Усилитель мощности переносного трансивера
При конструировании малогабаритного, переносного трансивера не маловажное значение имеет его потребляемый от источника питания ток и, как результат, ограниченная выходная мощность. Как известно, лишняя выходная мощность никого не обременяет, однако таскать за собой тяжёлый свинцовый аккумулятор не всегда приятно, а вот работая на стоянке из автомобиля и разрядить его аккумулятор, увлёкшись QSO, вполне реально. На основе моего опыта работы в полевых условиях QRP мощностью, а так же 100 Вт, я пришёл к определённым заключениям, которыми хочу поделиться с вами.
Вообще получается замкнутый круг: используя простую антенну – необходима максимальная выходная мощность передатчика, такая мощность требует соответствующего источника питания. Для малой (экономичной) выходной мощности, устраивающей по весу применяемых аккумуляторов - необходима направленная антенна, либо остаётся довольствоваться ближними радиосвязями и т.д. Поэтому возникает естественный вопрос: «В чём проиграть выиграв?»
Суть моего решения такова:
- максимально потребляемый ток при передаче должен быть не более 3А. Сейчас без проблем можно приобрести герметичный аккумулятор компьютерных UPS 12V 12(7)А.
- при 20Ваттах выходной мощности и использовании простых, полноразмерных, настроенных, диапазонных антенн типа «вертикальный вибратор» и «In.V» этой мощности вполне достаточно для успешной работы в режиме SSB с корреспондентами стран СНГ, а режим CW позволит проводить связи с DX.
Преимущество режима PSK для мобильной радиостанции - вообще трудно переоценить. Именно это обстоятельство заставило меня разработать для малогабаритного трансивера широкополосный, линейный усилитель мощности.
Схема представляет собой три широкополосных усилительных каскада на отечественных 12-вольтовых транзисторах. Каскад на VT1, за счёт включения транзистора по схеме ОБ, обеспечивает низкое входное сопротивление и устойчивое усиление.
Оконечный каскад на VT3 для обеспечения линейного усиления выполнен с температурной коррекцией рабочей точки диодом VD1. Цепочка из диода VD2 и стабилитрона VD3 предохраняет от пробоя коллекторный переход из-за превышения на нём напряжения при случайных антеннах. Барьерная ёмкость p-n перехода VD2, включенная последовательно, уменьшает шунтирование коллектора VT3 на высоких частотах.
Для реализации поставленной задачи применять двухтактный выходной каскад, на мой взгляд, не оправдано по причине использования передатчика в полевых условиях, а так же с трудностями покаскадного согласования и подбором транзисторной пары, что в значительной степени усложняет задачу. Безусловно, включение на 50-омном выходе усилителя фильтра нижних частот в нужной степени решит проблему подавления побочного излучения.
Применение согласующего устройства (антенного тюнера), при работе только на одном диапазоне или на отдельную антенну, совсем не обязательно, если КСВ антенны соответствует норме.
Неравномерность усиления в полосе частот, как у всех широкополосных устройств имеет место быть и выглядит у этого усилителя, как выходная мощность по частотам:
- 0,7мГц - 10Вт
- 1мГц - 15Вт
- 1,8мГц - 18Вт
- 3мГц - 20Вт
- 7мГц - 22Вт
- 10мГц - 22Вт
- 14мГц - 20Вт
- 18мГц - 19Вт
- 20мГц - 18Вт
- 24мГц - 15Вт
- 27мГц - 13Вт
- 29мГц - 12Вт
- 35мГц - 10Вт
Если применить систему электронного поддержания уровня выходной мощности (ALC), то можно выровнять амплитудно-частотную характеристику усилителя. При этом дополнительно обеспечивается защита выходного каскада от пиковых уровней входного сигнала.
Приведённая ниже схема регулирования состоит их двух узлов:
- датчик сигнала регулирования, располагается непосредственно на выходе усилителя и подключается после ФНЧ;
- регулирующий транзистор, располагается возле транзистора КТ610 усилителя и соединяется с узлом-датчиком экранированным проводом.
Регулировкой переменным резистором R2 устанавливается ограничение выходной мощности до уровня минимального его значения на АЧХ (обычно на высокой частоте). Таким образом выходная мощность никогда не превысит уровня установленного ALC номинала.
Тем не менее, даже без узла ALC надёжность усилителя испытывалась жестоко: короткое замыкание и обрыв нагрузки при напряжении питания от 10 до15Вольт, несколько суток оставлялся включённым с ВЧ генератором и т.п. Отказов – нет.
От конструкции одинаковых широкополосных трансформаторов T2 и T3 зависят частотно-усилительные свойства схемы выше 20мГц. Обмотки этих ШПТ выполнены из коаксиального серебряного монтажного кабеля диаметром 2мм, в количестве - 2 витка, наматываются на ферритовых «биноклях» от «усов» настольной ТВ антенны. Оплётка и центральная жила соединяются последовательно, как отвод схемы.
Трансформатор T1 на ферритовом ВЧ кольце диаметром 10мм, содержит 8 витков намотанных в два, предварительно слегка скрученных, провода марки ПЭВ-0,35. Дроссель L2 в схеме усилителя должен пропускать ток до 3А.
Диод VD1 в схеме усилителя располагается (прижимается, приклеивается) для теплового контакта непосредственно на радиаторе VT3. В качестве его подойдёт любой кремниевый выпрямительный диод в пластмассовом корпусе с напряжением 0,71В. На транзистор VT1 навинчивается радиатор в виде гайки.
Транзисторы VT2, VT3 вворачиваются в общий радиатор, а выводы распаиваются непосредственно на печатную плату через отверстия по размеру корпуса транзисторов, т.к. печатная плата расположена непосредственно над ними.
Настройка схемы широкополосного усилителя мощности не требуется.
Линейность такого усилителя сравнивалась с блоком-платой двухтактного усилителя промышленной радиостанции «Ангара» путём подачи на вход испытательного АМ сигнала от ГСС и просмотром линейности усиленного осциллографом на эквиваленте нагрузки. Линейность самодельного - однозначно выше.
Практическое использование усилителя в эфире, за счёт небольшого потребления тока от источника питания, позволяет коммутировать RX/TX по питанию всю схему целиком. При работе PSK с ноутбука на 20-метровом диапазоне и антенне вертикал 6,3м, установленной на земле возле озера «Боровое», при полной мощности 20Вт на выходе, отвечали все кого видно, при этом проблем с излучаемым сигналом корреспондентами не отмечалось.
Борис Попов (UN7CI) un7ci@mail.ru
г. Петропавловск, Казахстан
| Проведение корпоратива в Подмосковье https://horseka.ru/korporativ-v-podmoskove/. |