Усилитель мощности (УМ) предназначен
для работы в любительских диапазонах
1,8; 3,5; 7; 10; 14; 18; 21; 25 и 28
МГц. Его входное сопротивление - 50 Ом
на всех диапазонах, коэффициент усиления
- более 16 дБ, выходная мощность -
1200...1600 Вт. Усилитель допускает
управление от педали или схемы QSK
трансивера. Диапазоны могут
коммутироваться механическим
переключателем или схемой автоматики. Га
баритные размеры усилителя - 160 х 400 х
450 мм, габариты по стенкам корпу
са-160x400 х 310 мм, вес - 16,2 кг.
Габариты внешнего блока питания (ВАБП) -
160 х 320 х 250 мм, вес - 16 кг.
Рассмотрим электрическую схему
усилителя (рис.1).
Входной сигнал через контакты реле К
14.1 и конденсатор С1 поступает на ФНЧ
C4-L2-C5, который вместе с нагрузочным
резистором R6 обеспечивает 50-омное
входное сопротивление на всех диапазо
нах. Входная емкость лампы складывается
с емкостью С5 и используется в фильтре,
не шунтируя резистор R6 [1]. Катушка L2
индуктивностью 0,3 мкГн имеет 7 витков
провода 01 мм, намотанных виток к витку
на оправке 08 мм [1]. Резистор R6
составлен из 10 безындуктивных
резисторов сопротивлением 510 Ом мощ
ностью 2 Вт, соединенных параллельно в
форме беличьего колеса. Конденсатор С6 -
проходной.
При линейном усилении в режиме SSB
ток покоя лампы должен быть 250...300
мА. Это снижает КПД и максимальную
выходную мощность усилителя. Для уст
ранения указанных недостатков, при
использовании лампы ГУ-43Б усилитель
можно собрать по схеме с общей сеткой
[2, 3], как показано на рис.2. Дроссель
Др1 содержит 12 витков провода
01,6...2,0 мм, намотанных в два провода
на кольце К50 из феррита М2000НН.
Катушка L1 содержит 7 витков провода
01,0 мм, намотанных виток к витку на
оправке 08 мм.
Рис. 2
В схеме с ОС необходимая линейность
может быть достигнута при токе покоя 50
мА, который регулируется подбором
величины отрицательного напряжения на
управляющей сетке. Напряжение на
экранной сетке должно быть около +350 В.
Недостатком схемы является
повышенная мощность возбуждения (50...70
Вт) и непостоянство входного со
противления на разных диапазонах.
Поэтому такой каскад целесообразно ис
пользовать с трансивером 100 Вт, имеющим
П-контур или автоматический тюнер на
выходе передающего тракта.
В УМ (рис.1) применена
последовательная цепь питания
управляющей сетки лампы. Отрицательное
напряжение подается в точку с нулевым ВЧ-
потенциа-лом, и цепи отрицательного
смещения не влияют на работу усилителя
на высокой частоте. Этим достигается
увеличение устойчивости УМ.
Ток покоя в режиме SSB
устанавливается подбором стабилитрона
VD4. В режиме CW к нему последовательно
подключается VD3. Переключение режимов
работы - CW или SSB - производится
контактами реле К17.1 (РЭС-10), которое
управляется тумблером SA7. Уменьшение
тока покоя в режиме CW позволяет
повысить выходную мощность и КПД
усилителя. Резистор R11 служит для
измерения сеточного тока, R5 -
антипаразитный.
Автоматическую защиту первой сетки
обеспечивает транзистор VT1. В исходном
состоянии он закрыт. При появлении тока
первой сетки, отрицательное напряжение
на резисторах R11 и R12 открывает VT1, и
происходит срабатывание реле К1 (РЭС
60). Контакты К1.1 размыкаются, и лампа
запирается. Одновременно через контакты
К1.2 и резистор R14 подается
отрицательное напряжение на базу VT1,
которое удерживает его открытым,
несмотря на отсутствие управляющего
напряжения после запирания лампы. О
срабатывании защиты сигнализирует
мигающий красный светодиод VD9 "INPUT".
