Двухтональный генератор – простейший инструмент для проверки линейности усилителя мощности.
Я очень часто работаю в эфире, в основном на “элитном” диапазоне 20 метров и порой становится обидно и стыдно за наших радиолюбителей “высоких категорий” с явно ненастроенными усилителями мощности, хриплыми, искаженными голосами, широкополосными сигналами, сплеттерами и прочими атрибутами неряшливости радиолюбителя. Такие сигналы пригодны разве что для передачи срочных сообщений жене по телефону, и то, чтобы никто не слышал такое “качество” сигнала.
Не только меня возмущает и “широкая полоса”, которая почему-то считается признаком мощного усилителя. Это - признак ненастроенного или перекачанного усилителя мощности, и сам такой сигнал говорит о технической грамотности своего хозяина, о его радиолюбительском уровне. Стыдно становится потому, что радио не имеет границ и такие сигналы слышны на всех континентах, создавая впечатление о “рашен хоме мейд амплифайер”.
Между тем, проверка линейности усилителя это не настолько сложное дело и занимает при правильном подходе к ней совсем немного времени.
Для начала запомните основные правила использования дополнительного усилителя мощности в режиме SSB:
Первое правило.
Усилитель можно использовать тогда и только тогда, когда ваш трансивер хорошо отлажен и его сигнал чист, не имеет искажений и внеполосных излучений.
Усилитель мощности НИКОГДА НЕ УЛУЧШАЛ сигнал с трансивера, он только в равной степени усиливает и сам сигнал и созданные трансивером искажения, внося дополнительные, пусть даже малые, искажения и внеполосные излучения. Что случается, когда к плохому трансиверу подключают даже хороший, фирменный усилитель, надеюсь, в эфире слышали многие.
Второе правило.
Усилитель мощности должен всегда работать в режиме линейного усиления сигнала.
При подключении даже к хорошему трансиверу, например FT-1000MP, ненастроенного усилителя мощности вы вынуждены будете выслушивать упреки в свой адрес и в адрес создателей такого прекрасного аппарата. Все ваши материальные затраты вызовут в лучшем случае усмешки и непонимание, в худшем – откровенное издевательство.
Третье правило.
Усилитель всегда должен быть хорошо согласован с трансивером и антенной.
При переходе на другую антенну или на другой диапазон проверьте качество согласования усилителя с трансивером и особенно с антенной, поскольку в большей части случаев искажения и “подвозбуды” возникают при неправильном согласовании усилителя с антенной.
Четвертое, основное, правило.
Плохому сигналу - не место в эфире.
Если вы получили нарекания на качество сигнала, немедленно прекратите работу в эфире и приступайте к проверке и настройке трансивера и(или) усилителя мощности. Не портите праздник общения в эфире себе и своим коллегам.
А теперь о настройке:
Настройка трансиверов описывается каждым автором самодельного аппарата или в инструкции по эксплуатации, а о способе проверки усилителя на линейность с помощью двухтональных генераторов, которые должны быть (согласно Инструкции) у каждого, имеющего позывной, радиолюбителя постараюсь рассказать подробно. Схемы двухтональных генераторов довольно часто публиковались в журнале “Радио” (N8 1987 год), в другой популярной, поэтому останавливаться на них не буду.
Принцип использования двухтонального генератора основан на свойстве двух сигналов при смешивании между собой создавать третий, амплитуда огибающей которого изменяется от нуля до максимума. Подавая такой сигнал на микрофонный вход трансивера мы на выходе получим ВЧ сигнал с огибающей, которая также изменяется от нуля до максимума.
Прежде чем начать проверять усилитель – внимательно прочтите методику проверки и постарайтесь понять “физику процесса”. Для проверки подключают двухтональный генератор к микрофонному входу трансивера и устанавливают максимальный эффективный уровень амплитуды генератора таким же как и максимальная эффективная амплитуда сигнала с микрофона. К выходу трансивера (усилителя, соединенного с трансивером) подключают эквивалент нагрузки, сопротивление которого должно точно соответствовать паспортному значению выходного сопротивления трансивера или усилителя.
Параллельно эквиваленту подключают осциллограф. Осциллограф можно использовать любой, имеющий полосу рабочих частот не ниже той на которой вы будете делать проверку линейности. В случае использования низкочастотного осциллографа возможно подключение выхода трансивера(усилителя) нагруженного на эквивалент непосредственно к пластинам вертикального отклонения осциллографической трубки( обычно выведены на задней крышке осциллографа)
Можно использовать и контрольный приемник, к выходу которого необходимо также подключить низкочастотный осциллограф или компьютер с загруженной программой осциллографа. Важно, чтобы приемный тракт при этом был линеен, а АРУ – выключена.
Включив трансивер на передачу, на экране осциллографа мы увидим сигнал, форма которого будет соответствовать правильности настройки (степени линейности) усилителя.
Рассмотрим случай линейного усиления сигнала. Обратим внимание на рисунок.
Синусоида под графиком – это входной сигнал усилителя мощности. Синусоида в правой части графика – выходной сигнал усилителя мощности, в точности повторяющий сигнал на входе, но больший по амплитуде(усиленный). Наклонная кривая на графике – анодно-сеточная характеристика, показывающая характер изменения анодного тока в зависимости от напряжения на управляющей сетке лампы. Как видно из графика усиления сигнала осуществляется на совершенно линейном участке анодно-сеточной характеристики.
Справа на рисунке, изображен вид экрана осциллографа, соответствующий данному режиму. (Если подходить строго, такой режим называется режимом класса “А” и редко применяется в усилителях, но для понимания “физики” процесса линейного усиления сигнала и вида осциллограмм в каждом конкретном случае лучше придерживаться именно такого подхода.)
