03.06.2017

Вернулся к усилителю разработки Александра Тарасова (UT2FW). На макете это хозяйство выглядело так:

Пришёл к выводу, что QRP-варианты мощностью 4-5Вт требуют либо дополнительного промежуточного усиления для последующего использования внешних PA по схема с общей сеткой либо транзисторных вариантов, мощность которых будет находиться в пределах 100Вт. А если задаться целью получить, например, 300Вт, то уже становится необходим переход на питание от 48В и выше... Второй вариант с QRP-мощность - попробовать раскачать ею внешний PA на пентоде с раскачкой в сетку (например, на ГК-71), но в моём случае, такой усилитель придётся делать с нуля. В конечном итоге, я пришёл к выводу, что трёхкаскадный усилитель разработки UT2FW с выходной мощностью около 30Вт - оптимальный вариант под передающий тракт самодельного SDR-трансивера для последующей раскачки внешнего PA на металлокерамических триодах  (у меня есть готовый PA на двух ГИ-6Б).

Прежние эксперименты, когда была получена мощность около 30Вт при напряжении питания 13-14В закончились тем, что все транзисторы вышли из строя... На какое-то время я отложил тему с транзисторными ШПУ и после того, как неспешно собрал подобранную пару RD16 (спасибо Юрию UA3AEV) и RD06 - решил попробовать восстановить ШПУ. Собственно, установка платы на новый радиатор, установка транзисторов и настройка токов покоя по 500мА на брата заняла около полу-дня. В итоге, при подаче ВЧ-сигнала с ГСС Г4-18 амплитудой около 900мВ под нагрузкой и напряжении питания усилителя 13,8В, был получен результат - 36В ВЧ напряжения, что эквивалентно мощности 26Вт. Во вторичной обмотке трансформатора Т2 намотано 3 витка. К сожалению, втиснуть четвёртый виток мне не удалось. Нужно будет обязательно попробовать и этот вариант, чтобы определить оптимальный...

Надо сказать, что двухтональный сигнал после усилителя выглядел терпимо:

Сигнал с SDR-трансивера, конечно, выглядит гораздее:

При подаче тонального сигнала и этой выходной мощности, через две минуты непрерывной работы достаточно сильно разогрелся выходной ферритовый бинокль. К сожалению, не догадался замерить его температуру. Ощутимо нагрелся и общий радиатор всех трёх транзисторов. Выходная мощность ни сколько не изменилась. Дальше тестировать уже не стал... Потребляемый ток усилителя при этом был около 4,5А. При неспешной работе в режиме SSB эти узлы усилителя были чуть тёплыми.

Надо сказать, что печатная плата усилителя сделана таким образом, что промежутки между дорожками и полигоном очень узкие. Нужно внимательно проверять плату после пайки на отсутствие коротышей и смывать активный флюс после сборки. Так же, отверстия под коаксиальные кабели сделаны очень маленькими. Словом, плата паяется достаточно тяжело.

На выходе усилителя подключён LPF-фильтр диапазона 40м. Контролировать сигнал сразу на выходе ШПУ без дополнительного LPF-фильтра достаточно проблематично, т.к. он может легко возбудиться. Кроме того, ожидаемый синус может выглядеть совершенно иначе, нежели вы можете предполагать, поскольку, в нём неизбежно будут присутствовать гармоники.

Схема усилителя сделана таким образом, что в режиме приёма, сигнал с антенны проходит через дополнительный LPF-фильтр (справа от платы усилителя на фото выше) и дополнительно подчищает, но и ослабляет полезный сигнал... Необходимо будет подумать, каким образом исключить этот выходной LPF-фильтр в режиме приёма. Однако, некоторые хэмы считают, что использование BPF-фильтров радиотракта трансивера, работающих на приём и передачу и LPF-фильтров ШПУ, так же, работающих на приём и передачу - обязательное схемное решение... Для меня этот вопрос пока открыт. Я считаю, что используемые в моих самодельных SDR-трансиверах и приёмниках BPF-фильтры вполне справляются со своими задачами, а LPF-фильтры ШПУ можно использовать только на передачу и обходить в режиме приёма, чтобы не ослаблять полезный сигнал с антенны.

