструкции «бинокль».

При параллельном включении транзисторов и пересчёте ШПТЛ мощность можно значительно повысить. К примеру, на 4 шт. IRFPE50 (2 в плече), выходном ШПТЛ 1:1:1 и питании 310В на стоках, легко получаема выходная мощность 1кВт. При такой конфигурации КПД ШПТЛ особо высок, методика выполнения ШПТЛ неоднократно описана.

Авторский вариант усилителя на двух IRFPE50, приведенный на фотографиях выше по тексту, прекрасно работает на диапазонах 160 и 80 м. Мощность 200 Ватт на нагрузке 50 Ом при входной мощности около 1 Ватта. Цепи коммутации и «обвода» не приведены и зависят от Ваших пожеланий. Прошу обратить внимание на отсутствие в описании выходных фильтров, эксплуатация усилителя без которых недопустима.

Андрей Мошенский

Дополнение (07.02.2016):
Уважаемые читатели! По многочисленным просьбам, с разрешения Автора и редакции, выкладываю Также, привожу фотографию новой конструкции усилителя «Джин».

Вопреки распространённому мифу, радиоэлектроникой занимаются не только из-за экономии средств, но и просто по интересу. Подтверждением тому является довольно хорошо развитое радиоаматорство на Западе, даже среди зажиточных англичан. Недавно на своём блоге один из тамошних радиолюбителей выложил неплохой самодельный усилитель мощности на лампах, с конструкцией и схемой которого мы и решили вас ознакомить. УНЧ однотактный — SimpleSE схемотехника.

Схема усилителя мощности на лампах

Около 95% ламповых SSE усилителей были созданы именно по такой схеме. Это хорошо испытанное и проверенное сочетание. И если это ваш первый проект на лампах — данная схема очень рекомендуется. Усилитель работает с анодным питанием примерно 450 вольт. Кроме указанных, все популярные звуковые лампы могут быть использованы в нем (например 6Н2П и 6П3С).

Компоненты усилителя

• Предусилитель: 12at7
• Мощные лампы: 6v6
• Выпрямитель: 5u4gb
• Выходные трансформаторы: Edcor GXSE15-8-5K
• Силовой трансформатор: Edcor XPWR002

Это классическая схема SSE усилителя, где одна лампа является предусилителем, а другая — оконечным каскадом, нагруженным на звуковой трансформатор. Режим Триод / Ультралинейный и переключатель обратной связи являются необязательными. Дроссель тоже можете не ставить, потому он и выведен по схеме за пределы. Резистор фильтра питания R1 и дроссель не должны использоваться одновременно. Установите или одно или другое. Дроссель рекомендуется использовать только при высокой чувствительности колонки. Катодные резисторы смещения (R17 и R27) могут иметь другое значение в вашем усилителе. Конденсаторы фильтра C1 и C2 тоже могут отличаться — желательно в бОльшую сторону.

Высоковольтные стабилизаторы анодного тока на лампы 12at7 выполнены на микросхемах 10M45. Почитайте про них в даташите . Если у вас их нет, и нет возможности купить — просто исключите такие детали и переведите предусилитель в классический вариант включения, как в этой схеме .

Корпус УМЗЧ

Раз уж взялись за аппарат на лампах — то и корпус будем делать под старину. Прекрасным винтажным материалом является дерево. Уж с ДСП точно ни у кого проблем не возникнет. Нужно лишь аккуратно всё спроектировать, учитывая размеры используемых элементов, выпилить, и, при необходимости, покрасить.

В итоге получается вот такой красивый усилитель мощности на лампах, полностью собранный своими руками. Схема не сложная и хорошо запускается при первом включении, если конечно собрана без ошибок. Только помните о безопасности при работе с высокими напряжениями.

Усилитель предназначен для линейного усиления однополосных, телеграфных и AM сигналов в диапазонах 10...80 м. При усилении телеграфных и AM сигналов (в режиме несущей) подводимая мощность 200 Вт, при усилении однополосных сигналов средняя подводимая мощность (при произнесении длительного «а» перед микрофоном) также 200 Вт, тогда как "пиковая подводимая мощность может достигать 400- 500 Вт. КПД усилителя 65-70% в зависимости от рабочею диапазона. В усилителе используют четыре параллельно включенные лампы Г811 по схеме с ОС (рис. 1).

A. Jankowski (SP3PJ)
Несмотря на общую тенденцию использования полупроводниковых приборов во всех технических устройствах, необходимо все же не забывать, что ламповые КВ-усилители мощности (с выходной мощностью более 100 Вт) гораздо проще в изготовлении и устойчивее в работе. Эксперименты с транзисторными устройствами - дорогое удовольствие,ведь как кто-то метко заметил, никто не умирает так тихо, так быстро и наверняка, как транзистор.