Соответственно на экране осциллографа мы будем видеть сигнал со строго синусоидальной огибающей, без искажений формы синусоиды. Отсутствие искажений говорит о очень высокой линейности всего передающего тракта и такой трансивер с усилителем можно “выпускать в эфир”. Такой сигнал в эфире красив и мелодичен и о нем часто говорят: “Слышно, как по телевизору” И тем не менее, проверьте усилитель на запас усиления по мощности:
Попробуйте увеличивать уровень выходного сигнала трансивера до появления ограничения сигнала снизу или сверху.
При появлении ограничений подкорректируйте ток лампы или транзисторов как описано ниже и снова повышайте уровень раскачки. В правильно настроенном усилителе ограничение сигнала “снизу” и “сверху” должны наступать одновременно.
Этот уровень возбуждения и будет тем уровнем сигнала возбуждения, который принято считать максимальным при идеальной линейности, никогда не превышайте его и сигнал вашего трансивера и усилителя будут радовать слух ваших коллег по эфиру, мало того, и выходная мощность в этом случае также будет максимальна.
Следует заметить, что при настройке усилителя с использованием двухтонального генератора средняя мощность вашего усилителя будет гораздо больше средней мощности усилителя при работе в режиме SSB. Это следует помнить и не пугаться от слишком сильного разогрева ламп в режиме настройки, но настройку все же проводить быстро, не допуская их перегрева. При переходе в режим SSB нагрев ламп будет существенно меньше. Однако пиковый уровень выходного SSB сигнала не должен превышать максимальное значение, полученное в результате проверки на линейность.
Почему это происходит – описано в статье “рассуждения о мощности”. Рассмотрим другие случаи, когда выходной сигнал искажен.
Режим усиления с ограничением “снизу”.
На экране осциллографа наблюдается отсутствие сигнала с выхода усилителя при малых уровнях сигнала на входе. Это первый признак того, что мало смещение лампы(или транзисторов) в усилителе мощности. В эфире такой сигнал звучит с хрипотцой и если говорить тихо или далеко от микрофона, он теряется или “прорывается” в виде хрипящего сигнала.
Для устранения этого недостатка достаточно немного увеличить начальный ток лампы (или транзисторов) в усилителе мощности. Увеличение “раскачки” ничего не дает в этом случае, кроме расширения спектра сигнала.
Если в случае повышения начального тока лампа или транзисторы греются больше положенного даже без сигнала на входе – проверьте соответствие напряжений на электродах лампы или транзистора и их токов паспортным данным.
Если все напряжения и токи установлены в соответствии с паспортными данными, а лампы или транзисторы греются сильно - необходимо:
Режим усиления с ограничением “сверху”
На экране осциллографа наблюдается почти правильная синусоида с плоской вершиной. Это признак того, что начальный ток лампы выбран слишком большим, или слишком велика связь усилителя с нагрузкой. Если у вас усилитель имеет П-контур, попробуйте “вывести” антенный конденсатор или снижайте ток покоя лампы или транзисторов.
Очень часто признаком такого режима является сильный разогрев лампы или транзисторов и без сигнала на входе усилителя. Поэтому снова проверьте все режимы работы лампы или транзистора и приведите их в норму. В эфире такой сигнал слышен как “плотный”, но широкий по спектру, имеет длинный шлейф спектральных составляющих(сплеттеры). Довольно часто заметны искажения на пиках сигнала.
Режим перекачки сигнала.
Этот режим может быть присущ усилителю и с хорошей линейностью, но слишком большим уровнем входного сигнала.
На экране это видно как комбинация осциллограмм из режима ограничения “снизу” и режима ограничения “сверху”. Для ликвидации этого просто снижайте мощность сигнала с трансивера или уровень DSB. Если один из видов ограничения исчезнет раньше другого, подкорректируйте начальный ток лампы (транзисторов). Перекачанному режиму присуща широкая полоса, занимаемая сигналом в эфире, слишком большая “плотность” сигнала и искажения на пиках сигнала. Таким образом основные неприятности и вызывающие их причины вам теперь известны.
Теперь с использованием этой же методики можно приступать к практической проверке ……трансивера. Именно трансивера, то есть его передающего тракта, поскольку таково правило N1, без хорошего исходного сигнала приступать к проверке усилителя мощности нельзя. В случае, если на выходе трансивера наблюдается искаженная форма сигнала, проверьте весь передающий тракт, от микрофона до выхода покаскадно. Найдя каскад, после которого имеются искажения, устраните их, и только потом проверяйте следующий каскад.
Добившись линейности передающего тракта трансивера, можно приступать к реализации правила N2, но только при настройке на эквивалент! И только добившись хорошей линейности усилителя при работе на эквивалент - приступайте к реализации правила N3.
Это можно делать только в то время и на тех диапазонах, когда вы не будете создавать помех другим любителям. Для НЧ диапазонов это полдень, для ВЧ диапазонов – ночное время. Ну, а если вам не хочется знать, как настроен ваш усилитель, или лень собирать двухтональный генератор и проводить исследования, соблюдайте хотя бы Четвертое правило. Надеюсь, до этого не дойдет.
Дальних вам связей.
Н.Филенко (UA9XBI), ua9xbi@online.ru
 |
| Глас народа |
|
03.06.2010 18:27 ... -- 03.06.2010 18:27 ... -- 03.06.2010 18:27 ... -- |
| Сопровождение инвестиционных проектов https://www.ricom.ru/. |
