КВ усилитель мощности 25-35 Вт на транзисторах 3xRD16HHF1
Широкополосный усилитель с выходной мощностью до 50 Вт на частоты 1,5-50 Мгц по схемам Тарасова Александра (UT2FW). Ссылка на сайт Александра Тарасова здесь >>> Применены полевые транзисторы от Mitsubishi - выходные транзисторы - пара RD16HHF1, в драйвере один RD06HHF1. Последнее время нельзя купить нормальные RD06HVF1, поэтому комплектую тремя мощными транзисторами RD16HHF1. На плате разведен предварительный маломощный каскад на биполярном транзисторе BFR96S, который можно задействовать при необходимости. Размер платы 70х130 мм. Для получения выходной мощности 35 Вт на частоте 30 МГц достаточно 1 В напряжения возбуждения. Максимальная мощность, которую удалось получить от этого усилителя - более 70 Вт, на частоте 3 МГц. На фото ниже вид готовой платы:
Завод изготовитель в типовом режиме рекомендует не менее 19 Вт на один транзистор и в обзоре его типовых характеристик берет как исходные данные - 20 Вт на частоте 30 МГц при напряжении питания 12,5 В. Из приводимых в даташите графиков на транзистор видно, что более 20 Вт при напряжении питания 12,5 В на частоте 30 МГц "выжать" из транзистора не удастся. Но так как изначально этот ШПУ разрабатывался для 1 Вт-ной версии SDR от UT2FW, то его можно запитывать напряжением до 16 В, так как таким же напряжением можно питать и сам SDR. Из приводимого в даташите графика видно, что при стандартном напряжении питания в 13,8 В можно получить до 22,5 Вт с транзистора, т.е. с ШПУ можем снять до 45 Вт. Максимальное напряжение для транзистора 50 В - посему его можно применить и в 24 Вольтовой технике. Если не превышать ни один из максимальных режимов - транзистор прекрасно выживет и с него можно снять явно большую мощность, нежели заявлена. Автор для себя не ставил такой задачи - провести лабораторку по "живучести" RD16-х. При разработке этого ШПУ главная теза была такова - усилитель для 1Вт-ного SDR-а выходной мощностью до 50 Вт, как дешевая альтернатива ШПУ на наших КТ965, КТ966. Транзисторы прекрасно с поставленной задачей справляются, при 12-14 В питающем напряжении и выдают "мощу" вплоть до 100 МГц.
При разработке этого ШПУ изначально учитывались параметры техники SDR, в первую очередь для которой он и разрабатывался. Т.е. предельная рабочая частота 50 Мгц. Наши ВЧ транзисторы, которые разработаны для линейного усиления мощностей в пределах 20 Вт на транзистор, при напряжении питания 14 В - список выпускаемой продукции крайне скудный - только КТ965А. Это хорошие надёжные транзисторы, но на сегодня они стали крайне дороги. Хотя завод изготовитель и заявляет предельную частоту КТ965А в 100 МГц, в реалии - уже выше 35-40 МГц наблюдаем "завал" частотной характеристики ШПУ на КТ965А. Фирме Mitsubishi удалось выпустить на рынок целую линейку дешевых ВЧ полевых транзисторов. Конечно, нельзя эти транзисторы сравнивать с транзисторами, которые специально разработаны для линейного усиления ВЧ сигналов. Но учитывая их невысокую стоимость, в сравнении с иными транзисторами аналогичного назначения от других фирм, выбор пал именно на них. Привлекает ещё тот факт, что в линейке тех полевиков есть транзисторы начиная от 0,3 Вт до 100 Вт. Т.е. используя только полевики этой серии можно строить ШПУ с раскачкой от пассивного смесителя. Дополнительно есть ещё и разделение по предельной рабочей частоте, т.е. транзисторы для работы в КВ диапазоне и транзисторы для работы в УКВ диапазоне частот. Обозначение транзисторов для работы в КВ диапазоне частот RD..HHF1, для УКВ диапазона RD..HVF1. Цифры обозначают примерную мощность на транзистор.
ШПУ двухкаскадный. В драйвере тоже полевик от Mitsubishi - RD06HHF1. Немного пройдёмся по схеме.