Кому нужны усилители мощности? Немногие из любителей работают QRP, большая же часть рано или поздно начинает мечтать об увеличении мощности передатчика. Однако необходимо отдавать себе отчет - чтобы корреспондент заметил изменение силы сигнала на один балл шкалы S (6 дБ), выходную мощность передатчика необходимо увеличить в четыре раза, при этом не имеет значения, местная ли это связь или же QSO с DX.

Вячеслав Федорченко (RZ3TI), г. Дзержинск Нижегородской обл. Многие радиолюбители конструируют коротковолновые усилители мощности на лампах прямого накала, таких как ГУ-13, ГК-71, ГУ-81. Эти лампы не дорогие, неприхотливы в эксплуатации, отличаются высокой линейностью характеристики и не требуют принудительного охлаждения. Главным положительным качеством этих ламп является их готовность к работе через одну-две секунды после подачи питания. По предлагаемому описанию было изготовлено более десятка конструкций, которые показали отличные технические характеристики, хорошую повторяемость, простоту в налаживании и эксплуатации. Конструкция рассчитана на повторение радиолюбителями средней квалификации.

В. Гнидин UR8UM (ex,UR4UAS) За основу взял схему усилителя из статьи В. Дрогана (UY0UY). «КВ усилители мощности» Немного упростил схему, переделав под имеющиеся у меня детали так сказать бюджетный вариант. Предлагаю к обозрению то что получилось.

Олег Платонов (RA9FMN), г. Пермь
Этот усилитель работает на любительских диапазонах 3,5-28 МГц. При мощности входного сигнала 25...30 Вт его выходная мощность в режиме SSB на диапазонах 3,5-21 МГц будет не менее 600 Вт и не менее 500 Вт на диапазонах 24 и 28 МГц. Входное сопротивление усилителя - 50 Ом.

Он выполнен на двух импульсных генераторных тетродах ГМИ-11, включённых параллельно по схеме с общим катодом

С помощью гибридной схемы усиления и согласования импедансов входным П-контуром -раскачиваем сигнал до мощности 150-160Вт при токе анодов двух ГУ-50 - около 300мА в режиме нажатия ключа. Так же, желательно контролировать ток экранных сеток и не превышать его значение более 40мА для двух ламп. 250В x 0,02А = 5Вт - предельно допустимый уровень рассеиваемой мощности на экранной сетке для одной лампы. Защитный диод предохранит транзистор стабилизатора при возможном простреле лампы на сетку.

Обычно, усилитель мощности для радиостанции или КВ- трансивера строят на лампах типа «ГУ...» или на мощных высокочастотных транзисторах. Эти оба варианта не всегда могут быть приемлемы. Лампы серии "ГУ" относительно дефицитны, а мощные ВЧ-транзисторы, хотя и можно приобрести, но они чрезмерно дороги. К тому же, чтобы построить выходной каскад мощностью более 100 Вт потребуется несколько таких транзисторов, плюс еще трудоемкие высокочастотные трансформаторы. Описываемый, в данной статье, усилитель мощности построен по гибридной схеме на двух относительно доступных транзисторах (КТ610А и КТ922В) средней мощности, и одной лампе 6П45С, которая широко применялась в выходных каскадах строчной развертки ламповых телевизоров и, в связи с этим, тоже является относительно доступной и дешевой.

И.АВГУСТОВСКИЙ (RV3LE), Смоленская обл., г.Гагарин Идея построения двухтактного усилителя на электронных лампах не нова, и схемотехника данного усилителя, в принципе, ничем не отличается от схемотехники построения двухтактных усилителей на транзисторах. Следует заметить, что в данной схеме лучше всего работают токовые лампы, т.е. лампы с малым внутренним сопротивлением, которые способны при низком напряжении питания обеспечить значительный импульс анодного тока. Это лампы типа 6П42С, 6П44С и 6П45С. Однако и на лампе типа ГУ-29 мне удалось построить усилитель с неплохими характеристиками.

КВ усилитель мощности на ГИ-7Б обеспечивает выходную мощность около одного киловатта на всех любительских диапазонах при работе с трансивером, имеющим выходную мощность до 100 Вт на нагрузке 50 Ом. Такие параметры, в частности, имеют большинство импортных трансиверов, которые используют радиолюбители. КСВ КВ усилитель мощности на ГИ-7Б мощности по входу - не более двух. Принципиальная схема КВ усилитель мощности на ГИ-7Б приведена на рисунке.

