На сьогоднішній день число людей, що використовують для особистої зв’язку СВ діапазон, безперервно збільшується. Для поліпшення якісних характеристик (дальність зв’язку, перешкодостійкість, надійність) лінії зв’язку в цьому діапазоні необхідне застосування ефективних антен і підсилювачів потужності. Як правило, людина, яка придбала СВ-станцію, стає перед дилемою: зробити високоефективну спрямовану антену або обійтися звичайною GP і побудувати (придбати) підсилювач потужності. Незважаючи на загальновідомий вираз “кращий підсилювач – антена”, СВ-діапазон використання високоефективних направлених антен не набуло широкого розповсюдження. Причина полягає в недоцільності використання таких антен для зв’язку. Адже для особистого радіозв’язку використовується виключно поверхневе поширення сигналу (зв’язок земної хвилею), притому ваш кореспондент може знаходитися на будь-якому азимут щодо базової станції. Залишається додати, що на мобільних об’єктах використовуються вертикальні штирові антени. З усього вищесказаного випливає, що для особистої зв’язку найбільше підходить антена з круговою діаграмою спрямованості в горизонтальній площині і з вертикальною поляризацією. Тому СВ-діапазон широкого поширення набули вертикальні вібраторні антени типу GP, 5/8 X, А / 2. Коефіцієнт посилення таких антен, безпосередньо залежний від їх спрямованих властивостей, невеликий і складає 5,14 … 8,05 дБі. Застосування ж направлених антен виправдане лише у випадках постійної радиотрасс, наприклад на лінії зв’язку “будинок-дача” або “місто 1-місто 2” і т.д.

Таким чином, найпростішим методом збільшення дальності впевненою радіозв’язку є збільшення підводиться до антени потужності.

У популярній літературі, в тому числі і на сторінках журналу “Радіоаматор”, було опубліковано чимало різних схем підсилювачів потужності для СВ-діапазону. Як правило, в цих схемах використовуються потужні НВЧ-транзистори, що працюють в режимі класу С. Недоліком підсилювачів, зібраних на таких транзисторах, є їх висока ціна і незадовільна робота в режимі AM і ОЧП (SSB). Також необхідно вживати заходів для усунення паразитної генерації на СВЧ (непрямою ознакою якої може бути сильне нагрівання радіатора, на якому встановлений транзистор, або високий рівень перешкод при перегляді телевізійних програм). До достоїнств можна віднести високий коефіцієнт підсилення, що дозволяє отримати номінальну вихідну потужність (50 … 100 Вт) при подачі на вхід потужності 5 … 10 Вт (таку вихідну потужність має більшість сучасних СВ-радіостанцій).

   

   

Рис. 1. Схема базового підсилювача потужності

На рис. 1 приведена принципова електрична схема базового підсилювача потужності. Так як він розрахований для роботи в стаціонарних умовах, то можливе застосування транзисторів з будь-яким номінальною напругою живлення. Підсилювач виконаний за класичною схемою резонансного посилення і складається з двох транзисторних каскадів. Використовувані в підсилювачі транзистори КТ912А дозволяють отримати вихідну потужність порядку 70 Вт в лінійному режимі. До їх достоїнств можна віднести відсутність дорогоцінних металів, невисоку вартість, високу надійність. Крім того, на кристалі транзистора є діод, який може використовуватися в якості теплочутливі датчика в ланцюзі базового зміщення. Основний недолік – малий коефіцієнт підсилення на частоті 27 МГц компенсується схемотехнічних рішенням: застосуванням двох каскадів посилення замість одного. Необхідна потужність збудження при цьому буде становити 1 … 5 Вт

Застосування комутації режимів “прийом” і “передача”, керованої високочастотним сигналом, дозволяє позбутися від зайвих з’єднувальних проводів, тим більше не всі СВ-радіостанції мають вихід РТТ для комутації зовнішнього підсилювача.

   Розглянемо докладніше роботу підсилювача потужності.

