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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 첫 번째 카테고리의 라디오 방송국용 트랜지스터 전력 증폭기. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / RF 전력 증폭기 첫 번째 범주의 라디오 방송국을 위한 광대역 트랜지스터 전력 증폭기를 구축하는 것이 불가능하거나 매우 어렵다는 널리 퍼진 의견은 이 작업에서 대부분의 단파를 격퇴합니다. 저자가 설정한 작업은 다양한 불리한 조건에서 출력 트랜지스터로 최소 150W의 출력을 제공하는 고신뢰성 트랜지스터 전력 증폭기의 회로 및 설정 방법을 설명하고 구축 가능성을 보여주는 것이었습니다. 선형 전력 증폭기 작동 및 작동 조건: 일치하지 않는 부하에 대한 작동, 안테나 피더 시스템의 케이블 파손 또는 단락, 밴드 필터의 스위칭 오류, 증폭기 트랜지스터 냉각 라디에이터의 과열 등. 증폭기를 만들 때 여러 가지 이유로 바이폴라 트랜지스터가 선호되었습니다.
광대역 전력 증폭기의 주요 특성: - 작동 주파수 범위 - 1,8 ... 30,0 MHz; 송수신기의 신호는 부하와 불일치하는 경우 전력 증폭기 보호 회로의 전자 제어 감쇠기의 L 자형 링크로 이동합니다. 감쇠기는 강력한 핀 다이오드 VD5 및 VD6을 기반으로 합니다. 제어 회로는 트랜지스터 VT1 - VT4, VT6에 조립됩니다. 이 회로의 특징은 다이오드 VD5 및 VD6을 통해 흐르는 총 전류의 일정한 값을 유지하는 것입니다. 증폭기의 작동 상태에서 감쇠기 제어 회로의 트랜지스터 VT2는 열리고 VT3은 닫힙니다. 오픈 핀 다이오드 VD5를 통해 약 120mA의 전류가 흐릅니다. 저항 R9의 전압 강하는 두 번째 핀 다이오드 VD6의 차단 전압입니다. L자형 감쇠기의 직렬 회로 C5, VD5, C9에서 무선 신호 전력의 최대 감쇠는 0dB입니다. 전력 증폭기와 부하 사이에 불일치가 있는 경우 반사계에서 생성된 전압은 "OR" 회로의 다이오드 VD15를 통해 차동 증폭기의 트랜지스터 VT6 베이스로 공급됩니다. 다이오드 VD5 및 VD6을 통해 흐르는 전류가 재분배되어 회로 C5, VD5, C9를 따라 무선 신호 손실이 최대 30dB까지 증가합니다. L자형 감쇠기의 병렬 회로 C7, VD6, R8 및 C10은 전력 증폭기의 입력 임피던스를 안정화하고 송수신기의 부하 저항을 일정하게 유지하는 역할을 합니다. 따라서 완전히 열린 핀 다이오드 VD6을 사용하면 회로 C7, VD6, R8 및 C10 저항의 활성 구성 요소는 50ohm입니다. 이 경우 저항 R8은 증폭기 입력에서 신호의 모든 전력을 소산합니다. 저항 R1의 도움으로 전자 제어 감쇠기의 임계 스위칭 전압이 조정됩니다. H1 LED는 전력 증폭기와 부하 사이의 불일치를 나타내는 표시기입니다. LED의 빛이 펄스됩니다. 글로우 주파수는 저항 R25을 통한 커패시터 C30 방전의 시정수와 트랜지스터 VT12의 입력 저항에 의해 결정되는 17-6Hz입니다. 푸시 풀 전력 증폭기는 KT11A 유형의 트랜지스터 VT12 및 VT957에서 만들어집니다. 