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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 트랜시버 전력 증폭기. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
광대역 트랜지스터 전력 증폭기를 사용하면 최신 트랜시버의 설계를 크게 단순화하고 (튜브 장치와 달리) 최종 단계의 튜닝되지 않은 작동을 보장할 수 있습니다. 기사 작성자가 보고한 바와 같이 이 사일로는 여러 단파에 의해 반복되었으며 모든 사람에게 완벽하게 작동합니다. 사일로의 여러 변종을 제조하고 조정하는 데 어려움을 겪은 나는 아마추어 무선 통신을 위한 외국 공장에서 만든 트랜시버의 출력단 회로와 유사한 등급의 장비의 국내 군용 회로를 분석했습니다. 결과적으로 단파 트랜시버용 광대역 트랜지스터 전력 증폭기 설계에 특정한 접근 방식이 나타났습니다. 사일로 제조 시 이를 준수함으로써 무선 아마추어는 설치 및 후속 작업 중에 문제를 피할 가능성이 더 큽니다. 다음은 이 접근법의 주요 조항입니다. 1. 사일로에서는 1,5 ~ 30 MHz의 주파수 대역에서 선형 증폭을 위해 특별히 설계된 트랜지스터를 사용해야 합니다(KT921, KT927, KT944, KT950, KT951, KT955, KT956, KT957, KT980 시리즈). 2. 장치의 출력 전력은 푸시풀 사일로의 한 트랜지스터 전력의 최대값을 초과하지 않아야 합니다(군사 기술에서 이 수치는 트랜지스터 최대 전력의 25%를 초과하지 않음). 3. 사전 준비는 클래스 A에서 작동해야 합니다. 4. 푸시풀 스테이지용 트랜지스터는 쌍으로 선택해야 합니다. 5. 각 단계에서 최대 이득(Kus)을 얻으려고 애쓰지 마십시오. 이것은 그들의 불안정한 작업으로 이어질 것입니다. 추가 캐스케이드를 도입하고 네거티브 피드백으로 나머지 캐스케이드의 Kus를 줄이는 것이 더 편리합니다. 6. 마운팅은 견고해야 하며 요소 리드는 최소 길이로 유지되어야 합니다. 가장 쉬운 방법은 지지 패드와 함께 PCB 마운팅을 사용하는 것입니다. 7. 블로킹 커패시터 및 디커플링 체인에 대한 절감은 전체적으로 앰프의 안정성에 악영향을 미칩니다. 8. 라디에이터 크기의 절약은 정당화되지 않습니다. 여기에서 장비를 "초소형화"하려는 시도는 일반적으로 재료 비용에 따른 신경 스트레스로 끝납니다. 공급 전압 +24V 및 여기 전압 0,5V(rms)에서 제안된 증폭기의 정격 출력 전력은 약 100W입니다. 증폭기의 출력 임피던스는 50옴이고 입력 임피던스는 8옴이다. 추가 필터링이 없으면 증폭기 출력의 두 번째 고조파 수준은 -10dB를 초과하지 않고 세 번째는 -34dB를 초과하지 않습니다. 18톤 신호 엔벨로프의 피크에서 36차 조합 구성 요소의 레벨은 -4dB를 초과하지 않습니다. 이러한 측정은 SK59-9A 스펙트럼 분석기로 수행되었습니다. 소비 전류 - 최대 1,8A(최대 출력에서). 작동 주파수 대역은 30~XNUMXMHz입니다. 증폭기는 긴 테스트에서 성공적으로 작동되었습니다(강제 공기 흐름을 사용하지 않음). 1 단계 전력 증폭기 (그림 165)는 85x913mm 크기의 공통 보드에 배치되며 트랜시버의 라디에이터 인 후면 벽에 직접 고정됩니다. 첫 번째 단계에서는 KT904A 트랜지스터가 사용되었습니다. KT911A, KT2A로 교체 가능합니다. 트랜지스터의 대기 전류(C3, R4 및 C4, R5, R4의 피드백 내에서 캐스케이드의 주파수 응답을 형성합니다. 캐스케이드의 주파수 응답은 24 ~ 28MHz 대역에서 커패시터 C2에 의해 상승될 수 있습니다. .C3 및 R12의 값은 전체 주파수 응답에 영향을 미치며 +939V 전압의 소스에서 전원을 공급받은 다음 클래스 A 선형 증폭기용으로 특별히 설계된 KT1A 트랜지스터에서 수행할 수 있습니다.변압기 T1000은 페라이트 등급 3NM-10, 크기 K6x5x8mm로 만든 환형 자기 코어로 만들어지며 권선에는 PEV 0,2, XNUMXmm 와이어의 XNUMX회 권선이 포함됩니다.