Чтобы перевести схему защиты в исходное
состояние, необходимо нажать кнопку SA5,
расположенную на левой боковой крышке
корпуса усилителя. Для устойчивого
срабатывания схемы в цепи базы
транзистора VT1 установлен LC-фильтр (50
мкГн, 0,05 мкФ), подавляющий ВЧ-наводки.
Время срабатывания защиты определяется
временем замыкания контактов реле К1 и
p`bmn 5 мс.
Ток первой сетки, при котором
срабатывает защита, регулируется
подбором сопротивлений резисторов R12 и
R13.
Аналогичные устройства
автоматической защиты могут быть
установлены в цепях анода и второй сетки
вместо предохранителей FU1 и FU2.
Стабилизированное экранное
напряжение поступает на сетку лампы
через антипаразитный резистор R8.
Конденсатор С8 - проходной; С7 -
блокировочный, состоящий из шести
конденсаторов емкостью 3300 пФ, которые
являются частью ламповой панельки и
размещены равномерно по окружности между
лепестками экранной сетки и
цилиндрическим заземленным корпусом.
Резистор R7 - антидинатронный. Он
образован шестью резисторами по 360 кОм,
подключенными параллельно
конденсаторам,образующим С7. Параллель
ное включение шести конденсаторов и
резисторов увеличивает устойчивость
усилителя мощности на ВЧ-диапазонах.
Предохранитель FU2 служит для
ограничения тока экранной сетки при
аварийном отключении анодного напряжения
в режиме передачи. Резистор R20 пред
назначен для измерения тока экранной
сетки.
В УМ применена последовательная цепь
анодно го питания лампы. Такое схемное
решение используется в профессиональных
усилителях, выполненных на лампах ГУ-43Б
[4] и ГУ-78Б [5]. По сравнению с
параллельной цепью питания, последова
тельная имеет следующие преимущества:
- дроссель (L4, L5) оказывает
минимальное влияние на работу усилителя
по высокой частоте, т. к. он подключен к
П-контуру в точке с наименьшими сопротив
лением и ВЧ-напряжением, что увеличивает
устойчивость УМ [6];
-на 10... 15 пФ уменьшается
начальная емкость П-кон-тура, что
обеспечивает его оптимальные параметры в
диапазоне 28 МГц;
- при последовательном питании по
высокой частоте дроссель подсоединен
параллельно нагрузке (RH=50...300 Ом),
следовательно, шунтирующее действие
дросселя во много раз меньше, и он может
иметь меньшую индуктивность, чем в схеме
с параллельным питанием анода лампы
(R3=1...3 кОм). По измерениям автора,
при последовательном питании дроссель
индуктивностью 20 мкГн (при RH=100 Ом)
оказывает такое же влияние, как при
o`p`kkek|mnl питании дроссель 82 мкГн
(при R3=1,5 кОм). Необходимая
индуктивность дросселя при последователь
ном питании (даже с запасом на
высокоомную антенну) составляет 20...30
мкГн, поэтому при последовательном
питании габариты дросселя меньше, и упро
щается его размещение;
- при параллельном питании
соединение в одном месте выводов
антипаразитного и анодного дросселей,
анода лампы, разделительного
конденсатора, катушки П-контура и
анодного КПЕ неудобно с конструктивной
точки зрения, поэтому перенос дросселя к
антенной цепи упрощает компоновку отсека
П-контура и уменьшает его габариты;
- в схеме последовательного питания
ВЧ-налряже-ние на дросселе относительно
невелико, поэтому он может быть
изготовлен практически на любом каркасе.
Разделительные конденсаторы С12, С16
и С13 не допускают попадания анодного
напряжения на КПЕ П-контура и антенну.
Переключатель отводов катуш ки,
выполненный на вакуумных замыкателях,
имеет достаточную электрическую
прочность. Наличие высокого напряжения
на катушке П-контура вызывает неудобство
только при регулировке УМ и никак не
сказывается при его эксплуатации.