각 전력 증폭기 트랜지스터의 자율 바이어스 전압은 트랜지스터 VT7, VT9 및 VT8, VT10에 조립된 두 개의 스태빌라이저를 사용하여 설정됩니다. 모드 B에서 작동하는 출력 트랜지스터의 초기 바이어스 전압의 자율 소스가 존재하면 트랜지스터 이득 계수의 확산을 제거하고 전력 증폭기의 선형 진폭 특성을 얻을 수 있습니다. 트랜지스터의 초기 바이어스 전압은 가변 저항 R18 및 R19에 의해 조정됩니다. 안정기는 전력 증폭기 출력 트랜지스터의 대기 전류의 온도 안정화를 동시에 수행합니다. KT7A 트랜지스터 옆에 배치된 KT8A 유형의 트랜지스터 VT904 및 VT957은 온도 센서로 사용됩니다. 변환 비율이 1:4인 균형 변압기 T1은 전력 증폭기의 불균형 50옴 입력을 트랜지스터 VT11 및 VT12의 입력 저항(활성 구성 요소가 1,3 ~ 1,8옴)과 일치시킵니다. 트랜스포머 T2는 트랜지스터 VT11 및 VT12의 컬렉터 회로에 전원을 공급하여 컬렉터 회로의 고조파 레벨을 줄이고 주파수에 따른 네거티브 피드백을 생성하기 위해 트랜지스터 컬렉터의 전압 모양을 균형 있게 조정합니다. 변환 비율이 3:1인 밸런싱 변압기 T3는 트랜지스터의 낮은 출력 저항에서 저항이 50옴인 단일 종단 출력으로의 전환을 제공합니다. 보정 회로 R20, C20 및 R21, C21은 증폭기의 입력 임피던스를 일치시키고 저주파에서 이득을 감소시킵니다. 변압기 T1 및 커패시터 C15의 26차 권선에 의해 형성된 회로; 저항 R27 및 R2로 구성된 회로와 변압기 T27 및 커패시터 C36의 20차 권선에 의해 형성된 회로; 또한 변압기 TK의 30차 권선과 커패시터 CXNUMX으로 구성된 회로는 고주파(XNUMX - XNUMXMHz)에서 증폭기의 진폭-주파수 특성을 증가시킵니다. 전력 증폭기의 주파수 응답 보정 회로를 통해 2~1,8MHz의 주파수 범위에서 30dB 미만의 전력 이득 불균일을 얻을 수 있습니다. 다이오드 VD11, VD13 및 VD12, VD14는 컬렉터 회로의 과전압으로부터 트랜지스터 VT11 및 VT12를 보호하는 데 사용됩니다. 전력 증폭기 보호 회로의 반사계는 변류기 T4, 커패시터 C43, C44 및 다이오드 VD17의 정류기에 만들어진 반사파 센서를 포함합니다. 트랜지스터 VT13, VT14의 직류 증폭기와 다이오드 VD15 및 VD16의 "OR" 회로. 가변 저항 R37은 SWR 보호 회로에 필요한 임계값을 설정합니다. 전자 제어 감쇠기의 차동 증폭기는 +18V의 불안정한 전압으로 전원을 공급받습니다. 전력 증폭기의 출력 트랜지스터와 반사계 UPT의 바이어스 회로는 DA1 마이크로 회로와 조정 트랜지스터 VT5에 만들어진 전압 안정기에 의해 전원이 공급됩니다. . +12V의 최대 전류 소비는 0,5A를 넘지 않습니다. 안정기의 출력 전압은 저항 R15에 의해 조정됩니다. 전력 증폭기의 콜렉터 회로의 전원 공급 장치는 다이오드 VD7 ... VD10의 브리지 회로에 따라 조립 된 전파 정류기와 트랜지스터 VT15, VT16, VT17의 보상 안정기와 보호 기능이있는 DA2 칩으로 구성됩니다. 과전류 및 K3에 대하여. 