Ю.ДАЙЛИДОВ, EW2AAA,г.Слуцк. E-mail: EW2AAA@tut.by

                                                            Усилитель мощности на диапазон 2 м

Зпоха радиоламп закончилась...

Практически везде они вытесне­ны полупроводниковыми приборами. Этот факт уже никто не оспаривает. Утихли споры о достоинствах и недо­статках ламп и полупроводников. Меж­ду тем, существует целая область, где лампы составляют достойную конку­ренцию транзисторам и, по-видимому, не скоро станут историей. Конечно же, речь идет об усилителях мощности.

В предлагаемом вниманию читателей ламповом усилителе УКВ-диапазона ис­пользуется выходной каскад на лампе ГУ-29. При максимальной развиваемой мощности 60 Вт в режиме FM (входная мощность—0,3 Вт), усилитель представ­ляет собой неплохой образец по крите­рию затраты-качество-окупаемость. Уси­литель эксплуатируется 5 лет и хорошо зарекомендовал себя в работе. Это на­дежное и эргономичное устройство с почти дистанционным управлением. В нем применяются широко распростра­ненные детали, и он практически не нуж­дается в настройке, включая согласова­ние со стандартным (50 или 75 Ом) фи­дером. Подобное устройство можно из­готовить даже в сельской глубинке. Ведь несмотря на глобальное покрытие сото­вой связью, УКВ-диапазоны по-прежне­му нужно осваивать.

 

Первый каскад усилителя ("драйвер") на лампе VL1 выполнен на ВЧ-тетроде 6Э5П с большой крутизной характерис­тики и повышенной выходной мощнос­тью. На входе каскада включена согла­сованная нагрузка (резистор R1) для ка­беля, соединяющего трансвертер с уси­лителем. На управляющую сетку лампы подается напряжение смещения, которое регулируется с помощью подстроечного резистора R4. Такое решение позволяет оптимизировать характеристики драйве­ра и усилителя в целом.

Нагрузка драйвера — контур L1-C5. Противофазные сигналы с этого конту­ра подаются на сетки лампы VL2 выход­ного каскада, собранного по двухтактной схеме на двойном тетроде ГУ-29. Спектр выходного сигнала в такой схеме имеет малый уровень четных гармоник. Кроме того, двухтактный выходной каскад ха­рактеризуется большим КПД.

Поскольку лампа VL2, если так можно выразиться, симметрична, то с ней хо­рошо согласуется симметричный анод­ный контур, состоящий из катушки L2, дифференциального конденсатора пере­менной емкости С18, а также конденса­торов С16, С17, С19 и С20. Применение этих конденсаторов было вызвано необ­ходимостью уменьшить емкость С18, т.к. лампа ГУ-29 имеет большую выходную емкость. Она затрудняла реализацию ко­лебательного контура с приемлемыми параметрами на сравнительно высокой частоте. По ВЧ анодная катушка имеет среднюю точку нулевого потенциала. В эту точку через развязывающий дрос­сель Др4 подается анод­ное напряжение. Сред­няя точка катушки не блокируется конденсато­ром на общий провод, т.к., вследствие некото­рой асимметрии схемы, точно определить эту точку очень трудно, и ус­тановка конденсатора создала бы два взаимно расстроенных контура. Такое решение ухудшило бы работу каскада.

С симметричным анод­ным контуром связана несимметричная катуш­ка связи L3, которая на­гружена на фидер. Со­гласование с фидером осуществляется подстроечным конденсатором С21. Для удобства он

включен в "холодный" конец катушки.