두 번째 단계는 KT921A 트랜지스터에 조립됩니다. 이 트랜지스터는 선형 증폭기 KB 및 VHF 대역용으로 설계되었습니다. 이 단계의 무부하 전류 - 300 ... 350 mA는 저항 R7을 선택하여 설정됩니다. 캐스케이드의 특성은 요소 R8, R9, C7, R6 및 C8에 의해 형성됩니다. 소위 "쌍안경"은 변압기 T2로 사용되었습니다(예를 들어, "Radio", 1984, No. 12, p. 18의 기사 참조). 변압기의 두 열은 외경이 1000mm인 페라이트 등급 3NM-2000 또는 3NM-10으로 만든 링 자기 코어로 조립됩니다. 타이핑된 컬럼의 길이는 약 12mm(링 3-4개)입니다. 2차 권선 - MGTF 와이어 3mm 0,25-1회, 0,8차 - MGTF XNUMXmm XNUMX회. 증폭기의 출력단은 푸시 풀입니다. 여기에서 KT956A, KT944A, KT957A 유형의 트랜지스터를 사용할 수 있습니다. 안전 마진 측면에서 최고 - KT956A. 트랜지스터 KT944A는 HF 범위에서 주파수 응답을 "차단"하고 KT957은 신뢰성이 떨어집니다. 정합된 한 쌍의 트랜지스터는 높은 증폭기 효율과 우수한 고조파 억제를 보장합니다. 트랜지스터 VT3, VT4의 대기 전류는 저항 R14를 선택하여 설정됩니다. 150 ... 200 mA여야 합니다(각 트랜지스터에 대해). 캐스케이드의 주파수 응답은 R10-R13, C10, C11 요소로 구성됩니다. 커패시터 C10, C11은 저주파 범위에서 Kus에 영향을 미치고 저항 R10-R13은 고주파에서 영향을 미칩니다. 커패시터 C15의 커패시턴스는 주파수 대역 28 ... 30 MHz에서 주파수 응답의 상승을 결정합니다. 때로는 변압기의 750차 권선과 병렬로 1500 ~ 24pF 용량의 커패시터를 포함하는 것이 유용합니다. 이는 또한 10MHz 이상의 주파수에서 주파수 응답을 높이는 데 도움이 됩니다. 이 경우 캐스케이드의 Kuss는 14 ... XNUMX MHz에서 제어되어야 하므로 여기서 특성의 "막힘"이 없습니다. 저전력에서 "임피던스"가 "크루징" 모드에서와 동일하지 않기 때문에 작동 전력에서 이러한 요소를 올바르게 선택했는지 확인해야 합니다. T3 트랜스포머의 설계는 근본적으로 앰프의 품질에 영향을 미칩니다. 자기 회로는 페라이트 등급 100NN-4, 크기 K16x8x6mm로 만들어진 환형입니다. 탭이 있는 권선에는 함께 꼬인 6개의 PEV-16 2mm 와이어가 0,31번 감겨 있으며 8개의 와이어로 구성된 두 그룹으로 나뉩니다. 철수는 첫 번째 그룹의 끝과 두 번째 시작의 연결 지점에서 이루어집니다. 