Дроссель L3 защищает антенну от
высокого напряжения при пробое С13,
обеспечивая срабатывание защиты. Он
также нейтрализует заряды статического
электричества, образующегося на антенне.
Дроссель имеет индуктивность более 100
мкГн и размещается в антенном
коммутаторе или в корпусе УМ. Дроссель
L5 имеет индуктивность 35 мкГн и
содержит 65 витков провода 00,5 мм,
намотанных на фарфоровом каркасе 020 мм.
Дроссель L4, предназначенный для
подавления паразитной УКВ-генерации,
содержит 3 витка провода 01,0 мм,
намотанного на оправке 010 мм с шагом 2
мм.
Конденсаторы С12...С16 на напряжение
10 кВ могут иметь емкость 3300...4700 пФ
(КВИ-3).
Для перекрытия диапазонов 1,8...28
МГц емкость анодного КПЕ должна изме
няться от минимальной до 500...600 пФ, а
антенного - от 200 до 2000...2500 пФ.
КПЕ с большой максимальной емкостью
упрощают конструкцию П-контура, но они
дефицитны и дороги, а их большие размеры
увеличивают габариты УМ. Кроме того, у
больших КПЕ велика начальная емкость,
что затрудняет создание оптимального П-
jnmrsp` для диапазона 28 МГц, а также
возрастает "острота настройки" КПЕ, что
затрудняет точную настройку при смене
диапазонов и уменьшает оперативность
перестройки.
Если применить в П-конту-ре анодный
и антенный КПЕ с максимальной емкостью
500 и 2000 пФ соответственно, то после
переключения диапазонов вначале нужно
установить их по предварительно
составленной таблице, а затем в режиме
передачи произвести окончательную
настройку П-контура. При этом на ВЧ-
диапа-зонах ручки конденсаторов надо
поворачивать буквально на доли
миллиметра.
Результаты такой настройки можно
услышать при работе в эфире, когда неожи
данно на вашей частоте возникает чья-то
несущая, и в течение нескольких секунд,
постепенно возрастая, заглушает
корреспондента. Это неизвестный оператор
после предварительной настройки своего
УМ включился на передачу и, вращая ручки
огромных конденсаторов, продолжает
"выдавливать мощу". Вообще-то это
положено делать на эквивалент антенны,
но зачем лишний раз переключаться, тем
более, когда он (эквивалент) зачастую
отсутствует вообще (hi).
Применение небольших КПЕ с
подключаемыми на диапазонах 80 и 160 м
постоянными конденсаторами позволяет
избежать этой неприятной процедуры.Если
у анодного КПЕ емкость не 500 пФ, а 100
пФ, а у антенного - не 2500, а 500 пФ,
то плотность настройки и необходимая
точность установки рукояток уменьшается
в 5 раз. С такой точностью их можно
установить по заранее составленной таб
лице, и подстройка в режиме передачи уже
не потребуется. Повышенная оперативность
при смене диапазонов особенно важна в со
ревнованиях.
Конечно, конструкция П-контура при
этом усложняется, т.к. к каждому КПЕ
добавляются два вакуумных замыкателя
(или реле-"хло-пушки") и постоянные кон
денсаторы, рассчитанные на
соответствующую реактивную мощность.
Однако грамотно изготовленный усилитель
мощности работает десятки лет, поэтому
целесообразно один раз решиться на
небольшие дополнительные расходы и
навсегда избавиться от неудобной
подстройки П-контура при смене
диапазона. В УМ применен анодный
КПЕ с максимальной емкостью 100 пФ.
Из-за небольшой начальной емкости он не
затрудняет оптимизацию параметров П-
jnmrsp` на 28 МГц и позволяет
настраивать его в диапазоне от 28 до 7
МГц. На 3,5 МГц контактами К9.1
вакуумного замыкателя К9 к КПЕ
подключается конденсатор С9 емкостью 188
пФ (4 х 47 пФ). На 1,8 МГц контактами
К11.1 подключается конденсатор СЮ емкос
тью 520 пФ. Конденсаторы С9 и СЮ
составлены из нескольких конденсаторов
марки К15-У1, подобранных в соответствии
с рассеиваемой реактивной мощностью.
