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無線電子工学および電気工学の百科事典 第一種無線局のトランジスタパワーアンプ。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
第一カテゴリーのラジオ局用の広帯域トランジスタ化パワーアンプを構築することは不可能または非常に困難であるという幅広い意見は、ほとんどの短波をこの事業から撃退します。 著者が設定したタスクは、動作例を使用して、さまざまな不利な条件で出力トランジスタに少なくとも150 Wの出力電力を提供する、信頼性の高いトランジスタパワーアンプの構築、回路の説明、および設定方法の可能性を示すことでした。動作中の線形電力増幅器。不一致の負荷の動作、アンテナフィーダシステムのケーブルの破損または短絡、バンドフィルタのスイッチングエラー、増幅器トランジスタ冷却ラジエータの過熱などの条件。 増幅器を構築するとき、いくつかの理由からバイポーラトランジスタが優先されました。
ブロードバンドパワーアンプの主な特徴： - 動作周波数範囲 - 1,8 ... 30,0 MHz; トランシーバーからの信号は、負荷との不一致の場合に、パワーアンプ保護回路の電子制御減衰器のL字型リンクに送られます。 減衰器は、強力なピンダイオードVD5およびVD6上に構築されています。 制御回路は、トランジスタVT1〜VT4、VT6で構成されています。 この回路の特徴は、ダイオードVD5とVD6を流れる全電流の値を一定に保つことです。 アンプの動作状態では、減衰器制御回路のトランジスタ VT2 が開き、VT3 が閉じます。 オープンピンダイオード VD5 には約 120 mA の電流が流れます。 抵抗 R9 の両端の電圧降下は、6 番目のピン ダイオード VD5 の阻止電圧です。 L型アッテネータの直列回路C5、VD9、C0における無線信号電力の最大減衰量はXNUMXdBです。 電力増幅器と負荷の間にミスマッチがある場合、反射率計によって生成された電圧は、「OR」回路のダイオード VD15 を介して、差動増幅器のトランジスタ VT6 のベースに供給されます。 ダイオード VD5 および VD6 を流れる電流が再分配され、その結果、回路 C5、VD5、C9 に沿った無線信号の損失が 30 dB まで増加します。 L 型アッテネーターの並列回路 C7、VD6、R8、C10 は、パワーアンプの入力インピーダンスを安定させ、トランシーバーの負荷抵抗を一定に保つ役割を果たします。 したがって、完全に開いたピン ダイオード VD6 では、回路 C7、VD6、R8、および C10 の抵抗の有効成分は 50 オームです。 この場合、抵抗器 R8 はアンプの入力で信号のすべての電力を消費します。 抵抗 R1 の助けを借りて、電子制御減衰器のスレッショルド スイッチング電圧が調整されます。 H1 LED は、パワーアンプと負荷の間のミスマッチを示します。 LED の光はパルス状です。 グロー周波数は25〜30 Hzで、抵抗R12を介したコンデンサC17の放電の時定数とトランジスタVT6の入力抵抗によって決まります。 プッシュプルパワーアンプは、KT11AタイプのトランジスタVT12とVT957で作られています。 各パワーアンプトランジスタの自律バイアス電圧は、トランジスタVT7、VT9およびVT8、VT10に組み立てられたXNUMXつのスタビライザーを使用して設定されます。 モード B で動作する出力トランジスタの初期バイアス電圧の自律的なソースの存在により、トランジスタの利得係数の広がりを排除し、電力増幅器の線形振幅特性を得ることが可能になります。 トランジスタの初期バイアス電圧の調整は、可変抵抗器Ｒ１８およびＲ１９によって行われる。 スタビライザは、パワーアンプの出力トランジスタの静止電流の温度安定化を同時に実行します。 温度センサーとして、KT18A タイプのトランジスタ VT19 と VT7 が使用され、KT8A トランジスタの隣に配置されます。 変換比1：4のバランストランスT1は、パワーアンプの不平衡50オーム入力を、アクティブコンポーネントが11 ... 