В. АРТЕМЕНКО (UT5UDJ), Украина, 01021, г.Киев-21, а/я 16. РЕВЕРСИВНЫЙ СВЕРХДИНАМИЧНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ В [1] была рассмотрена схема устойчивого в работе высокодинамичного ВЧ-усилителя, который был выполнен на биполярном транзисторе, включенном по схеме с ОБ. В этом усилителе использовалась Х-ООС по ВЧ. В данной статье рассмотрим схему и особенности работы реверсивного усилителя, выполненного на основе схемы [1], параметры которого аналогичны параметрам его нереверсивного прототипа [1].
Такой усилитель имеет в своем составе уже два нереверсивных усилителя У1 и У2 (рис.1), каждый из которых работает только для своего направления прохождения ВЧ-сигналов. Так, например, при работе усилителя У1 (на его порт питания С подают +12 В) усиле ние ВЧ-сигналов происходит в направлении от порта А к порту В. Другими словами, на порт А подают сигнал, который надо усилить, а с порта В снимают уже усиленный сигнал. Вне зависимости от направления прохождения ВЧ-сигналов (как от А к В , так и от В к А), в данном реверсивном усилителе всегда используется схема с ОБ и Х-ООС (в отличие от реверсивных усилителей трансиверов "Роса" и "Урал-84"). Рассматриваемый реверсивный усилитель практически не склонен к самовозбуждению даже при подключении к портам А и В блоков трансивера с активным сопротивлением, значительно отличающимся от 50 Ом, а также при наличии большой реактивной составляющей этих блоков (вне зависимости от направления прохождения ВЧ-сигналов). Устойчивая работа реверсивных усилителей, как правило, обеспечивается следующими факторами: - при реверсе не должна изменяться схема включения усилительного элемента (транзистора); - каждый усилительный элемент схемы вместе со своей ООС должен служить для усиления сигналов только в одном направлении; - должна соблюдаться высокая степень симметрии схемы реверсивного усилителя (свойство в какой-то мере вытекает из совместного рассмотрения двух предыдущих свойств). Практически все реверсивные усилители [2...3,8] сконструированы с использованием указанных факторов. Особенности конструкции В схеме рассматриваемого реверсивного усилителя нереверсивные усилители У1 и У2 соединены между собой короткими отрезками коаксиальных кабелей а и р, и, соответственно, присоединение каких-либо других узлов трансивера к портам А и В также выполняется с помощью возможно более коротких отрезков коаксиального кабеля. Вход усилителя У1 (левый по схеме вывод конденсатора С1) соединен при помощи короткого отрезка коаксиального кабеля р с выходом усилителя У2 (верхний по схеме вывод конденсатора С7). Соответственно, вход усилителя У2 (левый по схеме вывод конденсатора С5) соединен при помощи короткого отрезка коаксиального кабеля а с выходом усилителя У1 (верхний по схеме вывод конденсатора СЗ).
Для устранения возможного самовозбуждения усилителя У1 при подаче на его порт С напряжения питания +12 В (реализуется направление прохождения сигналов от А к В) служит дроссель L3. Для устранения самовозбуждения усилителя У2 при подаче на его порт D напряжения питания +12 В (реализуется направление opnunfdemh сигналов от В к А) - дроссель L6. Антипаразитные дроссели L3 и L6 включают в разрыв дорожки печатного проводника платы усилителя (плата усилителя У1 (У2) приведена на рис.2). Этот разрыв находится в непосредственной близости от вывода коллектора транзистора (рис.2). Важность присутствия антипаразитного дросселя подробно обсуждалась в [1]. Чтобы исключить влияние неработающего в данный момент усилителя (например, У2) на работающий (У1) и тем самым устранить возможность самовозбуждения реверсивного усилителя в целом (У1 +У2+а+Р), в его схему введены коммутирующие диоды VD3 и VD4 для yinVD7,VD8 -дляУ2. Диоды VD1, VD2 и резистор R2* служат для установки токопотребления У1 на уровне 45...50 мА, когда на порт С этого усилителя подают напряжение питания +12 В. Соответственно, с помощью диодов VD5, VD6 и резистора R6* устанавливается ток потребления У2 на таком же уровне, когда на порт D этого усилителя подают напряжение питания +12 В. Резисторы R1, R3, R5 и R7 - антипаразитные (уменьшают склонность усилителя к самовозбуждению). Транзисторы VT1 и VT2 снабжены небольшими радиаторами, корпус которых заземлен. Ра диаторы должны иметь такую площадь, чтобы транзисторы вместе с этими радиаторами при температуре окружающей среды около 20...25°С не прогревались