При подачі на вхід XW1 високочастотного сигналу (потужністю 1 … 5 Вт) частину його через дільник напруги R2, R4 детектується детектором огинаючої, зібраним на діоді VD1 КД522. Постійна складова продетектированного сигналу відкриває транзистор VT1 КТ817, що приводить до спрацьовування реле К1, КЗ, комутуючих вхід і вихід підсилювача. Реле К2 призначене для замикання транзисторів ѴТЗ, ѴТ4 підсилювача потужності в режимі прийому. Перемикач SA1 служить для перемикання режимів AM, SSB / ЧС. У режимі передачі вхідний сигнал через узгоджувальний Г-контур L1 *, С5 * поступає на перший каскад підсилювача, зібраний на транзисторі ѴТЗ КТ912А. Для поліпшення стійкості в роботі служить резистор R6. Ланцюг базового зміщення виконана на елементах R7, VD4, VD5 *. Діод VD4 – внутрішній діод транзистора. VD5 * встановлюється при необхідності. З метою отримання хорошої термостабільності каскаду введена послідовна негативний зворотний зв’язок по постійному струму (резистор R9 в ланцюзі емітера ѴТЗ). Далі посилений сигнал через узгоджувальний вихідний і вхідний імпеданс транзисторів ѴТЗ і ѴТ4 посилюється крайовим каскадом на транзисторі ѴТ4 КТ912А. Стабилизатор напруги зсуву для кінцевого каскаду зібраний на транзисторі ѴТ5 КТ817. Діод VD7 – вбудований в транзистор ѴТ4 діод. Установка струму спокою через транзистор ѴТ4 здійснюється підлаштування резистором R16. Функції фільтрації вищих гармонійних складових посиленого сигналу і узгодження вихідного опору транзистора ѴТ4 і опору навантаження (50 Ом) виконує Т-контур, зібраний на елементах L10, L11, С22.

Транзистори обох каскадів підсилення працюють при посиленні частот-но-модульованих (ЧМ) коливань в класі С, а при посиленні амплітудно-модульованих (AM) сигналів і сигналів з однієї бічною смугою (SSB) в класі АВ. В обох режимах (AM, SSB / ЧМ) транзистори замикаються в режимі прийому, подачею нульового потенціалу на бази. Для живлення підсилювача необхідний стабілізований джерело постійного напруги з вихідним напругою 28 В і віддається в навантаження струмом до 5 А.

   Налаштування підсилювача

Для налаштування підсилювача потужності знадобляться наступні вимірювальні прилади й пристрої:

– Мультиметр;

– Осцилограф (з смугою пропускання каналу вертикальної розгортки понад 30 МГц);

– Високочастотний вольтметр або ВЧ вимірювальна головка до мультиметра;

– Еквівалент навантаження опором 50 Ом і розсіюваною потужністю не менше 50 Вт;

– Лабораторний блок живлення з регульованою захистом по струму.

Процес налаштування починають з перевірки правильності монтажу, відсутність замикань елементів і струмоведучих провідників на загальну шину.

Після візуального огляду монтажу приступають до основного етапу налагодження підсилювача. Вийнявши запобіжник FU1, від блоку живлення подають на підсилювач напругу +28 В. Переконуються в наявності стабілізованої напруги +8 В на виході стабілізатора DA1. У режимі прийому напруга на резисторах R8 і R11 повинна складати 0 В. З’єднавши колектор транзистора VT1 із загальним проводом, тим самим переводячи підсилювач в режим передачі, переконуються у спрацьовуванні реле К1 … КЗ. При перемиканні SA1 має спрацьовувати реле К2, при цьому в положенні SA1, відповідному режимові “ЧС”, напруга на резисторах R8, R11 повинна складати 0 В, а в положенні “AM, SSB” – 0,5 … 1,0 В. Прибравши перемичку, що сполучає колектор VT1 з землею, встановлюють запобіжник FU1. У режимі прийому і в режимі “ЧС” при передачі в відсутність сигналу збудження струм спокою транзисторів ѴТЗ і VT4 повинен бути близько 0 мА. Потім, перевівши підсилювач в режим передачі (з’єднавши колектор ѴТ1 із загальною шиною) і встановивши перемикач SA1 в положення “AM, SSB”, підбором опору резистора R7 * виставляють струм через транзистор ѴТЗ порядку 200 … 250 мА. При цьому немає необхідності включати в ланцюг емітера транзистора амперметр. При струмі 200 … 250 мА напруга на резисторі R4 буде становити 0,54 … 0,675 В. Діод VD5 КД522 встановлюють в разі неможливості одержання необхідного струму спокою ѴТЗ. Аналогічно виставляється початковий струм через транзистор ѴТ4 кінцевого каскаду. При цьому вимірювальний прилад найкраще включити в колекторних ланцюг, так як при його включенні в ланцюг емітера на внутрішньому опорі приладу може виникнути падіння напруги, порівнянне з напругою зміщення, що призведе до неправильного встановлення струму спокою. Початковий струм через транзистор ѴТ4 повинен складати 250 … 350 мА. Його встановлюють у зазначених межах зміною опору підлаштований резистора R16 і при необхідності установкою діода VD6 *.