12オームのトランジスタVT1,3およびVT1,8の入力抵抗と一致させます。 トランスT2は、トランジスタVT11およびVT12のコレクタ回路に電力を供給し、トランジスタのコレクタの電圧形状のバランスを取り、コレクタ回路の偶数高調波のレベルを低減し、周波数に依存する負帰還を生成します。 トランス変換比が3：1のバランストランスT3は、トランジスタの低出力抵抗から50オームの抵抗のシングルエンド出力への遷移を提供します。 補正回路R20、C20およびR21、C21は、増幅器の入力インピーダンスのマッチングと低周波数でのゲインの減少を提供します。 トランスＴ１とコンデンサＣ１５の二次巻線によって形成される回路。 抵抗器Ｒ２６およびＲ２７からなる回路、ならびに変圧器Ｔ２およびコンデンサＣ２７の二次巻線によって形成される回路。 また、トランスTKとコンデンサC1の一次巻線によって形成される回路は、高周波（15〜26 MHz）での増幅器の振幅-周波数特性の増加を提供します。 パワーアンプの周波数特性補正回路により、2～1,8MHzの周波数範囲で30dB以下のパワーゲインムラが得られます。 ダイオードVD11、VD13およびVD12、VD14は、トランジスタVT11およびVT12をコレクタ回路の過電圧から保護するために使用されます。 電力増幅器保護回路の反射率計は、変流器Ｔ４、コンデンサＣ４３、Ｃ４４、およびＶＤ１７ダイオードに基づく整流器で構成される反射波センサを含む。 トランジスタ VT4、VT43 上の DC アンプと、ダイオード VD44 および VD17 上の「OR」回路。 可変抵抗器 R13 は、SWR 保護回路の動作に必要なしきい値を設定します。 電子制御アッテネータの差動アンプは、+14 V の不安定な電圧によって電力を供給されます。パワー アンプの出力トランジスタと反射率計の UPT のバイアス回路は、DA15 チップ上に作られた電圧安定器と調整器によって電力を供給されます。トランジスタVT16。 最大消費電流ですが、値は +37 V - 18 A 以下です。スタビライザーの出力電圧は、抵抗 R1 によって調整されます。 パワーアンプのコレクタ回路の電源は、ダイオードVD7 ... VD10のブリッジ回路と、トランジスタVT15、VT16、VT17の補償スタビライザー、および保護機能を持つDA2チップに従って組み立てられた全波整流器で構成されています。過電流およびK3に対して。 負荷で最大13 Aの電流を得るために、エミッタ回路に等化抵抗を備えた15T16Aタイプの2つの調整トランジスタVT827およびVT38の並列接続が使用されました。 これらの抵抗の 46 つの両端の電圧降下の量は、過電流保護回路の制御電圧として機能します。 スタビライザーの出力電圧は、可変抵抗器 R1 によって調整されます。 抵抗R200の両端の電圧降下は、2μA以下のスケールのRL2マイクロアンメータでパワーアンプの電流を制御するために使用されます。 LED H2 は、パワー アンプ コレクタ回路パワー アンプの過負荷モードを示すために使用されます。 LED HXNUMX は増幅回路、電源に使用されます。 負荷電流がしきい値を超えると、LED HXNUMX が消灯します。 アンプの信頼性を高めるため、+12 V 回路と +25 V 回路にはそれぞれ 0,5 A と 15 A の電流用のヒューズが含まれています。 パワーアンプの出力で無線信号の高調波成分をフィルタリングするために、チェビシェップ特性を備えた5次の2つのバンドローパスフィルター（図10）が取り付けられており、通過帯域で最大反射係数は1,2％です。 、これは SWR < 0,2 および電力損失 - 50 .XNUMX dB に相当します。 入力および出力負荷抵抗 XNUMX オーム。 この表は、フィルター要素の値とそのカットオフ周波数 (fcp) を示しています。
フィルタコンデンサの無効電力-200VAr。 無効電力のより小さな単位値で同一のコンデンサを並列に接続することは許容されますが、合計は200VAr以上です。 表1