Режим работы выходного каскада определяется напря­жением смещения на управля­ющих сетках лампы. В режи­ме ожидания лампа заперта напряжением -65 В, которое подается с блока питания че­рез развязывающие фильтры Др2-С13, ДрЗ-С12 и резисторы R11, R12. Переключение кас­када в режим усиления осуще­ствляется при помощи бескон­тактных ключей на транзисто­рах VT1 и VT2. В режиме при­ема на базу VT1 через R7 по­дано отрицательное отпирающее напря­жение от источника -65 В. Транзистор VT1 открыт, a VT2 закрыт. При подаче сигнала "ТХ" (+12 В) их состояния меняются на противоположные, катод VD1 соединяет­ся с общим проводом, и напряжение на управляющих сетках VL2 снижается до - 22 В. При выбранном анодном напряже­нии (+750 В) и напряжении на экранной сетке +225 В такой режим соответствует режиму В работы лампы. Напряжение на экранной сетке стабилизировано при по­мощи стабилитронов VD3—VD6 для по­вышения линейности усилителя в режи­ме SSB. Измерение тока анода осуществ­ляется прибором ИП1. Ток измеряется косвенно — по падению напряжения на резисторе R13 в цепи катода. Выбранная схема включения измерительного прибо­ра электробезопасна и надежна. При необходимости можно исключить R14 и подобрать сопротивление R13 так, что оно будет служить шунтом для измерительного прибора. В этом случае прибор будет показывать реаль­ный ток, текущий через лампу.

К выходу усилителя подключен де­тектор выходного напряжения на дио­дах VD20 и VD21. Стрелочный прибор, который отображает уровень выходно­го напряжения, находится в блоке трансвертера. Сигнал с детектора по­дается на прибор по многожильному кабелю совместно с сигналами пере­ключения RX/TX и выбора антенн.

В усилитель встроен простой антенный коммутатор на реле К4, т.к. в авторском варианте УКВ-антенна (спиральная, 3 витка) также используется для работы с приемником на диапазон 137 МГц. Пере­ключается реле по сигналу из блока трансвертера, где для этого были предус­мотрены кнопки и транзисторные ключи. Там же находится источник +24 В.

В связи с тем, что для работы на ди­апазоне 2 м используется трансвертер, который работает с базовым трансивером, при работе на KB необходимо "обойти" и трансвертер, и усилитель. Реализовано это при помощи репе КЗ. Для дистанционного включения усили­теля используется реле К5.

Блок питания имеет единственную осо­бенность: для получения анодного напря­жения в нем используются три включен­ных последовательно выпрямителя на ди­одах VD8...VD19. Это позволяет легко

подобрать напряжение питания выходно­го каскада и драйвера и, в то же время, избавиться от сильно греющихся гасящих резисторов. Для выпрямителей на 250 В не составит труда приобрести диоды (хотя это не проблема) и конденсаторы для фильтра. Целесообразно использо­вать три "телевизионных" конденсатора, и не искать дефицитный и дорогостоящий конденсатор емкостью 30 — 50 мкФ на рабочее напряжение 1000 В.

На задней панели усилителя распо­ложены три гнезда и перемычка, позво­ляющие переключить усилитель в ре­жим пониженной мощности. Примене­ние тумблера в высоковольтных цепях вряд ли было бы оправдано. Резисто­ры R16...R19 предназначены для "са­моразряда" электролитических конден­саторов. Резистор R15 обеспечивает защиту при "простреле" лампы, хотя при выбранном анодном напряжении и примененной лампе ГУ-29 такое собы­тие практически нереально.

Конструкция и компоновка усилителя приведены в коллаже на второй страни­це обложки. Большую часть корпуса за­нимает блок питания. Компонов­ка деталей собственно усилите­ля определялась шестеренчаты­ми парами передачи вращения под углом 90° для настройки С18 ("Резонанс") и регулировки свя­зи между катушками выходного каскада. Принцип работы после­дней — раздвигание катушек при помощи механизма "винт- гайка". Но вышеуказанная регу­лировка, наверное, была бы по­лезна при использовании раз­личных антенн или в широком диапазоне частот. В стационар­ных условиях и при использова­нии одной антенны необходи­мость в ней не возникает. Опти­мальную связь подбирают при настройке усилителя по макси­мальной мощности. Катушка L2 имеет 2 витка и выполнена из центральной жилы кабеля с фто­ропластовой изоляцией. После­дняя представляет собой пучок , из семи посеребренных прово­дов диаметром 0,8 мм, что дает общий диаметр 2 мм. В целях электробезопасности и предот­вращения замыкания анодная катушка обматывается тонкой фторопластовой лентой из того же кабеля. Конструкция катушки — плоская. Порядок ее изготовления следующий. На оправке нужного диаметра мотается два витка, потом ка­тушка снимается, и витки разгибаются на 90°. Следует обратить особое внимание на противофазное включение половин. Это же касается и катушки связи. Она тоже имеет 2 витка, но выполнена про­водом ПЭВ-2 Д 2,0 мм. Катушка L1 име­ет 5 витков провода ПСР 00,8 мм, шаг— 2.. .3 мм, отвод — от середины.