Токи покоя выставлены по 0,5 А на транзистор - выставляются резисторами R11, R20, R22. VT3 - ключ, для получения напряжения +13,8 В ТХ. Введена дополнительная стабилизация напряжения смещения полевиков - стабилизатор 78LO9. Реле К1 коммутирует антенну: выход ШПУ - вход TRX. Управление режимом TX-RX возможно как простым замыканием на корпус вывода PTT (педаль), так и подачей положительного напряжения 5-12В на вход +ТХ. На схеме не стал показывать резисторы "защиты от дурака" - их прекрасно видно на плате - это два мощных SMD резистора номиналом 1 кОм, которые включены параллельно С22. Эти резисторы запаиваются по потребности. На выходе ШПУ установлен ФНЧ с частотой среза 35 МГц - элементы C22,L1,C21,L2,C20. Вариант ФНЧ с частотой среза 53 МГц можно подсмотреть в описании ШПУ на 2хRD70HHF1. Возбуждение подаём на вход IN1. Между TRX и ШПУ следует установить простейший АТТ, например, на двух резисторах, дабы согласовать уровни.
Для самодельщиков на плате разведён дополнительный малосигнальный усилитель на VT1. Использовать можно любой высокочастотный биполярный транзистор, например BFR96S - он показан на фото готовой платы. Но этот транзистор - достаточно склонный к подвозбуду элемент в силу своей высокочастотности. Проскакивала информация, что те подвозбуды влёгкую гасятся одеванием маленьких ферритовых колечек на его выводы. Из отечественных здесь хорошо будут работать КТ399А, КТ368Б, КТ325А, КТ355А. Ток покоя этого каскада нужно выбрать близким к максимальному, в соответствии с применяемым транзистором, дабы однозначно ему обеспечить режим класса А. Ток покоя подбираем при помощи R4. АЧХ каскада (и немного ток покоя) формируем элементами R6, R7, C7. Не следует значительно увеличивать номинал С7 - обычно не более 560пф. В противном случае от возбудов не избавитесь. С применением этого каскада ШПУ можно раскачивать от обычного пассивного смесителя трансивера.
Ферриты для трансформаторов которые я применил:
Трансфоматор Т1 - колечко К7, проницаемость 600-1000, в два провода без скрутки 9 витков, провод ПЭЛ 0,28 мм. Начало одной обмотки соединяем с концом второй обмотки - это будет средний вывод.
Трансформатор Т2. Двухдырочный феррит от Амидон BN43-202. Можно применить столбики из колечек, которые применены для Т1. Длина столбиков 12-13мм. Первичная обмотка один виток из посеребряной оплётки коаксиального кабеля. Вторичная обмотка 3-4 витка многожильного провода во фторопластовой изоляции.
Трансформатор Т3. Двухдырочный феррит Амидон BN43-3312. Первичная обмотка один виток из медной оплётки от советского коаксиального кабеля. Вторичная обмотка 2-3 витка многожильного провода во фторопластовой изоляции. Ниже немного фото по "приготовлению" тех биноклей:
Видео работы с трансформатором Т2 намотанным 1:2
Видео работы с трансформатором Т2 намотанным 1:3
Что можно сказать по трансформаторам? От качества их изготовления и типов применённого феррита - напрямую зависят все параметры ШПУ. Как АЧХ, так и максимальная выходная мощность. Первая попытка изготовления этого ШПУ была осуществлена осенью 2008 года. В качестве Т2 транс из отечественных колечек К7 проницаемостью 1000. Фокус не удался - был большой завал АЧХ выше 40МГц. Да и на 30 МГц выходная мощность тоже не радовала. Т2 из колечек К7 работает достаточно неплохо. А вот транс Т3... Грелся тот транс так, что даже если бы его частотные свойства и устроили, то обжигаться об него не было никакого желания. Пришлось удариться в поиски. Подробности подбора и количества проверенных ферритов опускаю. Ниже привожу данные с двумя окончательно выбранными типами ферритов. Один вариант ШПУ для диапазона частот 1,5-30МГц, второй вариант для диапазона от 7МГц и вплоть до 100 МГц. Если есть потребность в ШПУ 1,5-50МГц - нужно использовать первый вариант, только ФНЧ на выходе ШПУ применить с частотой среза 53 МГц.
Ниже табличка для наглядности, как характеристики ШПУ зависят от типов феррита, соотношения витков в обмотках трансформаторов и номиналов частотозадающих элементов схемы. Две нижние строчки - окончательные два варианта применяемых ферритов и номиналов. Строчка, выделенная голубым цветом - это "высокочастотный" вариант ШПУ. В нём не применяется ФНЧ и элементы С35, С36, С37. Для трансформаторов применен феррит с меньшей проницаемостью. Обратите внимание не только на выходную мощность ШПУ, но и на амплитуду сигнала из Г4-158, т.е. как она меняется от частоты - вторая сверху строчка в табличке. Нижняя строчка, выделенная розовым цветом - это вариант для диапазона частот до 50 МГц. В строчке данные с ФНЧ с частотой среза 35 МГц. Четыре строчки выше - это для примера - насколько зависят параметры ШПУ от номиналов элементов и соотношения витков в трансформаторах >>>