Он собран на двух генераторных триодах ГИ-7Б (VL1 и VL2), включённых параллельно по схеме с общей сеткой. Когда усилитель выключен или находится в неактивном режиме, выходной сигнал трансивера через разъём XW1 и нормально замкнутые контакты реле К4 и К5 поступает на антенну, подключённую к разъёму XW2. Соответственно, в режиме приёма сигнал из антенны поступает на вход трансивера в обратном порядке.

Включение КВ усилитель мощности на ГИ-7Б выполняется в такой последовательности. Сначала выключателем SA1 “Сеть” подключают к сети вентилятор М1 и трансформатор Т2, питающий цепи накала ламп и цепи управления. После небольшой паузы включают выключатель SA2 “Анод”: одна пара его контактов подключает к сети анодный трансформатор Т1, а вторая пара подаёт питание на обмотку реле К1. Первоначально сетевая обмотка трансформатора Т1 подключена через токоограничивающий резистор R9, который ограничивает её большой пусковой ток. Затем контакты реле К1 замыкают этот резистор. Времени задержки срабатывания реле достаточно для завершения переходного процесса, обусловленного зарядкой конденсаторов С1-С16.

В КВ усилитель мощности на ГИ-7Б реализована схема параллельного питания анодов ламп через фильтр L2L3C17C18 от источника напряжением 2500 В, который состоит из восьми включённых последовательно выпрямителей, выполненных на диодных мостах VD1-VD8 и сглаживающих конденсаторах С1- С16. В активный режим усилитель переводят замыканием контактов разъёма Х1 (РТТ) педалью или сигналом управления трансивера. При этом срабатывает реле КЗ, питаемое от стабилизатора на элементах R15, VD20. Оно, в свою очередь, включает реле К2, К4 и К5. Реле К4 и К5 своими контактами подключают разъёмы XW1 и XW2 к входу и выходу усилителя соответственно, а контакты реле К2.1 замыкают стабилитрон VD17, и на катодах ламп VL1, VL2 устанавливается рабочее напряжение смещения (в режиме приёма смещение увеличено за счёт подключения дополнительного стабилитрона VD17 и лампы закрыты). Сигнал возбуждения поступает на катоды ламп через конденсатор С29 и широкополосный согласующий трансформатор Т3.

КВ усилитель мощности на ГИ-7Б смонтирован в самодельном корпусе размерами 420x400x190 мм, собранном из дюралюминиевых пластин толщиной 3 мм. Внутреннее пространство корпуса разделено вертикальной перегородкой на два отсека - шириной 230 мм для усилителя и 190 мм для источника питания. Сетевые трансформаторы Т1 (мощностью 1500 Вт) и Т2 (100 Вт) были использованы готовые, не стандартные, поэтому намоточные данные для них у автора отсутствуют. У анодного трансформатора Т1 восемь вторичных обмоток, каждая из которых выдаёт напряжение 230В при токе нагрузки 1 А. Трансформатор Т2 имеет две вторичные обмотки: одна - на напряжение 12,6 В и ток 4 А, вторая - на 18 В и ток 1 А. Конструкция широкополосного входного трансформатора ТЗ, выполненного по типу “бинокля”, показана на рисунке.

Первичная (входная) обмотка выполнена из медной трубы диаметром 5 мм. Вторичными обмотками служат оплётка и центральный проводник коаксиального кабеля RG-58, пропущенного внутри первичной обмотки. Подобные трансформаторы неоднократно описывались в радиолюбительской литературе. Двух обмоточный дроссель L1 представляет собой цилиндр, склеенный из 15-ти магнитопроводов типоразмера К16x8x6 из феррита М2000НМ, через который пропущены сетевые провода. Дроссель L2 - стандартный Д-2,4 3мкГн. Конструкция и число витков дросселя L3 показаны на рисунке.

Он намотан на каркасе из фторопласта проводом ПЭШО 0,44. Дроссели L4, L5 - один виток диаметром 20 мм медной полосы 7×0,5 мм. Катушка L6 имеет внешний диаметр 50 мм. Она изготовлена из медной трубы диаметром 5 мм и содержит 16 витков. Отводы сделаны от 4-го, 6-го, 10-го и 15-го витков, считая от конца, соединённого с конденсатором С20. Катушка L7 содержит 26 витков посеребрённого медного провода диаметром 2 мм, намотанного с шагом 1 мм на каркасе диаметром 50 мм. Отвод сделан от 12-го витка, считая от конца, соединённого с катушкой L6.

