Коротковолновый усилитель мощности с антенным тюнером

Предлагаемый усилитель мощности выполнен на металлокерамическом тетроде с принудительным воздушным охлаждением ГУ-91Б и позволяет при входной мощности 18Вт получить в нагрузке 1кВт без тока управляющей сетки. Усилитель построен по схеме с общим катодом. Применение динамического стабилизатора напряжения управляющей сетки позволяет снизить ток покоя лампы до 100мА (в классическом случае 500мА), чем значительно улучшается энергетический и тепловой режим работы лампы. Защита от перегрузок, которая основывается на измерении тока экранной сетки, позволяет в большинстве случаев сберечь дорогостоящую лампу и получить минимальный материальный ущерб после аварийных ситуаций. Применяемый в комплекте с усилителем мощный антенный тюнер позволяет согласовывать усилитель с различными, как симметричными, так и несимметричными нагрузками, входное сопротивление которых значительно отличается от 50Ом. Пять измерительных приборов дают возможность максимально контролировать режим работы лампы и состояние антенного хозяйства: ток управляющей сетки, ток экранной сетки, ток анода, выходная мощность и КСВ в нагрузке. Применение быстродействующих вакуумных реле в цепях «прием-передача» позволяет обеспечить режим QSK.

Схема усилителя и стабилизатора напряжения управляющей сетки приведена на Рис.1. Входной сигнал через контакты входного реле К1, ФНЧ, конденсатор связи С8 и антипаразитные резисторы R1R2 подается на управляющую сетку лампы . Сюда же, через трансформатор ТА2, подается напряжение смещения, изменяющееся в зависимости от уровня входного ВЧ сигнала. С помощью измерительного прибора РА3 контролируется ток управляющей сетки. Стабилизированное напряжение +300В подается на экранную сетку только в режиме передачи(реле К4). В режиме приема экранная сетка заземлена. С15-это конструктивная емкость встроенная в панельку лампы, R9-резистор утечки, R10-варистор, замыкающий цепь сетки на землю, в случае повышения напряжения на сетке до 320В. В этом случае перегорает предохранитель FU1. Ток экранной сетки измеряется прибором РА2 с нулем посередине. Катод лампы соединяется с корпусом через безиндукционные токоограничивающие резисторы R6R7R8, на которых измеряется величина анодного тока лампы с помощью прибора РА1.

Усиленный ВЧ сигнал выделяется в анодной цепи с помощью П-контура L1L2C1C2. По известным причинам предпочтение было отдано П-контуру с последовательным питанием анодной цепи лампы. Коммутация контура осуществляется с помощью вакуумных замыкателей типа В2В. Диоды VD16-VD20 обеспечивают закорачивание неработающей части катушки П-контура. Вращение роторов вакуумных конденсаторов С1 и С2 осуществляется с помощью электродвигателей М1 и М2 снабженных редукторами. Управление осуществляется кнопками К1, К2, К3 и К4. В антенной цепи посредством трансформатора ТА1 происходит измерение выходной мощности усилителя с помощью измерительного прибора PV1.

Электронный ключ на транзисторе VT1 обеспечивает формирование напряжения +24VTX, управляющее переходом «прием-передача». Управление осуществляется через разъем TX GND, который имеется в большинстве трансиверов, либо непосредственно педалью через разъем XS1. При необходимости можно подключить цепь ALC через соответствующий разъем. Ток покоя лампы устанавливается резистором R25 и может быть в пределах 40-100мА в зависимости от экземпляра лампы.

Ориентировочные значения индуктивности катушки П-контура: 24-28мГц………..0.5мкГ; 18-21мГц………0.75мкГ; 14мГц……..1.3мкГ; 10мГц…….1.8мкГ; 7мГц……2.6мкГ; 3.5мГц……5.2мкГ; 1.8мГц……11.5мкГ.