최대 13A의 부하에서 전류를 얻기 위해 15T16A 유형의 두 조절 트랜지스터 VT2 및 VT827을 이미 터 회로의 균등화 저항과 병렬 연결했습니다. 이러한 저항 중 하나에 걸리는 전압 강하량은 과전류 보호 회로의 제어 전압 역할을 합니다. 스태빌라이저의 출력 전압은 가변 저항 R38에 의해 조정됩니다. 저항 R46 양단의 전압 강하는 1μA 이하의 스케일로 RL200 마이크로암미터로 전력 증폭기의 전류를 제어하는 데 사용됩니다. LED H2는 전력 증폭기 콜렉터 회로 전력 증폭기의 과부하 모드를 나타내는 데 사용됩니다. LED H2는 증폭기 회로, 전원에 사용됩니다. 부하 전류가 임계값을 초과하면 LED H2가 꺼집니다. 증폭기의 신뢰성을 높이기 위해 각각 +12V 및 +25V 회로에 0,5A 및 15A 전류용 퓨즈가 포함되어 있습니다. 전력 증폭기 출력에서 무선 신호의 고조파 성분을 필터링하기 위해 통과 대역에서 최대 반사 계수가 5%인 Chebyshep 특성을 가진 2차 대역 저역 통과 필터(그림 10) 1,2개가 설치됩니다. , 이는 SWR < 0,2 및 전력 손실 - 50dB에 해당합니다. 입력 및 출력 부하 저항 XNUMXΩ. 이 표는 필터 요소의 값과 차단 주파수(fcp)를 보여줍니다.
필터 커패시터의 무효 전력 - 200VAr. 무효 전력의 단위 값이 작은 경우 동일한 커패시터를 병렬로 연결할 수 있지만 합계는 200VAr 이상입니다. 표 1
여기서 d는 권선 길이입니다. D - 코일의 외경 와이어 PEV-2의 직경 및 유형 1,2. 범위 1.8의 경우; 3.5 및 7,0MHz 코일은 단단하게 감겨 있습니다. 코일은 BF2 접착제로 고정됩니다. 전력 증폭기는 증폭기의 트랜지스터 냉각을 위해 라디에이터에 장착된 두 개의 인쇄 회로 기판에 조립됩니다. 첫 번째 인쇄 회로 기판에는 전력 증폭기 자체, L자형 감쇠기, 보호 회로 및 바이어스 전압 안정기가 조립됩니다. 인쇄 회로 기판은 트랜지스터 VT11, VT12, VT7, VT8 및 핀 다이오드 VD5, VD6이 배치된 라디에이터에 장착됩니다. 라디에이터의 크기는 120x250x60mm입니다. 리브의 높이는 45mm이고 리브 사이의 거리는 15mm입니다. +12V 및 +25V 전압 조정기는 두 번째 인쇄 회로 기판에 조립되며 인쇄 회로 기판, 조정 트랜지스터 VT5, VT15, VT16, 다이오드 VD7-VD10 및 DA2 마이크로 회로는 전력 증폭기의 두 번째 냉각 라디에이터에 설치됩니다. . 이 라디에이터의 크기는 120x200x60mm입니다. 리브의 높이와 리브 사이의 거리는 첫 번째 라디에이터와 동일합니다. 조절 트랜지스터 및 정류기 다이오드는 양극 산화 절연 코팅이 된 알루미늄으로 만든 전기 절연 스페이서의 라디에이터에 설치됩니다. 냉각 라디에이터는 파워 앰프의 지원 구조 요소입니다. 따라서 출력 트랜지스터가 있는 첫 번째 라디에이터, 파워 앰프의 RF 및 IF 커넥터는 섀시의 후면 벽이고 두 번째 라디에이터는 측벽 역할을 합니다. 섀시 하우징 내부에는 비스킷 범위 스위치, 전해 커패시터 C3 및 C39 및 전체 전력이 350W 이상인 전력 변압기(전기 다이어그램에 표시되지 않음)가 있는 저역 통과 대역 필터가 있습니다. 전력 증폭기에는 다음 유형의 무선 요소가 사용됩니다. 