ここで: d - 巻きの長さ。 D - コイルの外径 ワイヤーの直径と種類 PEV-2 1,2。 範囲 1.8 の場合。 3.5 および 7,0 MHz コイルは単線です。 コイルはBF2接着剤で固定されています。 パワーアンプは、アンプのトランジスタを冷却するためのラジエータに取り付けられた 11 つのプリント基板上に組み立てられています。 12枚目のプリント基板には、パワーアンプ本体、L型アッテネーター、保護回路、バイアス電圧安定化回路が組み込まれています。 プリント回路基板はラジエータに取り付けられ、その上にトランジスタVT7、VT8、VT5、VT6およびピンダイオードVD120、VD250が配置されています。 ラジエーターの寸法は 60x45x15 mm です。 リブの高さは XNUMXmm、リブ間の距離は XNUMXmm です。 +12Vおよび+25V電圧安定器は、5番目のプリント回路基板に組み込まれています。プリント回路基板、調整トランジスタVT15、VT16、VT7、ダイオードVD10〜VD2、およびDAXNUMXマイクロ回路は、パワーアンプのXNUMX番目の冷却ラジエーターに取り付けられています。 。 このラジエーターの寸法は 120x200x60 mm です。 リブの高さとリブ間の距離は、最初のラジエーターと同じです。 調整トランジスタと整流ダイオードは、陽極酸化絶縁コーティングを施したアルミニウム製の電気絶縁スペーサーのラジエーターに取り付けられています。 冷却ラジエーターは、パワーアンプの支持構造要素です。 したがって、パワーアンプの出力トランジスタ、RFおよびIFコネクタを備えた最初のラジエーターはシャーシの後壁であり、XNUMX番目のラジエーターは側壁として機能します。 シャーシ ハウジング内には、ビスケット レンジ スイッチを備えたローパス バンド フィルター、電解コンデンサ C3 および C39、および総電力が 350 W 以上の電源トランスがあります (電気回路図には示されていません)。 パワーアンプでは、次のタイプの無線要素が使用されています。固定抵抗C2 - 33N、MLT、C5-1 b MB。 可変抵抗器 - SP3 または SP5; コンデンサC5 - C10、C32、C34、C33、C35-KM-4、残り - KM-5、KM-6 KT-3、K 10-17; 電解コンデンサ K50-6、K50-18; チョーク L1、L2、L3、L4、L5、L10 - DM0,6 など。 インダクタ L6 ～ L9 は、サイズ K1000x18x8 の 5 NM 材料で作られた環状磁気コアに巻かれ、7 ターンの PEL-2 0,8 ワイヤが含まれています。 トランスT1は、M2000HMブランドのサイズSh5x5の4つの接着されたSh型の閉じた磁気コアでできています。 一次巻線には、0,35ターンのMPO 1ワイヤが含まれ、ろう付けされた真ちゅう製の長方形のフレーム内を通過し、W字型の磁気回路のウィンドウにしっかりと挿入されます。 片側がジャンパーで相互接続された長方形のフレームは、変圧器TXNUMXのXNUMX次巻線のXNUMX次元ターンを形成します。 トランス T2 は、ブランド 1000 NM、サイズ K32 x 20 x 6 のリング磁気回路で作成されます。トランスには、ブランド PUL-7 8 の 2 本のワイヤから、0,8 センチメートルあたり 0,35 ツイストのピッチで XNUMX ターンのツイストが含まれています。 XNUMX 本のより線は一次巻線を形成し、残りの XNUMX 本はトランスの二次巻線を形成します。 接続コイルは、MPO XNUMX ワイヤで作成され、磁気回路に通されています。 変圧器T3は、変圧器T1と同様に、M2000NMブランドのサイズSh7x7のXNUMXつの接着されたW字型閉磁気回路から作られています。 トランスの一次巻線はボリューム コイルで、二次巻線はボリューム コイルの内側に通された 0,35 ターンの MPO XNUMX ワイヤでできています。 反射波センサーの変流器T4は、M20V42ブランド、サイズK20x10x5の環状磁気回路で作られています。 一次巻線は磁気回路を通過する取り付けワイヤであり、二次巻線には20ターンのPELSHO0,15ワイヤが含まれています。 パワーアンプのセットアップは、次の順序で行います。 