다른 권선은 와이어 MGSHV-1mm, 길이 0,35cm의 10회전이며 출력 변압기 T4는 페라이트 등급 2NN-7, 크기 K400x4x16mm의 8개 링 자기 코어로 구성된 6열의 "쌍안경"입니다. 1차 권선 - 동축 케이블에서 브레이드 2회, 10차 - 병렬로 연결된 0,2개의 MPO-400 전선 1000회. 12차 권선은 18차 권선 내부에 있습니다. 이 변압기에 대한 다양한 설계 옵션을 사용한 실험에서 링 직경이 0,8~1mm이고 투자율이 XNUMX~XNUMX인 페라이트를 사용한 성능이 나타났습니다. XNUMX차 권선은 MGTF - XNUMX ... XNUMXmm와 같이 하나의 와이어로 감을 수도 있습니다. 작동 중에 변압기가 눈에 띄게 가열되므로 전선의 절연이 내열성이어야 함을 잊지 마십시오. 인덕터 L4, L5의 옴 저항은 자동 바이어스가 발생하지 않도록 최소화되어야 합니다. 예를 들어 인덕턴스가 1,2 ... 8μH인 DM-15를 사용할 수 있습니다. 트랜지스터 VT5(출력 트랜지스터용 바이어스 전압 안정기)는 공통 방열판의 운모 개스킷을 통해 고정됩니다. 다이오드 VD3 및 VD4는 출력 트랜지스터 중 하나와 열 접촉해야 합니다. 릴레이 K1 유형 RES34(여권 RS4)는 RES524이지만 몇 년 동안 안정적으로 작동합니다. 릴레이 하우징은 공통 와이어에 연결해야 합니다. 변압기 T4의 출력에는 총 저항이 23 ... 24 옴인 470 와트 저항 R510, R5 인 "바보 보호"가 연결됩니다. 연결 지점에서 출력 전력 표시기(VD1의 감지기) 및 ALC 시스템에 대한 RF 전압이 제거됩니다. K10 계전기, 저역 통과 필터 보드 계전기 또는 개방형 안테나에 오류가 발생하는 경우 이러한 저항에 의해 모든 전력이 소실되고 SWR은 100이 됩니다. 시스템이 작동하고 출력 전력을 감소시킵니다. ALC도 실패하면 "바보 보호"가 작동합니다. "번트 페인트의 정신"은 이러한 저항에서 나옵니다. 트랜지스터는 이러한 실행을 쉽게 견딜 수 있습니다. 최대 70W의 전력에 대해 제조업체는 "1초 동안 30:1의 부하 불일치 정도(Pout = 10W에서)"를 보장합니다. 우리의 경우에는 1:XNUMX이 될 것이므로 XNUMX초 동안 전송 작업을 수행하고 "냄새가 어때?"라고 생각할 수 있습니다. 차단 주파수가 7MHz인 8섹션 저역 통과 필터(L21L23C25C32CXNUMX)가 증폭기 보드에 직접 납땜됩니다. 증폭기에 전원(+24V)은 트랜시버가 켜진 순간부터 지속적으로 공급되며 송신 모드로 전환할 때 +TX 버스에 +12V의 제어 전압이 인가됩니다. 증폭기 조정은 다음 순서로 수행됩니다. 트랜지스터 VT1 - VT4의 대기 전류를 설정한 후 VT5 기본 회로에서 커패시터 C2의 출력을 풀고 10 ... 20 옴(1W) 저항을 통해 공통 와이어에 연결합니다. GSS의 신호를 29MHz 주파수의 사일로 입력에 적용한 후 커패시터 C4를 선택하여 이 주파수에서 주파수 응답을 균등화합니다. 