Благодаря подключаемым конденсаторам С9
и СЮ на диапазонах 80 и 160 м на
страивать П-контур проще всего. При
минимальной емкости КПЕ С11 П-контур
настроен на частоты 3750 или 1950 кГц,
при максимальной - на 3550 или 1850 кГц.
Максимальная емкость антенного КПЕ
равна 600 пФ, что обеспечивает настройку
П-контура в диапазоне от 28 до 7 МГц. На
диапазонах 3,5 и 1,8 МГц к нему с
помощью замыкателей подключаются
конденсаторы С17= 1070 пФ и С18=2100 пФ
соответственно марки К15-У2 или КВИ-3.
Окончательно величины С17 и С18
подбирают при подключении конкретной
антенны.
Катушка L6 содержит 9,5 витков
медного провода 04 мм, намотанных на
оправке 045 мм с шагом 10 мм. Отводы
сделаны от 3,5; 5; 6; 8 витков, считая
от "горячего" конца. Отвод для
диапазонов 28 и 25 МГц - общий.
Катушка L7 содержит 27 витков
медного провода 02,5 мм, намотанных в ка
навке с шагом 5 мм на ребристом
фарфоровом каркасе 050 мм. Отводы сдела
ны от 4, 8, 14 витков, считая OTL6.
Переключатель отводов катушки
выполнен на вакуумных замыкателях марки
В1В. На диапазоне 28 МГц включаются все
замыкатели, на 21 МГц - КЗ...К8, на 18
МГц - К4...К8 и так да-
лее. Такая коммутация отводов
обеспечивает минимальные потери мощности
в неработающих витках катушек П-контура.
Срабатывание замыкателей в необходимом
порядке обеспечивается диодами
VD10...VD15 марки FR207, распаянными
непосредственно на переключателе
диапазонов. Блокировочный конденсатор
С22 присоединяется параллельно обмотке
каждого из реле К2...К12.
Управлять замыкателями можно не
переключателем SA6, а свободной группой
контактов переключателя диапазонов
трансивера, что повышает оперативность
работы при смене диапазона. Схема
автоматического переключения дана на
рис.3. Обозначения элементов продолжают
mslep`vh~ рис.1. При использовании
переключателя SATR тумблер SA10
отключает бегунки SA6 от общего провода.
Если SATR не используется, тумблер SA10
замыкают, а разъемы XS5 и XPTR разъе
диняют.
Размеры отсека П-контура позволяют
при отсутствии замыкателей В1В устано
вить вместо них механический
переключатель диапазонов.
Известно, что оптимальная величина
добротности П-контура находится в пре
делах 10... 15 [6], а для сохранения
добротности расстояние от катушек П-
контура до стенок корпуса должно быть не
меньше 50 мм (1...1.5 их диаметра).
В данной конструкции отсек П-контура
скомпонован достаточно плотно, и указан
ное условие не соблюдается. Катушка L7
для диапазонов 40...160м (рис.1)торцом
прикреплена к задней стенке отсека, а
расстояние от нее до боковых стенок -
25...50 мм, т.е. 0,5...1,0 диаметра.
Кроме того, в этом пространстве
находятся конденсаторы С14, С15 и ваку
умные замыкатели.
Измеренная добротность П-контура
составила 8 - на 160 м, 10 - на 80 м и
14 - на 40 м. Таким образом, несмотря на
несоблюдение вышеуказанных требований,
добротность оказалась достаточной.