Шасси-корпус усилителя размерами 250x100x280 мм изготовлено из дюрале­вых пластин толщиной 2 мм. Сверху и снизу оно закрывается алюминиевыми крышками. Схема подачи смещения со­брана на небольшой печатной плате и расположена около панели ГУ-29 в от­секе драйвера.

Единственной дефицитной деталью усилителя является дифференциальный конденсатор настройки анодного конту­ра выходного каскада С18 ("бабочка"). Конденсатор применен от старинной "во­енной" аппаратуры неизвестного образ­ца. Его максимальная емкость была зна­чительно больше необходимой, и после переделки было оставлено две роторные (по одной на каждую секцию) и четыре статорные (по две) пластины. Не требу­ется большого опыта, чтобы изготовить такой конденсатор в домашних услови­ях Следует лишь обратить внимание на надежность токосъема ротора, и лучше поставить их два. К тому же, это умень­шит паразитную индуктивность.

В качестве С5 ("Настройка драйве­ра") применен конденсатор с воздуш­ным диэлектриком. Следует выбрать его с длинной осью или удлинить ее самостоятельно, т.к. она выведена на переднюю, панель и является опера­тивной ручкой управления.

Подстроечные конденсаторы С8 и С21— КТ-2П, конденсаторы постоянной емкости С7. СЮ, С16,С17, С19 и С20, установленные в ВЧ-цепях, должны иметь минимальную индуктивность вы­водов (например, можно применить кон­денсаторы КД). Опорные и проходные конденсаторы КДО и КТП-2 удобны тем, что их выводы являются монтажными точками. Блокировочные конденсаторы — К15-5 или КВИ (С22), К78-2 (С15). ВЧ-дроссели использованы готовые, от заводской УКВ-аппаратуры: на керами­ческом каркасе 05 мм намотаны 15 вит­ков провода ПСР 00,4 мм с шагом 1 мм. Но это не исключает применение и са­модельных дросселей — бескаркасных, из любого конструктивно прочного про­вода ПЭВ-2 00,6...0,8 мм. Постоянные резисторы — МЛТ-0,5 (R1, R13, R15 — МЛТ-2), подстроечные—СПО (R4), СПЗ- 19а (R14). Реле — РПВ2/7, РЭС-22 (К5).

Лампу ГУ-29 можно заменить на ГУ-32. В этом случае следует понизить анодное напряжение до 500 В и, возможно, исклю­чить конденсаторы С16, С17, С19, С20.

Лампу 6Э5П можно заменить на 6Э6П. Здесь есть возможность поэкс­периментировать, в первоначальном варианте усилителя вообще была ус­тановлена лампа 6Ж1П.

Стрелочные индикаторные приборы взяты от бытовых катушечных магнито­фонов. Высокочастотные разъемы — СР-75-166Ф, разъем Ш2—любого типа.