고정 저항 C2 - 33N, MLT, C5-1 b MB; 가변 저항 - SP3 또는 SP5; 커패시터 C5 - C10, C32, C34, C33, C35-KM-4, 나머지 - KM-5, KM-6 KT-3, K 10-17; 전해 커패시터 K50-6, K50-18; 초크 L1, L2, L3, L4, L5, L10 - DM0,6 또는 유사. 인덕터 L6 - L9는 K1000x18x8 크기의 5NM 재료로 만든 환형 자기 코어에 감겨 있으며 PEL-7 2 와이어 0,8회를 포함합니다. Transformer T1은 Sh2000x5 크기의 M5 HM 브랜드의 접착된 Sh형 폐쇄 자기 코어 4개로 구성됩니다. 0,35차 권선에는 W자형 자기 회로의 창에 단단히 삽입된 납땜된 황동 직사각형 프레임 내부를 통과하는 MPO 1 와이어의 XNUMX회전이 포함되어 있습니다. 한쪽이 점퍼로 연결된 직사각형 프레임은 변압기 TXNUMX의 XNUMX차 권선의 XNUMX차원 회전을 형성합니다. 변압기 T2는 브랜드 1000 NM, 크기 K32 x 20 x 6의 링 자기 회로에서 만들어집니다. 변압기에는 PUL-7 8 브랜드의 2개 전선에서 센티미터당 0,8개 꼬임의 피치로 0,35번 꼬인 꼬임이 포함되어 있습니다. XNUMX가닥 와이어는 변압기의 XNUMX차 권선을 형성하고 나머지 XNUMX가닥은 XNUMX차 권선을 형성합니다. 연결 코일은 자기 회로를 통과하는 MPO XNUMX 와이어로 만들어집니다. 변압기 T3은 M1 NM 브랜드, 크기 Sh2000x7의 7개의 접착된 W자형 폐쇄 자기 회로로 변압기 TXNUMX과 유사하게 만들어집니다. 변압기의 0,35차 권선은 볼륨 코일이고 XNUMX차 권선은 MPO XNUMX 와이어의 XNUMX회 권선으로 구성되며 볼륨 코일 내부에 나사산이 있습니다. 반사파 센서의 변류기 T4는 K20x42x20 크기의 M10V5 브랜드 환형 자기 회로에서 만들어집니다. 20차 권선은 자기 회로를 통과하는 마운팅 와이어이고 0,15차 권선은 PELSHO XNUMX 와이어 XNUMX회를 포함합니다. 파워 앰프 설정은 다음 순서로 수행됩니다. 먼저 스태빌라이저, 반사계, 차동 증폭기 등 모든 수신 장치를 구성한 다음 증폭기 전체를 포괄적으로 조정합니다. 튜닝을 위해 기기가 필요합니다: 비행계, 작동 주파수 대역이 최대 50 MHz인 오실로스코프, 주파수 범위가 최대 80 - 100 MHz인 스펙트럼 분석기 또는 측정 수신기, SWR 미터, 비유도 부하 최대 100 - 200W의 전력용 저항기, 표준 신호 발생기 G4-118 또는 출력 전력이 최소 20W인 전대역 트랜시버. 전력 증폭기의 설정은 정류기 및 전압 안정기 +12V 및 +25V의 작동에 대한 자율 점검으로 시작됩니다. 가변 저항 R15 및 R38은 회로에 필요한 전압 값을 설정합니다. +12V 전압 조정기는 VT15 트랜지스터의 이미 터에 5ohm의 부하 저항을 연결하여 테스트하는 반면 조정기의 출력 전압 변화는 0,1V를 넘지 않아야하며 출력 리플은 50을 초과해서는 안됩니다 mV. 전압 안정기 +25 V의 작동 확인, 전류 보호 작동 임계값 결정은 1,5 - 4 옴의 부하 저항이 연결될 때 수행됩니다. 