하이브리드 선형 전력 증폭기. 계획, 설명

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하이브리드 선형 전력 증폭기. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

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단파 트랜시버에서 전송 경로는 일반적으로 전기 진공관 기반의 강력한 최종 증폭기와 트랜지스터 기반의 전치 증폭기를 포함합니다. 동시에 공진 회로를 사용하여 전치 증폭기와 최종 증폭기를 일치시킵니다. 전치 증폭기와 전송 경로의 마지막 믹서 사이에도 유사한 회로가 포함됩니다.

이와 같은 송수신기의 전송 경로 구성은 최적이라고 할 수 없습니다. 전치 증폭기의 입력 및 출력에서 전환 가능한 두 개의 공진 회로를 사용하면 장치가 복잡해집니다. 또한 공진 회로의 회로에 강력한 트랜지스터의 컬렉터를 포함하면 트랜지스터 컬렉터 접합의 커패시턴스가 큰 비선형성으로 인해 비선형 왜곡이 나타날 수 있습니다.

이 그림은 공통 이미 터 회로에 따라 연결된 VT4 바이폴라 트랜지스터와 공통 그리드 회로에 따라 연결된 VL1 램프의 캐스 코드 연결이 사용되는 출력 단계에서 하이브리드 전력 증폭기의 다이어그램을 보여줍니다.

(확대하려면 클릭하십시오)

이러한 구조는 강력한 트랜지스터의 낮은 출력 임피던스가 램프 입력과 잘 일치하도록 허용했을 뿐만 아니라 캐스케이드의 진폭-주파수 특성의 탁월한 선형성을 보장했습니다.

또 다른 중요한 이점은 XNUMX개의 전극(첫 번째 및 두 번째 그리드 및 빔 형성 플레이트)이 램프에서 "접지"된 것으로 판명되었다는 것입니다. 램프의 관통 정전 용량은 무시할 수 있게 되었으며 그 결과 램프를 중화할 필요가 없었습니다.

터미널 단계의 입력 저항을 높이기 위해 VT3 트랜지스터의 이미 터 팔로워가 입력에 포함됩니다. 이 트랜지스터의 에미터는 VT4 트랜지스터의 베이스에 직접 연결되어 있으므로 출력단의 무부하 전류는 VT20 베이스 회로에 포함된 트리머 저항 R3에 의해 제어될 수 있습니다.

증폭기의 선형성과 온도 안정성을 높이기 위해 병렬로 연결된 두 개의 저항 R23 및 R25를 통해 직렬 네거티브 피드백으로 캐스코드 단계를 덮습니다. 대기 전류 25mA, 애노드 전압 600V 및 이미 터 팔로워 입력의 신호 전력 8 ... 10mW에서 증폭기는 모든 HF 대역에서 최소 130W의 전력을 출력합니다. 이 경우 양극 전류의 일정한 성분은 330mA입니다. 140W의 출력에서 37차 및 XNUMX차 상호변조 왜곡은 -XNUMXdB를 초과하지 않습니다.

증폭기는 램프 오작동의 경우와 과도 가열 시 VT4 트랜지스터를 고장으로부터 보호합니다. 이를 위해 다이오드 VD4, VD2을 통한 트랜지스터 VT3의 콜렉터는 4V의 안정화 전압으로 제너 다이오드 VD50에 연결됩니다. 증폭기의 정상 작동 중에 다이오드 VD2, VD3은 전압이 켜져 있기 때문에 닫힙니다. VT4 컬렉터는 35V를 초과하지 않습니다. 어떤 이유로든 컬렉터의 순간 전압이 50V를 초과하면 다이오드 VD2, VD3이 열리고 제너 다이오드 VD4의 낮은 차동 저항에 의해 분로됩니다.

cascode 단계의 입력 임피던스(이미터 팔로워의 입력에서)는 실질적으로 활성이며 주파수에 거의 의존하지 않으며 400옴에 가깝습니다. 130W의 출력 전력을 얻으려면 이미 터 팔로워의 입력에 1,8V RF 신호가 있으면 충분합니다.이러한 레벨은 트랜지스터 믹서에 의해 제공될 수 있습니다. (트랜시버에서 전송 경로의 마지막 믹서가 다이오드에서 만들어진 경우 믹서 출력에서 RF 신호의 전력은 일반적으로 0,05 ... 0,1 mW를 초과하지 않습니다.)