бы более чем до 30...35°С даже при дли тельной работе. Рассмотрим особенности конструктивного исполнения индуктивных элементов реверсивного усилителя. Дроссели L1 и L4 - идентичные. Их индуктивность должна быть не менее 100...200 мкГн. Проще всего изготовить их самостоятельно. Для этого берем ферритовое кольцо К10х6х4 (600...2000 НН) и обматываем его в один слой до заполнения (виток к витку) изолированным проводом диаметра 0,15...0,25 мм. ВЧ-трансформаторы L2 и L5 также идентичны. Их наматывают на ферритовом кольце К16x10x4,5 (или близко к указанному типоразмеру) М2000 НМ-А. Начальная магнитная проницаемость ферритового кольца может лежать в пределах 600...2000, а для подъема АЧХ усилителя в области ВЧ можно использовать кольцо с проницаемостью 20...50. Материал ферритового кольца может быть как токопроводящим (НМ), так и токонепроводящим (НН) ВЧ. Предварительно с помощью надфиля стачивают острые края кольца снаружи и внутри, приближая его форму к форме тора. В этом случае обмотка ВЧ-трансформатора лучше облегает кольцо, и этим достигается некоторое улучшение работы трансформатора. Кроме того, в этом случае обмотка лучше удерживается на кольце, и исключаются спонтанные перемещения витков обмотки по кольцу (намотку производят с некоторым натягом). Следует также учесть, что острые кромки необработанного кольца (особенно если кольцо из токопроводящего феррита марки НМ) могут повредить изоляцию на проводах, что приведет к замы канию между обмотками или витками одной обмотки трансформатора (через проводящее ток кольцо или сразу между проводами). Заметим, что если использовать для изготовления ВЧ- трансформаторов кольца с наружным диаметром 1 см или менее, работа реверсивного усилителя становится менее устойчивой (появляется склонность к самовозбуждению). При изготовлении обмоток ВЧ-трансформатора автор использовал собственную методику, несколько отличную от описанной ранее [4,5]. Чтобы получить обмотки La и Lb , предварительно скручивают между собой в "витую пару" два провода. Для скрутки используют изолированные провода с диаметром 0,15...0,25 мм, выполняя 3...4 qjpsrjh на 1 см длины "витой пары". Далее на предварительно обточенное кольцо наматываем 10 витков "витой пары", распределяя намотку равномерно по кольцу. Получаем обмотки La и Lb. Теперь приступаем к изготовлению обмотки Lc. (обмотки реактивной Х-ООС по ВЧ, значительно улучшающей параметры усилителя). Для этого вначале сматываем два первых витка "витой пары" (La и Lb) с любой стороны кольца и доматываем сверху на эту временно смотанную часть "витой пары" еще один провод аналогичного диаметра. Чтобы этот третий провод (обмотка Lc) плотно держался на "витой паре" из обмоток La и Lb, обвиваем этим третьим проводом сверху "витую пару" в том же самом направлении (винтовом), что и намотанную ранее "витую пару". При этом делаем два оборота провода Lc на 1 см длины "витой пары". Таким образом, некоторая часть длины обмотки ВЧ- трансформатора состоит уже из трех проводов (La, Lb и Lc). Далее восстанавливаем необходимые 10 витков обмотки на кольце. При этом уже два первых витка обмотки кольца содержат скрутку из трех проводов (La, Lb, и Lc) , а остальные восемь - соответственно скрутку только из двух проводов (La Lb). При установке готового ВЧ-трансформатора в У1 или У2 остается только "распушить" скрутки вне кольца и правильно сфазировать обмотки La, Lb и Lc согласно рис.1, на котором начало обмоток обозначено точками, а количество витков в соответствующей обмотке - как число W. Ошибку при взаимной фазировке обмоток La и Lb обычно не допускают. При ошибке же в фазировке Lc возникает сильное самовозбуждение. При установке ВЧ-трансформатора в усилитель все выводы обмоток трансформатора укорачивают до минимально возможной длины. Аналогичные требования предъявляются к длине выводов других деталей усилителя (кроме транзисторов). Наиболее удобно использовать в качестве обмоточных разноцветные провода (например, от телефонного кабеля), что позволяет быстро и без ошибок производить фазировку всех обмоток ВЧ-трансформатора. Дроссели L3 и L6 идентичны. Качество изготовления этих дросселей в основном и определяет устойчивость работы реверсивного усилителя. Дроссели можно изготовить, наматывая изолированным проводом диаметра 0,20...0,25 мм 1 ...2 полных витка (с натягом) на кольцо из феррита 1000НН(НМ) типоразмера К7х4х2. (Окончание следует)