Схема блока питания приведена на Рис.2. Питание усилителя осуществляется от сети ~220В при токе до 15А. Питание на блок подается через сетевой фильтр TV1C1C2C3C4. Кнопкой SA1 включается вентилятор BL1, который обеспечивает подачу 100 куб. м воздуха в час в «ножку» лампы. Кнопкой SA2 подается сетевое напряжение на первичную обмотку силового трансформатора через контакты реле К1. В этом случае подается напряжение накала на лампу и запускаются все выпрямители. После прогрева накала, кнопкой SA3 подается анодное напряжение на лампу. Для этого, сформированное ключом на транзисторе VT4 напряжение +24VX, подается на обмотку реле К2. Вентилятор BL2 обеспечивает вытяжку нагретого воздуха со стороны анода лампы, а BL2-с отсека блока питания. Узел на оптопаре DA4 и транзисторахVT2-VT4 обеспечивает отключение высокого напряжения в аварийных ситуациях, т.е. при превышении установленного резистором R31 порога срабатывания защиты. При этом на передней панели зажигается светодиод «АВАРИЯ» и усилитель на передачу не работает. Нажатием кнопки «СБРОС» система устанавливается в исходное состояние после устранения причины аварийной ситуации.

Схема антенного тюнера приведена на Рис.3 и особенностей не имеет. На входе тюнера установлен КСВ-метр с применением двухстрелочного прибора от серийного КСВ-метра типа SX-20 с соответствующей доработкой измерительной схемы на мощность до 2кВт. Вакуумные конденсаторы С1 и С2 типа , катушка L от согласующего устройства Р-140М, вращение которых обеспечивается электродвигателями снабженными редукторами.

Источник питания двигателей собран на трансформаторе ТА4 и включается в сеть через компъютерный сетевой фильтр, который на схеме не показан. С помощью двухгалетного переключателя выбирается режим работы тюнера:

• -«50R»-к выходу усилителя подключается безиндукционный резистор 50Ом мощностью 200Вт. Поскольку мощность резистора значительно меньше выходной мощности усилителя, работа в этом положении может быть только кратковременной- до 1мин.
• -«Обход»-в этом положении тюнер отключен, работает только КСВ-метр.
• -«Несимм.»-тюнер позволяет настраивать по минимальному КСВ несимметричные антенны питающиеся по коаксиальному кабелю.
• -«Симм»- тюнер позволяет настраивать по минимальному КСВ симметричные антенны питающиеся по двухпроводной линии.

Конструкция усилителя и тюнера показана на фотографиях.

Учитывая критику некоторых читателей о построении мною и Георгием (UA6CL) неправильных анодных колебательных систем, которые «наносят вред радиолюбительству» были проведены практические испытания трех вариантов построения выходного контура усилителя при мощности 1кВт.

• Упрощенный выходной контур с последовательным питанием анодной цепи.
• Обычный П-контур с последовательным питанием анодной цепи.
• Обычный П-контур с последовательным питанием анодной цепи с антенным тюнером на выходе усилителя.

Диапазоны, на которых проводились испытания: 20м, 40м , 80м и 160м . Условия работы радиостанции: трансивер KENWOOD TS-140S, усилитель на ГУ-91Б, антенна INVERTED V.

Условия работы в точках приема:

• первая точка приема располагалась на расстоянии 1км от испытуемой радиостанции. Использовался трансивер ICOM-756PRO2 с антенной диполь;
• вторая точка приема располагалась на расстоянии 50км от испытуемой радиостанции. Использовался трансивер KENWOOD TS-2000 с антенной R7.

Результат: ни в одном из трех вариантов построения колебательной системы усилителя мощности, излучения на гармониках обнаружено не было. Высокой чистоты эксперимента гарантировать нельзя, поскольку примененная в данном случае техника не является измерительной.

А.Каракоця (UR5CX)
тел. дом. 8-0472-66-16-27
тел. моб. +38-097-124-65-91
E-mail: ur5cx(at)uch.net