В качестве заготовки для силового трансформатора использован ТС-180-2 от ламповых телевизоров "Горизонт". Все обмотки (кроме сетевой) удаляются, и на каждый каркас наматывается 3 секции по 260 витков. Они образуют три обмотки (5-6, 7-8, 9-10) по 520 витков провода ПЭВ-2 Д 0,31 мм. Обмотка напряжения смещения (11-12) имеет две секции по 75 витков провода ПЭВ-2 Д 0,1 мм. За­тем восстанавливается накальная обмот­ка — 21 виток ПЭВ-2 Д 1,0 мм (две сек­ции, соединенные параллельно). Исполь­зуемый трансформатор обладает боль­шим запасом мощности. От ламповых те­левизоров использованы конденсаторы фильтра С26...С28 (К50-12). Их удобнее крепить на шасси, чем современные, для печатного монтажа. Для корпусов электролитических конденсаторов С26...С28 следует склеить защитные чехлы из бу­маги, т.к. на корпусах присутствует высо­кое напряжение. Несмотря на то что на радиорынках предлагается много "деше­вой пластмассы", диоды для трех мос­товых выпрямителей используются оте­чественные — КД202Р (тоже с большим запасом по предельным параметрам). Стабилитроны VD3...VD6 следует ус­тановить на небольшие радиаторы раз­мером 20x60 мм. Конденсатор С29 — К52-2 (ЭТО-2), 150 мкФ/70 В. Резистор R19 — ПЭ (ПЭВ).

Настройка усилителя проста и сводит­ся к "оживлению", измерению выходной мощности и согласованию с антенной. После сборки усилителя надо проверить качество монтажа и убедиться в отсут­ствии замыканий, особенно в высоко­вольтных цепях. Затем усилитель мож­но включить и измерить режимы ламп. На управляющей сетке VL1 следует ус­тановить напряжение -4 В. Следует убе­диться, что схема подачи смещения (VT1 и VT2) работает в ключевом режиме, а не перешла в линейный. Напряжение на аноде VD2 должно меняться только в пределах от -65 до -22 В. В противном случае следует подобрать сопротивле­ния резисторов R6 и R7.

Далее к выходу усилителя подключа­ется эквивалент нагрузки 50 Ом с вклю­ченным параллельно высокоомным воль­тметром В7-15 (высокочастотная голов­ка плюсделитель1:10). На вход усилите­ля подают сигнал с генератора или транс- вертера с частотой, соответствующей середине диапазона 2 м. Настройкой кон­туров с помощью конденсаторов С5 и С18 и регулировкой емкости подстроечно- го конденсатора С8 добиваются макси­мальной выходной мощности при входном напряжении примерно 4 В, что на нагруз­ке 50 Ом соответствует мощности 0,3 Вт. Выходное напряжение должно быть 50.. .60 В при анодном токе 150 мА лампы VL2. Конденсатор С8 оставляют в найден­ном положении (вообще-то, он предназ­начен для полного симметрирования кон­тура L1-C5), а конденсаторами С5 и С18 осуществляется перестройка усилителя по диапазону при работе в эфире.

Согласование с антенной производит­ся подстройкой емкости С21 и измене­нием связи между катушками по мини­мальному КСВ.

На фотографии внутреннего монтажа (2-я страница обложки) усилителя на боко­вой стенке отсека питания виден отдель­ный блок. Это малошумящий УРЧ на тран­зисторе АП602. Он был установлен спустя некоторое время после начала работы на диапазоне 2 м. Малошумящий усилитель включен в цепь "обход" и коммутируется двумя реле РПВ2-7. В трансвертере пре­дусмотрено независимое включение МШУ и его блокировка в режиме передачи. Конт­роль работоспособности малошумящего усилителя осуществляется измерением па­дения напряжения на резисторе в цепи ис­тока транзистора АП602. Измерительный прибор при помощи малогабаритного тум­блера отключается от R14 и подключает­ся к истоку через развязывающую цепь.

Литература

1.   Ю.Приземлин. УКВ передатчик. — Радио, 1957, N4.

2.   В.Скрыпник. Коротковолновый трансивер Лучшие конструкции 31-й и 32-й выставок твор­чества радиолюбителей. — М.: ДОСААФ,1989.

3.   С.Бунин, ЛЯйленко. Справочник радиолю­бителя-коротковолновика. —Киев, Техника,1984.

        4.    Н.Вячин. УКВ передатчик на 144, 435 и 1215 МГц. Лучшие конструкции 26-и выставки радиолюбителей. — М.: ДОСААФ, 1975.