하중은 직경 1mm의 니크롬 와이어로 만든 탭이 있는 코일 형태로 수행되며 2-3mm 간격으로 세라믹 프레임에 감겨 있습니다. 안정제 테스트는 설명된 부하를 15리터짜리 냉수병에 넣어 수행합니다. 전류 값은 눈금이 13A 이상인 전류계로 제어됩니다. 스태빌라이저는 최대 2A의 부하 전류에서 안정적으로 작동해야 합니다. 스태빌라이저의 출력 전압이 3 ~ 14V로 떨어지는 임계 전류 값 14,5 ... XNUMX, XNUMX A 이하여야 합니다. 전류 보호 임계값(1e)은 저항 R41 및 R42를 선택하여 조정할 수 있습니다. Ia의 값은 공식에 의해 결정될 수 있습니다. Ia=1,4/R41=1,4/R42 최대 부하 전류에서 스태빌라이저 + 25V의 출력 전압 감소는 1V 이하이고 리플의 크기는 400mV 이하이어야 합니다. 저항 R30의 값을 선택하면 전력 증폭기의 단일 방열판에 "설치된 DA2 칩의 크리스탈을 가열하기 위한 최대 온도를 설정할 수 있습니다. 방열판 온도가 + 90 ° C 이상이면 열 보호 기능이 DA2 칩이 활성화되어 스태빌라이저 출력의 전압이 XNUMX으로 떨어집니다. 바이어스 전압 안정기는 출력 트랜지스터 VT11, VT12의 베이스가 비활성화된 상태에서 조정됩니다. 튜닝 프로세스 중에 최대 0,5A의 최대 부하 전류에서 0,65 ~ 0,2V 범위 내에서 출력 전압을 조정할 수 있는지 확인합니다. 출력 전압의 최소값을 설정하면 스태빌라이저 조정이 완료됩니다. 반사파 센서의 조정은 전통적이며 문헌에 반복적으로 설명되어 있습니다. 트랜지스터 VT13, VT14의 UPT는 VT13 컬렉터에 전압을 형성하며, 부재 시에는 +(0-0,7) V, 부하 불일치 시에는 +(10-11,5) V와 같습니다. 저항 R37은 3 이상의 부하 SWR 값에 따라 보호 회로의 작동을 위한 임계값을 설정합니다. "OR" 회로(소켓 XS6). Uk \u0d 12V에서 VT0 컬렉터의 전압은 +2V이고 VT17 컬렉터의 전압은 3V여야 합니다. 저항 R0 양단의 전압 강하는 최소 9V여야 합니다. Uk \u10d 7B에서 조정하여 저항 R 1, 출력 트랜지스터 VT2, VT3은 스위칭 차동 증폭기 및 LED H1의 발광입니다. 트랜지스터 VT2 및 VT3의 스위칭에서 Uk를 변경하는 간격은 0,7V를 넘지 않아야 합니다. 핀 다이오드 감쇠기의 올바른 작동 확인은 GSS 또는 트랜시버의 RF 신호가 XS1 입력으로 전송되고 RF 신호가 저항이 51옴인 부하 저항에서 오실로스코프에 의해 측정될 때 수행됩니다. 변압기 T1의 0차 권선 대신 연결됩니다. Uk=XNUMXV일 때 부하 저항의 RF 전압은 입력에서와 동일해야 합니다. 증폭기의 전체 작동 주파수 범위에 걸친 XS1과 GSS 또는 트랜시버의 전력은 20와트 이하입니다. Uk=10V이고 다른 모든 조건이 동일한 경우 부하 저항의 RF 전압은 XS30 입력보다 1배 이상 낮아야 합니다. 파워 앰프를 설정하기 전에 R26, C25, R27, C26 및 밸런싱 변압기 T2의 연결 코일로 구성된 피드백 회로를 개방해야 합니다. 파워 앰프의 튜닝은 50옴의 저항으로 부하를 영구적으로 켜고 수행해야 하며 [2]에 설명된 대로 수행할 수 있습니다. 