이미 터 팔로워의 입력에서 이득을 높이기 위해 트랜지스터 VT1 및 VT2를 기반으로 한 200 단계 광대역 증폭기가 포함됩니다. 증폭기의 입력 임피던스는 약 1옴으로 기존 다이오드 믹서의 출력 임피던스와 잘 일치합니다. 주파수 범위 30...26MHz의 이득은 거의 일정하며 130dB와 같습니다. 0,05W의 출력 전력을 얻으려면 XNUMXmW 전력의 신호를 전치 증폭기의 입력에 적용하는 것으로 충분합니다. 즉, HF의 다이오드 믹서 출력에서 증폭기를 직접 켤 수 있습니다. 트랜시버의 전송 경로.

입력에 RF 신호가 없을 때 증폭기는 +40V 소스에서 약 15mA, +25V 소스에서 600mA의 전류를 끌어옵니다 따라서 수신 모드에서 증폭기를 "닫는" 것이 좋습니다. 이를 위해 인버터 D1 -DD3의 출력은 1.1개의 트랜지스터 VT1.3-VT1 베이스의 전원 회로에 연결됩니다. 수신 모드에서는 논리 1.1이 입력에 적용되며, 이 경우 인버터 출력의 전위는 실리콘 트랜지스터의 개방 전압보다 낮아 증폭기의 모든 단계가 닫힙니다. 전송 모드에서 인버터의 입력은 로직 로우입니다. 요소 DD1.3-DDXNUMX의 출력 전위가 높아지고 증폭기가 열립니다.

증폭기의 출력단의 등가 저항은 약 900옴입니다. 증폭기와 안테나를 일치시키기 위한 P 루프의 반응 요소의 계산된 값은 표에 나와 있습니다.

P 루프의 요소 값

작동 주파수, MHz 첫 번째 커패시터의 커패시턴스, pF 인덕턴스, uH 두 번째 커패시터의 커패시턴스, pF
Rн=50옴 Rн=75옴 Rн=50옴 Rн=75옴 Rн=50옴 Rн=75옴
1,853,6
7,05
14,15
21,2
28,5 40332073
1058
527
352
262 34331764
901
449
300
223 2,81,4
0,73
0,36
0,24
0,18 2,81,4
0,73
0,36
0,24
0,18 137657074
3612
1800
1201
894 91774716
2408
1200
801
596

6P45S 램프의 양극에서 허용되는 전력 손실의 여권 값은 35와트입니다. 이 증폭기에서 330mA의 양극 전류에서 램프의 양극에서 약 70와트의 전력이 소모됩니다. 그러나 전력 손실이 SSB 신호 엔벨로프의 피크 또는 전신 버스트 동안에만 70W에 도달하기 때문에 이것은 램프의 신뢰성을 크게 감소시키지 않습니다. 평균 전력 손실은 일반적으로 허용 값을 초과하지 않습니다.

구조적으로 6P45S 램프와 일치하는 P 회로의 요소는 차폐 구획에 배치되며 결론은 KTP 피드 스루 커패시터를 통해 이루어집니다. 램프 냉각을 개선하려면 상단 및 하단 덮개에 구멍을 뚫어야 합니다. 램프는 수평 위치에 있을 때 더 잘 냉각된다는 점에 유의해야 합니다. 트랜지스터 VT1 및 VT3은 램프 패널에 근접하게 배치되고 섀시에 장착되어 우수한 열 분산이 보장됩니다. 증폭기의 나머지 요소는 트랜시버의 인쇄 회로 기판에 배치할 수 있습니다.

인덕터 L6은 직경 14mm의 원통형 유전체 프레임에 만들어지며 둥글게 감긴 PEV 270 와이어 0,33회를 포함합니다.

인덕터 L7에는 저항 R3에 배치된 PEV 0,11 전선의 21회전이 포함되어 있습니다. 올바르게 설치하면 증폭기에 튜닝이 필요하지 않으며 필요한 조정은 튜닝 저항 R20을 사용하여 출력단의 대기 전류를 설정하는 것뿐입니다.

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