Резистор R9 - ПЭВ-10, остальные - МЛТ Оксидные конденсаторы - К50-35 или аналогичные импортные. Постоянные конденсаторы С17, С18 - КВИ-3; С20-С24-К15У-1; С30- С32 - КТП-1; все блокировочные- К15-5 или аналогичные импортные. Конденсаторы С27 и С28 с воздушными зазорами - 2 и 1 мм соответственно. На рис. 1 приведены максимальные значения их ёмкости. Переключатель П-контура (SA3) - двухгалетный, от радиостанции Р-130 (переделан на шесть положений). Реле К1, К2, К4, К5 - G2R-1 -Е 24VDC (OMRON). Реле КЗ - TRIL-I2VDC SD-2CM-R (ITT). Приборы РА1 и РА2-М42100 с током полного отклонения стрелки 100 мкА. Внешний вид усилителя со стороны лицевой панели, а также виды на его монтаж со снятой верхней крышкой приведены на 2-й с. обложки.

В показанном варианте исполнения этого КВ усилитель мощности на ГИ-7Б для индикации режимов “RX” и “ТХ” использован двухцветный светодиод (вместо двух светодиодов HL2 и HL3 на рис.). Лампы установлены вертикально на коробчатом шасси размерами 150x80x65 мм из алюминия. В подвале шасси расположены стабилитроны VD11 -VD16, реле К2 и трансформатор ТЗ. ВЧ сигнал подаётся через разъём XW3 - СР50-74ПФ. На задней панели корпуса установлены разъём питания, держатели плавких вставок FU1-FU3, ВЧ разъемы XW1 и XW2, гнездо Х1. Между лампами и задней панелью установлен плоский осевой вентилятор диаметром 120мм, а в панели вырезано отверстие такого же диаметра.

В верхней части П-образной крышки корпуса просверлены отверстия диаметром не менее 7 мм, которые занимают около 50 % её площади и служат для выхода воздуха, обдувающего лампы. Налаживание КВ усилитель мощности на ГИ-7Б сводится к установке начального анодного тока (тока покоя) 100 мА в режиме передачи подбором числа стабилитронов в цепи катодов ламп.

Автор настоящей статьи прошел путь от наблюдателя до оператора радиостанции первой категории, создавая аппаратуру своими руками. Накопленный им опыт, а также опыт других радиолюбителей поможет усовершенствовать свою радиостанцию и «не наступить на грабли» типичных ошибок. Вначале поделюсь методами повышения эффективности передающего тракта радиостанции, не перегружая излишними расчетами.

Итак, начну со ставшей уже банальной фразы: «Рано или поздно перед радиолюбителем встает вопрос о повышении эффективности своей радиостанции» . Считаю, что этот вопрос стоит перед радиолюбителем всегда, и есть два пути его решения. Первый - приобретение фирменных антенн и аппаратуры, но далеко не все могут себе это позволить по материальным соображениям. Второй путь - это постройка антенн и аппаратуры своими руками или приобретение аппаратуры, изготовленной другими радиолюбителями, которая значительно дешевле фирменной, а по своим параметрам нередко ей не уступает. От ошибок на этом пути мне и хотелось бы предостеречь читателя.

Одной из основных проблем передающего тракта любительской радиостанции является создание помех другим радиоэлектронным средствам. В основном, это помехи телевидению (TVI ).

Причин возникновения TVI может быть много , но остановимся на основных:
— сигналы гетеродинов и продукты преобразования в смесителях передающего тракта, плохо отфильтрованные и усиленные выходным каскадом радиостанции, излучаются антенной;
— нелинейность выходного каскада передатчика и, как следствие, излучение множества гармонических составляющих сигнала;
— блокирование приемного тракта телевизора мощным сигналом любительского передатчика. Иными словами, низкий динамический диапазон приемного тракта телевизора.

Чаще всего указанные причины возникновения TVI присутствуют одновременно. Первые две можно устранить или значительно снизить на передающей стороне.

Третья причина - наиболее серьезная в радиолюбительской практике, т.к. нереально в многоквартирном доме на входе каждого телевизора установить дополнительный фильтр, а разнос телевизионных антенн и антенн любительской радиостанции на разумно приемлемые расстояния не всегда дает желаемый эффект. В этом случае радиолюбителю остается повышать эффективность своей радиостанции только за счет совершенствования антенного хозяйства.