まず、スタビライザー、反射率計、差動アンプなど、すべての受信デバイスが構成され、次にアンプ全体の包括的な調整が実行されます。 チューニングには、アボメーター、最大 50 MHz の動作周波数帯域を持つオシロスコープ、最大 80 ～ 100 MHz の周波数範囲を持つスペクトル アナライザーまたは測定受信機、SWR メーター、無誘導負荷が必要です。最大 100 ～ 200 W の電力用抵抗器、標準信号のジェネレーター G4-118、または少なくとも 20 ワットの出力電力を持つオールバンド トランシーバー。 パワーアンプの確立は、整流器と電圧安定器の動作を+12Vと+25Vで自律的にチェックすることから始まります。 可変抵抗器R15とR38は、回路に必要な電圧値を設定します。 +12 V電圧レギュレータは、15オームの負荷抵抗をVT5トランジスタのエミッタに接続することによってテストされますが、レギュレータの出力電圧の変化は0,1 V以下であり、出力リップルは50mVを超えてはなりません。 。 +25 V 電圧レギュレータの動作を確認し、1,5 - 4 オームの負荷抵抗が接続されている場合に電流保護しきい値を決定します。 負荷は、セラミックフレームに1〜2 mmのステップで巻かれた、直径3 mmのニクロム線で作られたタップを備えたコイルの形で実行されます。 スタビライザーのテストは、記載されている負荷を15リットルの冷水瓶に入れることによって実行されます。 電流値は、少なくとも 13 A の目盛りの電流計によって制御されます。スタビライザーは、最大 2 A の負荷電流で安定して動作する必要があります。スタビライザーの出力電圧が 3 ... 14 V に低下するしきい値電流値。 14,5 ... XNUMX、XNUMX A以下でなければなりません。 電流保護しきい値（1e）は、抵抗R41とR42を選択することで調整できます。 Iaの値は、次の式で決定できます。 Ia=1,4/R41=1,4/R42 最大負荷電流でのスタビライザーの出力電圧+ 25Vの低下は1Vを超えてはならず、リップルの大きさは400mVを超えてはなりません。 抵抗R30の値を選択することにより、パワーアンプの単一のヒートシンクに取り付けられたDA2チップのクリスタルを加熱するための最大温度を設定できます。+ 90°Cを超えるヒートシンク温度では、DA2の熱保護チップがアクティブになり、スタビライザーの出力の電圧がゼロに低下します。 バイアス電圧スタビライザーは、出力トランジスタVT11、VT12のベースを無効にして調整されます。 チューニングプロセス中に、最大0,5Aの最大負荷電流で出力電圧を0,65〜0,2V以内に調整できるかどうかがチェックされます。 スタビライザーの調整は、出力電圧の最小値を設定することで完了します。 反射波センサーの調整は伝統的であり、文献で繰り返し説明されています。 トランジスタ VT13、VT14 の UPT は、VT13 コレクタに電圧を形成します。この電圧は、負荷の不一致がある場合は + (0-0,7) V、存在する場合は + (10 - 11,5) V に等しくなります。 抵抗 R37 は、3 以上の負荷 SWR 値に応じて保護回路が動作するしきい値を設定します。 ピンダイオードのL字型減衰器の制御回路である差動増幅器の動作は、6〜0Vの範囲の定電圧Ukが「OR」回路（ソケットXS12）の入力に印加されたときにチェックされます。 ）。 Uk \ u0d 2 Vでは、VT17コレクターの電圧は+3 V、VT0コレクターの電圧は-9Vである必要があります。抵抗R10の両端の電圧降下は少なくとも7Vである必要があります。Uk\u1d 2Bでは、調整により抵抗R3、出力トランジスタVT1、VT2はスイッチ差動増幅器であり、LEDH3のグローです。 トランジスタVT0,7とVT1のスイッチングが発生するUkを変更する間隔は、51Vを超えてはなりません。 ピンダイオード減衰器の正しい動作のチェックは、GSSまたはトランシーバーのRF信号がXS1入力に送信され、RF信号が0オームの抵抗を持つ負荷抵抗のオシロスコープによって測定されたときに実行されます。