고전력 트랜지스터를 보호하기 위해 파워 앰프를 처음 켤 때 5A 퓨즈를 설치하는 것이 좋습니다. 전력 증폭기의 트랜지스터 VT11, VT12의 초기 전류는 먼저 저항 R18에 의해 150 ... 200 mA 값으로 설정되고 저항 R19에 의해 증폭기 콜렉터 회로의 총 전류가 300 ... 400mA. 1-0,5W 이하의 전력을 가진 신호가 XS1,0 입력에 적용될 때 RF 여기에 대한 전력 증폭기의 안정성을 위해 통신 루프를 켜는 것이 올바른지 확인합니다. 입력 신호의 부드러운 증가와 함께 콜렉터 전류의 급격한 증가로 나타나는 증폭기가 여기되면 변압기 T2의 연결 코일 끝이 반전됩니다. 증폭기의 복잡한 튜닝으로 GSS G4-118을 신호 발생기로 사용하는 것이 바람직하며 최대 출력은 3W이고 작동 주파수 범위는 0,1 ~ 30MHz입니다. 변조 깊이가 50% 이상이고 진폭이 10V 이하인 진폭 변조된 GSS 신호를 전력 증폭기의 입력에 적용함으로써 가변 저항 R18 및 R19는 위에서 관찰되는 신호 엔벨로프의 대칭 모양을 얻습니다. 부하에 연결된 오실로스코프의 화면. 이 조정 중에 300 ... 400 mA를 초과해서는 안되는 전력 증폭기 콜렉터 회로의 초기 전류를 제어해야 합니다. 커패시터 C15, C27 및 C36은 25 ... 30 MHz의 주파수에서 전력 증폭기의 주파수 응답을 증가시킵니다. 증폭기 출력 신호의 고조파 구성 요소의 전력 레벨 제어, 고주파 또는 저주파 기생 변조의 존재는 스펙트럼 분석기 또는 측정 수신기를 사용하여 수행됩니다. 증폭기에서 기생 변조가 발생하면 출력 트랜지스터 VT11 및 VT12의 콜렉터 및 기본 회로에서 차단 커패시터를 증가시킬 필요가 있습니다. 전력 증폭기 작동의 최종 테스트는 모든 아마추어 밴드의 부하에서 전압을 측정할 때 PA 입력에 연결된 트랜시버와 함께 수행됩니다. 이 경우 증폭기의 출력 전력이 200W에 도달하고 테스트 시간이 길어질 수 있으므로 전력 증폭기의 라디에이터로의 강제 공기 흐름이 필요하며 이는 장기간 작동에 필수적입니다. 앰프 보호 시스템의 예비 튜닝은 LED H37이 1-30W 이하의 출력 전력 레벨과 40옴의 앰프 부하 저항(SWR-200)에서 빛날 때까지 저항 R4을 조정하여 수행됩니다. 부하를 분리하거나 닫음으로써 앰프 보호 시스템의 작동을 확인합니다. 보호 시스템이 올바르게 작동하면 증폭기의 정격 출력에서 최종 미세 조정이 수행됩니다. 증폭기의 출력 전력을 줄임으로써 매우 불일치한 부하에 대해 정상적인 작동을 달성할 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 튜닝 된 전력 증폭기의 주요 매개 변수 측정은 포함 된 저역 통과 대역 필터로 수행되며, 그 설정은 표 1에 제공된 값과 차단 주파수의 적합성을 확인하는 것으로 구성됩니다. 문학 1. Zavrazhnov Yu. 외 강력한 고주파 트랜지스터. - M.: 라디오 및 통신, 1985. 저자: V. Usov, 노보시비르스크; 출판물: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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