Разберем типичный случай. На радиостанции используется трансивер с выходной мощностью 30 - 70 Вт. Обычно выходной каскад таких трансиверов собран на лампах ГУ-29 или ГУ-19, реже - на транзисторах. Антенна, позволяющая работать на всех или нескольких диапазонах, - обычно Windom, T2FD или Inverted V. Казалось бы, все прекрасно - радиостанция работает, не создавая помех ни соседям-радиолюбителям, ни соседям-телезрителям. Только трудно бывает пробиться в «пайлапах», да и радиосвязи с другими континентами удаются с трудом, хотя другие, более мощные радиостанции успешно решают эту проблему. На первый взгляд, что может быть проще, чем включить между трансивером и антенной усилитель мощности? Прикинув, что мощности трансивера достаточно для раскачки усилителя на трех лампах ГУ-50 с заземленными сетками, радиолюбитель собирает такой усилитель, совершая первую ошибку. Коллеги-радиолюбители в эфире отмечают увеличение силы сигнала при работе с усилителем до 2-3 баллов. Однако эта радостная весть вскоре омрачается стуком в дверь разъяренных соседей-телезрителей. Им явно не по душе такое усовершенствование радиостанции. Мне известен случай, когда радиолюбителю, не внявшему жалобам соседей, сняли антенну, покусали на кусочки по 30-40 см и сложили у его двери.

В чем же дело? Почему так происходит? Почему хорошо работающая радиостанция при подключении усилителя стала так «сорить»? Я не случайно применяю термин «радиостанция», а не «трансивер», т.к. радиостанция состоит из собственно трансивера, а также усилителя мощности, антенны, фидера, питающего антенну, заземления и т.д. Каждое звено из этих составляющих в большей или меньшей степени может являться источником помех. И даже неправильно выполненный кабель, соединяющий микрофон с трансивером, и кабель, соединяющий педаль управления с трансивером, могут добавить по «горстке мусора» в общую кучу помех.

Конечно, далеко не все радиолюбители могут использовать для настройки передающей части анализатор спектра и с его помощью вычислить и отладить каскады тракта, плохо фильтрующие сигнал или вносящие в него искажения. Кроме того, многие радиолюбители усвоили истину о том, что усилитель мощности по схеме с заземленными сетками (ЗС) имеет лучшую линейность, чем усилитель по схеме с общим катодом (ОК). Это действительно так, но на практике нередко получается обратный результат. Дело в том, что для раскачки усилителя по схеме ЗС требуется значительно большая мощность, чем для раскачки усилителя по схеме с ОК. В трансиверах с выходными каскадами мощностью 20 - 100 Вт выходные каскады работают обычно в режиме «В» (реже в режиме «АВ»). При работе во всем KB диапазоне в каскаде, работающем в режиме «В», в силу разных причин трудно обеспечить высокую линейность во всем диапазоне частот, тем более, не имея специальных измерительных приборов. Дополнительный усилитель мощности радиостанции также работает в режиме «В». В итоге получаются два каскада, включенные последовательно и работающие в режиме «В». Нелинейные искажения, вносимые каждым каскадом, не складываются между собой, а перемножаются! Поэтому нелинейные искажения результата такого усиления значительно больше, чем вносимые каждым каскадом в отдельности.

При совершенствовании (умощнений ) своей радиостанции радиолюбители должны усвоить еще одну истину. Только оконечный усилитель мощности радиостанции «имеет право» работать в режиме «В». Все остальные каскады передающего тракта, в том числе и выходной каскад трансивера, должны работать в режиме «А». В крайнем случае, допускается использовать режим «АВ» в выходном каскаде трансивера. Пользуясь этим правилом, значительно легче достигнуть такой работы любительской радиостанции, когда она не мешает ни телевизорам соседей, ни коллегам-радиолюбителям, проживающим в том же QTH и работающим на том же диапазоне.

Достаточно качественно можно отладить передающий тракт методом двухтонового сигнала. Ныне действующая российская инструкция о порядке регистрации и эксплуатации любительских радиостанций обязывает владельцев иметь на радиостанции двухтональный генератор и эквивалент антенны. При наличии деталей изготовление этих устройств не займет много времени. Тем не менее, многие игнорируют это требование инструкции и пытаются по старинке отладить работу передающего тракта, пользуясь в лучшем случае контрольным приемником, а чаще всего - отзывами своих коллег по хобби. Имея эквивалент антенн и двухтоновый генератор, остается только взять где-нибудь напрокат осциллограф, полоса пропускания которого не ниже максимальной рабочей частоты трансивера. Методика проверки и настройки передающего тракта с помощью двухтонального генератора неоднократно публиковалась в радиолюбительской литературе.

Несколько слов хочется сказать об осциллографе. Хотя рекомендуется применять осциллограф, полоса пропускания усилителя вертикального отклонения которого не меньше верхней частоты рабочего диапазона трансивера, некоторые осциллографы с паспортной граничной частотой 20 МГц (и даже 10 МГц) позволяют контролировать сигнал в диапазоне 28 МГц. Дело в том, что обычно усилители вертикального отклонения луча осциллографов вплоть до верхней границы KB диапазона не искажают сигнал - лишь снижается усиление усилителя вертикального отклонения на высших частотах. Это можно компенсировать ручкой калибровки вертикальной развертки.