トランスTXNUMXの一次巻線の代わりにオンになります。 Uk = XNUMX Vの場合、負荷抵抗の両端のRF電圧は入力と同じである必要があります アンプの動作周波数範囲全体にわたる XS1 および GSS またはトランシーバーの電力は 20 ワット以下です。 Uk=10 V で他のすべての条件が等しい場合、負荷抵抗の両端の RF 電圧は XS30 入力の 1 分の XNUMX 以下になるはずです。 パワーアンプをセットアップする前に、R26、C25、R27、C26 およびバランス トランス T2 の接続コイルで構成されるフィードバック回路を開放する必要があります。 パワーアンプのチューニングは、[50] で説明されているように実行できる、2 オームの抵抗を持つ負荷を常時オンにして実行する必要があります。 ハイパワートランジスタを保護するために、パワーアンプの電源を初めて入れるときは、5A ヒューズを取り付けることをお勧めします。 パワーアンプのトランジスタVT11、VT12の初期電流は、最初に抵抗R18によって150〜200 mAの値に設定され、次に抵抗R19によってアンプのコレクタ回路の合計電流が300に増加します。 400mA。 XS1 入力に 0,5 ～ 1,0 W 以下の電力の信号が印加されたときに、RF 励起に対する電力増幅器の安定性について、通信ループをオンにすることの正確性がチェックされます。 アンプが励起されると、入力信号が滑らかに増加してコレクタ電流が急激に増加し、トランスT2の接続コイルの両端が逆になります。 アンプの複雑な調整では、GSS G4-118を信号発生器として使用することが望ましく、その最大出力電力は3 Wで、動作周波数範囲は0,1 ... 30 MHzです。 少なくとも 50% の変調度と 10 V 以下の振幅で振幅変調された GSS 信号をパワー アンプの入力に適用すると、可変抵抗器 R18 と R 19 は、上で観察される信号エンベロープの対称形状を実現します。負荷に接続されたオシロスコープの画面。 この調整中、パワーアンプのコレクタ回路の初期電流を制御する必要がありますが、これは 300 ～ 400 mA を超えてはなりません。 コンデンサC15、C27、およびC36は、25 ... 30 MHzの周波数でパワーアンプの周波数応答を向上させます。 増幅器の出力信号の高調波成分の電力レベルの制御、高周波または低周波の寄生変調の存在は、スペクトラムアナライザまたは測定受信機を使用して実行されます。 増幅器に寄生変調が発生した場合、出力トランジスタ VT11 および VT12 のコレクタ回路とベース回路のブロッキング コンデンサを増やす必要があります。 パワーアンプの動作の最終チェックは、すべてのアマチュアバンドの負荷での電圧を測定するときに、RA入力に接続されたトランシーバーと一緒に実行されます。 この場合、アンプの出力電力は200 Wに達し、テストに時間がかかる可能性があるため、パワーアンプのラジエーターへの強制的なエアフローが必要になります。これは、長期間の動作に必須です。 増幅器保護システムの予備調整は、LED H37が1〜30 W以下の出力電力レベルおよび40オームの増幅器負荷抵抗（SWR-200）で点灯するまで抵抗R4を調整することによって実行されます。 負荷を切断または閉じることにより、アンプ保護システムの動作がチェックされます。 保護システムが正しく動作すると、最終的な微調整はアンプの定格電力で実行されます。 増幅器の出力電力を低減することにより、負荷の不一致が大きい場合でも通常の動作を実現できることに注意してください。 調整されたパワーアンプの主なパラメーターの測定は、付属のローパスバンドフィルターを使用して実行されます。その設定は、カットオフ周波数が表1に示されている値に準拠しているかどうかを確認することで構成されます。 文学 1.ZavrazhnovYu。etal。強力な高周波トランジスタ。 -M .:ラジオとコミュニケーション、1985年。 著者: V. ウソフ、ノボシビルスク; 出版物: N. ボルシャコフ、rf.atnn.ru
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