연결 C5, VT2를 복원한 후 변압기 T4에 최소 길이의 리드가 있는 무유도 저항 50 ... 60 Ohm(25 W)을 로드합니다. 입력 신호 레벨을 0,2~0,3V(rms)로 설정하여 트랜지스터 VT3, VT4의 전류 소비와 부하에서의 RF 전압을 측정합니다. 변압기 T3의 0,5차 권선의 결론을 교환함으로써 부하에서의 최대 전압으로 최적의 연결을 결정합니다. 입력 신호 레벨을 15V(rms)로 증가시켜 Ipot 및 Pout을 측정합니다. 커패시터 C29를 선택하면 470MHz 주파수(변압기 T2200의 자기 회로 투자율에 따라 3 ... XNUMXpF)에서 증폭기 출력에서 최고 전력을 얻을 수 있습니다. 입력에서 신호 레벨을 변경하지 않고 14MHz, 7MHz 및 1,8MHz의 주파수에서 Pout 및 Iout을 측정합니다. 측정 결과가 기록됩니다. 최소 소비 전류에서 최대 출력 전력에 따라 2차 권선의 권수, 먼저 T5 변압기(3권 이하), 그 다음 T2 변압기(3-29권)의 권수를 순차적으로 선택합니다. 동시에 14, 1,8 및 XNUMXMHz의 주파수에서 출력 전력 데이터를 비교합니다. 대역 통과 필터의 출력이 모든 범위에 대해 동일한 신호 레벨을 거의 생성하지 않기 때문에 실제 여자기(트랜시버에서)가 있는 저항 R6, R10-R13 및 커패시터 C10, C11을 선택하여 최종 주파수 응답을 형성해야 합니다. GSS가 아닙니다. 57. 프리앰프(그림 2)는 대역 통과 필터(BPF) 및 수신기 감쇠기(ATT)와 함께 별도의 보드에 조립됩니다. 트랜지스터 VT1(문자 색인이 있는 KT325, KT355 유형의 트랜지스터로 교체 가능)은 선형 모드에서 작동합니다. 캐스케이드의 이득은 약 10입니다. 부하는 광대역 변압기 T1이며, 페라이트 등급 600HH, 크기 K10x6x5 mm로 만들어진 환형 자기 회로에 만들어집니다. 권선에는 PEV 와이어 8mm의 0,2회전이 포함되어 있습니다. 트랜지스터의 대기 전류(20mA)는 저항 R4를 선택하여 설정합니다. 캐스케이드의 진폭-주파수 특성은 요소 R7, C4에 의해 형성됩니다.
트랜지스터 VT2의 키는 전송 모드에서 PA 라인의 입력을 DFT에 연결하는 릴레이 K3을 제어합니다. 대역 통과 필터 - 8회로. 인덕터의 경우 TV의 직경 XNUMXmm 프레임이 사용되었습니다. 물론 이것은 최선의 선택은 아니지만 DFT는 미러 및 사이드 채널 선택 작업에 잘 대처합니다. 트랜시버에는 과부하가 발생할 경우 전력 증폭기의 출력 단계에 대한 3단계 보호 기능이 있습니다. 무화과에. 그림 XNUMX은 ALC(Automatic Signal Level Control) 및 높은 SWR 보호 기능을 보여줍니다.