Проверить, до каких частот пригоден осциллограф в качестве индикатора, можно следующим образом. На вход осциллографа необходимо подать сигнал прямоугольной формы (меандр) и, постепенно увеличивая частоту сигнала, проверить возможность синхронизации и наличие искажений. С ростом частоты импульсов их фронты начинают «затягиваться», а вершины округляться - это и есть искажения. Они обусловлены АЧХ тракта вертикальной развертки. Применять такой осциллограф для оценки качества передающего тракта методом двухтонового сигнала можно до тех частот, на которых искажения прямоугольных импульсов незаметны на глаз.

В любительских условиях в качестве источника прямоугольных импульсов для проверки осциллографа можно использовать обычный сигнал-генератор в режиме немодулированной несущей, подав сигнал на осциллограф через формирователь импульсов от генератора.

Итак, у радиолюбителя имеются двухтональный генератор , эквивалент антенны и осциллограф . В первую очередь надо проверить подавление несущей частоты балансным модулятором, а затем, покаскадно, весь тракт передачи, до оконечного каскада. Усилительные каскады не должны вносить искажения, а смесители, кроме того, еще должны быть настроены на максимальное подавление нежелательных продуктов преобразования, что не всегда соответствует получению максимальной выходной мощности от этих каскадов.

В пассивных смесителях это делается тщательным подбором диодов, балансировкой и подбором напряжения гетеродина. В усилительных каскадах прежде всего необходимо подобрать режим по постоянному току, контролируя при этом качество двухтонального сигнала. Здесь влияние оказывают не только режимы активных элементов, но и качество согласования между каскадами.
Следует обратить внимание на фильтры, следующие за смесителями. Их полоса пропускания должна быть как можно меньше, с тем чтобы как можно лучше отфильтровать нежелательные продукты преобразования.

Тщательная отладка всех каскадов, возможно, приведет к снижению мощности «раскачки» выходного каскада (скорее всего, так и будет). Хочется отметить, что лучше установить уровни сигнала, проходящих через каскады передающего тракта, заведомо меньше предельно допустимых, чем допустить «перекачку» этих каскадов и, следовательно, искажения сигнала. С этим придется мириться - это и есть плата за чистоту сигнала.

Только после тщательной отладки предыдущих каскадов настраивают оконечный каскад . Для использования трансивера в качестве возбудителя к оконечному усилителю желательно для повышения линейности перевести оконечный каскад трансивера из режима «В», в котором обычно работают эти каскады, в режим «АВ».

А теперь можно подвести некоторый итог проделанной работы. Качество сигнала, конечно, улучшилось, но оценить его можно только с помощью специальных приборов. И, на первый взгляд, даже ухудшились параметры трансивера. К примеру, если трансивер с выходной лампой ГУ-29 раньше без особых проблем мог «закачать» в антенну 60 - 80 Вт, то теперь едва дотягивает до 50.

В идеальном случае желательно вообще перевести оконечный каскад трансивера в режим «А», снизив мощность «раскачки» и увеличив ток покоя лампы до половины тока при максимальной раскачке в режиме «В». Конечно, максимальная мощность каскада уменьшается вдвое, но зато по качеству - чистоте сигнала - это будет максимум. Некоторые фирмы, выпускающие трансиверы для любительской радиосвязи, предусматривают в своих конструкциях режим «А» в выходном каскаде для использования трансивера в качестве высококачественного возбудителя.
Хотя в нашем примере выходная мощность трансивера снизилась, вполне возможно, что для обеспечения приемлемой линейности оконечного усилителя мощности на 3-х лампах ГУ-50 ее придется еще снизить! Дело в том, что усилитель может быть «перекачан» даже этой мощностью, и возникнут значительные нелинейные искажения. Поэтому трансивер должен обязательно иметь оперативную регулировку выходной мощности передающего тракта. Контролируя с помощью осциллографа двухтоновый сигнал на эквиваленте антенны, следует определить максимально возможный анодный ток, при котором отсутствуют искажения. Сделать это необходимо на каждом диапазоне. В дальнейшем при эксплуатации усилителя не следует превышать эти значения.
Не забудьте только, что ВЧ напряжения в передающем тракте могут значительно превышать допустимые для осциллографа. По этой причине эквивалент антенны должен иметь выход с делителя напряжения, либо осциллограф должен иметь щуп с делителем напряжения.