Після виставлення режимів роботи транзисторів по постійному струму переходять до етапу високочастотної наладки підсилювального тракту. Перед подачею напруги збудження до вихідного роз’єму XW2 необхідно підключити еквівалент навантаження опором 50 Ом. Потім, подавши через вимірювач КСХН на вхід XW1 підсилювача потужність збудження порядку 1 … 5 Вт, налаштовують вхідні погоджує ланцюг L1 *, С5 * по мінімуму КСХН. Допустимим є значення КСХН 1 … 2. Бажано при проведенні даного етапу налаштування контролювати величину споживаного струму. Далі налаштовують Г-контур L6, С14 до отримання максимального струму через VT4. Вихідний Т-контур налаштовують по максимуму ВЧ-напруги в навантаженні. При цьому необхідно контролювати форму сигналу за допомогою осцилографа. Котушка L11 * визначає величину зв’язку з навантаженням, a L10 * налаштовує контур в резонанс. Для полегшення налаштування вихідного контуру замість постійного конденсатора С22 * можна включити кокденсатор пе ремінною ємності. При правильній налаштуванні узгоджуючих контурів підсилювача досягається максимальний коефіцієнт посилення і ККД, який в режимі “ЧС” повинен складати не менше 60%, а в режимі “AM, SSB” – не менше 45%. При роботі в режимі “AM, SSB” необхідно підібрати значення номіналів елементів R1 *, С1 * до отримання надійного спрацьовування комутації підсилювача.

Якщо в розпорядженні радіоаматора немає високочастотного вольтметра, то можна рекомендувати схему виносної високочастотної головки, яка підключається до будь вольтметру постійної напруги. Схема головки показана на рис. 2. Номінал резистора R1 розрахований виходячи із забезпечення індикації на шкалі мультиметра діючого значення вимірюваної напруги. При цьому значення внутрішнього опору мультиметра Rвнутр було взято стандартним (10 МОм). При іншій величині внутрішнього опору вимірювального приладу значення номіналу резистора R * слід перерахувати за формулою:

   

При використанні типів діодів, зазначених на схемі за допомогою даної високочастотної головки, можна вимірювати напругу частотою до 100 МГц. При налаштуванні описуваного в цій статті підсилювача потужності можна обмежитися застосуванням двох послідовно включених діодів типу Д9. У будь-якому випадку зібрану ВЧ-головку необхідно відкалібрувати за допомогою еталонного приладу.

   

Рис. 2. Схема головки

   Конструкція

Підсилювач зібраний на одній платі з однобічного фольгованого склотекстоліти. З’єднання елементів між собою здійснюється на “п’ята”, вирізаних різаком на поверхні плати. При компонуванні елементів необхідно забезпечити максимально можливу площу земляний шини. Плата встановлена ​​над радіатором, на якому кріпляться потужні транзистори попереднього і кінцевого каскаду. Вхідний і вихідний високочастотні роз’єми встановлені з різних сторін друкованої плати. При цьому розташування елементів підсилювача виходить скомпонував “в лінійку”.

Розташування контурних котушок індуктивності та дроселів повинно виключати взаємний вплив один на одного (бажано використовувати ортогональне розташування котушок).

   Деталі

Котушка L1 містить 2,5 витка проводу ПЕВ-2 січня мм на оправці 0 10 мм.

Котушки L4, L9 містять по 43 витка проводу ПЕВ-2 Січень мм на оправці 0 8 мм.

Котушка L6 містить 1 виток дроту ПЕВ-2 0 1,5 мм на оправці 0 10 мм.

Котушка L10 містить 9 витків з кроком 1 мм ПЕВ-2 0 1,5 мм на оправці 010 мм.

Котушка L11 містить 12 витків дроту ПЕВ-2 0 1,5 мм на оправці 0 10 мм.

Автор статті – С. Гаврилюк.

Стаття опублікована в Pл, № № 11 … 12,2001 р.