이러한 보호 회로는 이중 게이트 전계 효과 트랜지스터를 기반으로 하는 DSB 증폭기를 통해 작동합니다. 이 트랜지스터의 두 번째 게이트의 전압은 Kus 캐스케이드를 결정하고 따라서 출력 캐스케이드 전체 라인의 출력 전력을 결정합니다. VD5 검출기의 신호(기사 첫 부분의 그림 1 참조)와 절연 다이오드 VD3, VD2를 통한 SWR 미터(그림 3)의 신호가 트랜지스터 스위치(VT1, VT2)에 공급됩니다. 저항이 2 ... 4,7 kOhm 인 가변 저항 (출력 전력 조절기)을 통한 트랜지스터 VT10의 이미 터 출력은 공통 와이어에 연결됩니다. 이 저항의 이동 접점은 DSB 증폭기의 두 번째 게이트에 연결됩니다. 부하가 출력단에 연결되지 않은 경우(예: 저역 통과 필터 장치의 릴레이 고장) 출력 T4의 RF 전압이 증가합니다. VD5 다이오드에 의해 정류되고 트랜지스터 스위치 VT1, VT2를 닫습니다. DSB 증폭기의 두 번째 게이트의 전압과 이에 따라 출력 스테이지의 축적이 감소합니다. SWR이 허용 수준을 초과할 때도 동일한 현상이 발생하며 유일한 차이점은 SWR 미터의 다이오드 VD1이 정류기 역할을 한다는 점입니다. 안테나 등가물에 출력 스테이지를 로드한 후 트리밍 저항 R2 및 R3은 보호 시스템의 작동 수준을 설정합니다. 출력 전력이 100W인 KT956A 쌍은 최대 5 이상의 SWR을 견딜 수 있습니다. 보호 시스템이 이미 작동하기 시작하는 SWR = 3 ... 4로 자신을 제한할 수 있습니다. 이렇게하려면 등가물 대신 대략 20 또는 150 옴의 부하를 연결하고 저항 R2 및 R3으로 보호 작동 수준을 설정해야합니다. PA 라인의 전체 이득은 저항 R5를 선택하여 제한할 수 있습니다. DSB 증폭기에서 KPZ50 또는 KP306 유형의 트랜지스터를 사용할 때 두 번째 게이트의 전압은 +5 ... 7 V 이하로 설정해야 합니다. 커패시터 C7 및 C9는 ALC 시스템의 원활한 작동을 보장합니다. 커패시턴스가 너무 작으면 신호가 왜곡되고 날카로운 제한이 발생하여 귀에 불쾌감을 주며 커패시턴스가 크면 시스템이 출력단의 부하 변화에 지연 반응하며 전체 의미 이 보호 기능이 손실됩니다. 추가 수신기로 신호 품질을 제어하면 R3, R2, C7, C9를 선택하여 ALC 깊이와 응답 시간을 조정하여 좋은 신호를 얻을 수 있습니다. SWR 미터 T1의 변압기는 K50x2x12mm 크기의 M6VCh-4 브랜드 환형 페라이트 자기 회로에 감겨 있습니다. 28차 권선에는 PELSHO 와이어 0,2mm가 XNUMX회 감겨 있습니다. XNUMX차 권선은 트랜스포머 링을 통과하고 트랜시버의 안테나 커넥터에 저역 통과 필터를 연결하는 동축 케이블입니다. 앰프 보호의 세 번째 단계는 +24V 전원에서 소비되는 전류의 제한입니다.앰프의 출력 전력이 최대 100W인 경우 스태빌라이저 보호 작동 전류는 8,5...9A로 설정됩니다. 라디오 시장에서 판매되는 페라이트 자기 회로에 대한 몇 마디. 구매할 때 어떤 종류의 투과성이 필요한지 말하지 마십시오. 판매자는 항상 "의무 상자"를 가지고 있기 때문에 어떤 것이 있는지 묻는 것이 좋습니다. 여기에는 정확히 투자율이 있습니다. 위험도가 높지만 여전히 투자율이 높은 페라이트를 외관상 구별할 수 있습니다. 일반적으로 더 어두운 색상("구운 석탄"), 더 큰 입자를 가지며 테스터(HM 브랜드)로 "울립니다". 작은 투자율의 페라이트는 회색이며 때로는 "녹" 코팅이 있고 매우 미세한 입자이며 테스터에 의해 "링"되지 않습니다. 아마추어 무선 환경에서는 NN 및 NM 브랜드의 페라이트 사용에 대한 다양한 소문이 있습니다. 적어도 복제되는 앰프 설계에서는 이러한 페라이트의 성능에서 차이를 찾을 수 없었습니다. 그러나 군사 장비, 특히 트랜지스터 송신기에서는 NM 브랜드의 페라이트를 더 자주 찾을 수 있습니다. 이 정보는 구속력이 없습니다. 아마도 누군가는 이 방향으로 상세한 연구를 수행하고 미래에 아마추어 라디오 형제회와 결과를 공유하기를 원할 것입니다. 저자: Alexander Tarasov(UT2FW), 레니, 우크라이나
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