Возрастание добротности с увеличением ча
стоты обусловлено тем, что растет
"удельный вес" более "добротной" катушки
L6, которая включена последовательно с
L7, и тем, что при замыкании части
витков катушки диапазонов 80 и 40 м,
"холодный" конец катушки "отодвигается"
от задней стенки корпуса. В данном УМ на
диапазонах 80 и 160 м целесообразно
иметь такую, минимально допустимую
добротность. В этом случае через
конденсаторы С9, СЮ, С17, С18 проходит
меньший реактивный ток, и это упрощает
конструктивное исполнение схемы П-
контура с подключаемыми конденсаторами.
Катушка L6 высокочастотных
диапазонов находится на расстоянии
35...80 мм (0,6...1,5 диаметра) от сте
нок корпуса. Измеренная добротность на
диапазонах 10...30 м находится в преде
лах 10...16, достигая максимума на 30 м.
Рассмотрим коммутацию усилителя на
прием и передачу. При приеме нормально
замкнутые контакты реле К13 и К14
соединяют антенну с трансивером, а
разомкнутые контакты К15.1 позволяют
подать напряжение запирания на сетку
лампы.
При нажатии на педаль, соединенную с
разъемом XS3, происходит срабатывание
реле К13...К15. Контакты К14.1 соединяют
трансивер со входом УМ, контакты К13.1
подключают антенну к выходу УМ, а через
замкнутые контакты К15.1 происходит
отпирание лампы.
Указанная схема переключения широко
применяется радиолюбителями, но имеет
два недостатка:
- невозможность коммутации от
сигнала QSK транси-вера;
- подгорание контактов антенных реле
при одновременном нажатии на ключ и на
педаль.
Для устранения подгора-ния
контактов, необходимо чтобы при переходе
на передачу сначала "перебрасывались"
контакты антенных реле, а затем
отпиралась лампа. При обратном пере
ключении вначале должна запираться
лампа, а потом -срабатывать антенные
реле.
Чтобы не перегружать рис.1, схема
переключателя, выполняющая указанное
условие и срабатывающая от сигнала QSK
тран-сивера, дана на рис.4. При переходе
на передачу транзистор VT4 открывается,
и срабатывают антенные реле К13, К14.
Работа цепочки VT1...VT3 описана в [7] и
здесь не рассматривается. Транзистор
VT3, включенный вместо контактов К15.1
(рис. 1), открывается с задержкой и
соединяет с общим проводом стабилитрон
VD4, определяющий рабочее смещение
лампы. Время задержки, создаваемое
цепочкой R5C2 (рис.4), равно прибли
зительно 40 мс. При переходе на прием,
конденсатор С2 сразу же разряжается
через диод VD2 и открытый транзистор
VT2, поэтому транзистор VT3 мгновенно
запирает лампу. Затем переключаются
антенные реле. Задержка их преключения
на несколько миллисекунд происходит за
счет времени отпускания контактов реле.
Фильтр L1C3 защищает транзистор от
ВЧ-наводок по проводам, идущим от реле.
Стабилитрон VD5 обеспечивает
срабатывание переключателя от педали.
Диоды VD1 и VD4 препятствуют перетеканию
тока между выходом QSK трансивера и
стабилизатором на диоде VD5 при
неравенстве их напряжений. Цепочки R1C1
и R8C1 защищают транзисторы от ВЧ-
наводок по соединительным проводам, кото
рые, несмотря на указанную защиту,
должны быть экранированы.
Коаксиальные реле К13 и К14 марки
РЭВ 15 размещены снаружи, на задней стен
ке усилителя, рядом с платой КСВ-метра,
и закрыты общим кожухом. Для увеличения
скорости переключения при работе от
сигнала QSK трансивера, они могут быть
заменены на более быстродействующие
соответствующих параметров. Детали
антенного переключателя вынесены за
корпус УМ, поэтому его можно легко
модернизировать, не затрагивая основную
конструкцию.
Для обеспечения максимального
ресурса работы мощной генераторной ра
диолампы, напряжения на нее должны
подаваться в определенной последова
тельности. Вначале включается обдув
лампы, затем - накал, следующим подается
отрицательное напряжение смещения, потом
- анодное, и последней подключается
экранная сетка [8].
(Окончание следует)