Подводя итоги примера с усилителем на 3-х лампах ГУ-50, можно определить, что подключенный усилитель, не создавая помех, дает выигрыш не 2 - 3 балла на приемной стороне, а всего 1, максимум 2 балла. Полистайте свой аппаратный журнал. Часто ли там встречаются рапорты 56? Теперь вместо них будут 57 - 58. Этого вы ожидали от усилителя мощности? Конечно, это тоже результат, но добиться его и даже превзойти можно более простым способом. Надо повысить эффективность работы антенны. Совсем не обязательно это будут многоэлементные антенны.

Замена антенны W3DZZ или Windom отдельным диполем на каждый диапазон позволит более качественно провести согласование , а следовательно, повысить излучаемую мощность и снизить TVI. Диполь, обладая довольно четким резонансом на рабочей частоте, эффективно ослабляет внедиапазонные излучения. Это свойство весьма полезно и при приеме.
С точки зрения наибольшего подавления внедиапазонных излучений, лучше диполя работают «замкнутые» антенны - «квадраты», «треугольники». Автор не встречал в литературе достаточно простого объяснения этому явлению, но, возможно, недалеки от истины следующие рассуждения. Замкнутую антенну можно представить в виде катушки, имеющей один виток. Эта катушка имеет распределенную емкость, которая с индуктивностью образует колебательный контур, имеющий резонансную частоту. Для токов других частот провод антенны (катушки) является «короткозамыкающей» перемычкой. Протекая по проводу такой антенны, токи внедиапазонных частот частично излучаются, но большая их часть все-таки замыкается.

Какой усилитель лучше? До какой мощности следует усиливать сигнал? Ответ на поставленные вопросы может быть однозначным: «Тот, который закачивает больше «мощи» в антенну и не создает при этом помех». Оставим пока в стороне требования «Инструкции о порядке регистрации и эксплуатации любительских радиостанций…», касающиеся максимальной мощности. Ведь никому не придет в голову, например, запретить эксплуатировать на автодорогах автомобиль только за то, что он способен развивать скорость значительно больше разрешенной. На современном этапе развития любительской радиосвязи оборудованию некоторых любительских радиостанций могут позавидовать даже профессиональные и армейские связисты. К сожалению, далеко не все радиолюбители правильно используют энергетические возможности своей радиостанции. Можно понять радиолюбителя, дающего общий вызов на английском языке в DX-окне на 3,8 МГц киловаттной мощностью. Но совершенно неприемлемо этой же мощностью вести обширнейшие беседы на околорадиолюбительские темы с соседом по QTH. Еще раз хочу подчеркнуть, прежде чем приступать к изготовлению усилителя мощности или к его приобретению, подумайте, зачем он необходим, и, может быть, есть смысл еще поэкспериментировать с антеннами.

В каждом конкретном случае к усилителю мощности предъявляются определенные требования. Попробуем усреднить эти требования и сформулировать параметры усилителя, который бы отвечал запросам большинства радиолюбителей. То есть усилителя, рассчитанного на «среднего» радиолюбителя. Прежде всего, хочется сказать о питающей сети. Взгляните внимательнее на обычную бытовую розетку. На ней указано: напряжение - 220 В, ток - 6 А, т.е. мощность, которую можно «снять» с этой розетки, составляет 220 В х 6 А = 1320 Вт. Создавать свой
«шэк» радиолюбитель начинает именно с такой розетки, расположенной в ближайшем от рабочего месте. Можно (и даже необходимо) установить параллельно этой розетке еще 3 - 4 штуки, но электропроводка от счетчика до этой розетки рассчитана обычно именно на мощность одной розетки. Следовательно, лимит потребляемой электроэнергии для большинства любительских радиостанций составляет приблизительно 1300 Вт. Предположим, что трансивер потребляет 100 Вт, плюс 100 Вт - вспомогательные и измерительные приборы, еще 100 Вт добавят настольная лампа и пальник. Такой «набор потребителей электроэнергии» типичен для рабочего места радиолюбителя. Следовательно, для питания усилителя остается около 1000 Вт. Даже если вся эта мощность будет потребляться выходным каскадом усилителя, то при типовых значениях коэффициента полезного действия (КПД) выходной цепи 0,5 - 0,8, выходная мощность составит 1000х(0,5 - 0,8)=500 - 800 Вт. Тратиться на изготовление более мощного усилителя, не модернизировав сетевую электропроводку, не имеет смысла. Причем, проложить электропроводку проводом более толстого сечения необходимо не только до вашего электросчетчика, но и, в большинстве случаев, далее. Падение напряжения на тонких проводах сети при включении вашей радиостанции на передачу может вызвать мигание света и сбои в работе бытовых радиоприборов. Это, скорее всего, вызовет раздражение не только ваших домочадцев, но и ближайших соседей.

Можете провести такой эксперимент. Включите в комнате лампу освещения мощностью 25 - 40 Вт. К тройнику подключите два утюга (Hi!) мощностью по 1000 Вт, а затем несколько раз быстро вставьте и выньте тройник из розетки. Если при этом вы не заметили мерцания света, то мощность сети вполне достаточна для использования усилителя мощности. Если же свет заметно мерцает, то проводка электросети явно слабовата, и при работе в эфире с усилителем мощности мерцание света будет обеспечено.

Итак, с одним из параметров усилителя (выходной мощностью) мы определились. Другим немаловажным параметром является режим работы усилителя при работе различными видами радиосвязи . Самым сложным с точки зрения внеполосных излучений является режим усиления однополосного сигнала. И хотя при введении в усилитель специальных режимов для усиления телеграфного сигнала и работы цифровыми видами излучения энергетические параметры усилителя могут быть несколько улучшены в этих режимах, достаточно ограничиться режимом для усиления однополосного сигнала.

Современная элементная база позволяет создать даже в домашних условиях усилитель с очень высокими эксплутационными и сервисными параметрами. К примеру, можно создать усилитель с микропроцессорным управлением, который будет работать на всех диапазонах и всеми видами модуляции, имея всего одну ручку управления «включено-выключено». О стоимости такого «аппарата» говорить, конечно, не приходится. Поэтому для повторения в домашних условиях, скорее, подходит усилитель без всяких «наворотов» автоматики и излишнего сервиса.
О достоинствах и недостатках транзисторных и ламповых усилителей написано довольно много. Проанализировав множество описаний, можно придти к выводу: строить транзисторные усилители целесообразно до мощности в 50 -100 Вт. Выше этой мощности ламповые усилители по простоте конструкции и себестоимости вне конкуренции. В данном случае речь идет о мощности на пике огибающей, так называемой PEP мощности.

Кстати, если вы собираетесь самостоятельно строить усилитель, то должны различать:
— подводимую к выходному каскаду (аноду - в ламповых усилителях) мощность (упрощено «подводимую мощность»);
— отдаваемую мощность;
— мощность на пике огибающей - PER

Обычно усилители мощности изготавливают для работы с определенным трансивером или для определенного уровня мощности «раскачки». На современном этапе «домашнего трансиверостроения» выходные усилители трансиверов чаще всего имеют небольшую мощность - в пределах 10 - 20 Вт. Это существенно упрощает конструкцию и уменьшает габариты трансивера. Усилители мощности таких трансиверов для простоты обычно конструируют широкополосными, перекрывающими весь KB диапазон, с упрощенными (широкополосными) выходными цепями. Типичный пример - трансивер конструкции RA3AO. Однако подобные усилители требуют применения хороших фильтров на входе оконечного усилителя, т.к. спектр сигнала на выходе трансивера хотя и лежит в пределах нормы, но для дальнейшего усиления его необходимо дополнительно отфильтровать. Следовательно, широкополосная входная цепь оконечного усилителя неприемлема, если применяется для «раскачки» от широкополосного усилителя.

Весьма полезным средством в борьбе с нелинейными искажениями является введение в связку трансивер - усилитель системы автоматической регулировки мощности (ALC) . Однако в настоящее время отсутствует какой-либо стандарт на сигнал ALC. Наверно, именно поэтому многие конструкторы трансиверов и усилителей пренебрегают этой системой. На мой взгляд, за «стандарт» можно было бы принять параметры входа ALC трансивера RA3AO. Также отсутствует какой- либо стандарт на систему МОХ-переключения «прием-передача», поэтому весьма желательно, чтобы усилитель имел возможность переключаться от различных сигналов управления. Обычно это сигнал «общий провод» или логические уровни цифровых микросхем.

Итак, можно сформулировать требования к параметрам усилителя мощности, отвечающего запросам большинства радиолюбителей:
— мощность раскачки усилителя должна быть в пределах 10 Вт;
— входная цепь должна быть резонансной на каждом диапазоне;
— максимальная выходная мощность - 500 - 800 Вт;
— усилитель должен работать на всех KB диапазонах;
— цепь управления прием-передача должна иметь возможность стыковки с различными трансиверами и не потреблять от трансивера электроэнергию;
— конструкция усилителя должна быть достаточно простой для изготовления в условиях домашней мастерской;
— усилитель должен иметь возможность модернизации, следовательно, состоять из функционально законченных узлов, каждый из которых легко демонтировать и заменить.