Следующий шаг - хочу попробовать запитать плату ШПУ от блока питания 24В/6А. Предполагаемая выходная мощность должна возрасти не менее чем до 50Вт. В этом случае, уже можно будет, в некоторой степени, работать в эфире при хороших антеннах и прохождении без дополнительного усиления и попытаться сделать относительно удобный вариант для выездов. Так же, заказал несколько транзисторов BFR96S для первого каскада на Ali, т.к. получить выходной сигнал с пассивных смесителей радиотракта да ещё и после BPF-фильтров не получится. Словом, дополнительный каскад усиления не помешает. Вопрос в том, на сколько он испортит сигнал и на сколько стабильно будет работать...

09.12.2017

Спустя какое-то время, главным критерием для меня стал не уровень мощности, который можно выдавить из усилителя в режиме нажатия ключа, а уровень IMD3, значение которого должно быть более 34дБ, т.к. этот ШПУ не является оконечным каскадом усиления сигнала. Скажу сразу, что при таких значениях IMD3, получаемая мощность в разы ниже той, о которой велась речь в начале данного материала. Например, при подаче сигнала со смесителя SDR, без каскада предварительного усиления сразу в затвор RD06 и питании 13.8В, при IMD3=38дБ, выходная мощность составила всего 3Вт, чего было достаточно для раскачки двух ГУ50 по схеме с общим катодом... А при IMD3=34дБ при проверке двухтональным сигналом я смог получить только около 12Вт в режиме нажатия. Кстати, вот I/Q-файл. К сожалению, по входу приёмник не справляется с перегрузкой, но суть понять можно...

После этого я попробовал перевести усилитель на питание 24В. Резисторы смещения были выведены в крайнее положение против часовой стрелки, т.е. смещение было убрано до нуля вольт. Токи покоя были выставлены заново по 500мА на транзистор. Оказалось, что значения напряжений смещения уменьшились приблизительно на 0.1В. При выходной мощности 5Вт значение IMD3 составило 40дБ. Однако, установленный радиатор заметно сильнее нагревался. Для работы в цифре этой площади радиатора даже при такой отдаваемой мощности уже недостаточно. В общем, я вернулся к штатному напряжению 13.8В, что позволяет при положенном IMD3 работать в цифре мощностью 10-12Вт при пассивном охлаждении данного радиатора.

22.03.2018

Есть идея, попробовать запитать напряжением 24В только пару выходных транзисторов, чисто, в экспериментальных целях... Ранее, я подавал это напряжение и на драйверный каскад, однако, RD06 при настройке смещения вёл себя нестабильно, после роста тока до 300мА потом наблюдался резкий скачок до 1А и выше. Кроме того, ощущалась нехватка уровня сигнала по входу - т.е. нужна большая раскачка.

На практике, использовать два напряжения для питания разных каскадов будет не очень удобно. Возможно, самым правильным решением окажется включение в работу предрайвера (самый первый каскад) с подачей на вход минимального уровня при максимальном IMD3 с трансивера...

29.04.2018

Не знаю, по какой причине, но дядя Саша установил в схему усилителя одно реле и запараллелил две контактные группы у последнего. Сама идея увеличить контактную поверхность за счёт параллельного включения контактных групп - не плохая, но не в ущерб правильной коммутации, я считаю... 

Попытки сделать "хитрую" коммутацию с одной контактной группой, чтобы сигнал проходил и в обходе и через усилитель, привели к тому, что дважды выходил из строя транзистор RD06 (я не использую каскад предрайвера). В конечном итоге, я разделил контактные группы реле (разрезал две дорожки из трёх) и сделал полноценный обход сигнала в режим приёма и прохождение сигнала через усилитель в режиме передачи.

20.06.2018

В настоящий момент усилитель используется как промежуточное звено между SDR-трансивером и PA на двух ГУ-50 по схеме с ОК. Необходимая мощность для раскачки PA до 100Вт - всего 0,5Вт. IMD3 при этой мощности с ШПУ составляет примерно 38дБ. Далее, после PA он неизбежно портится. Есть идея изменить цепи обратной связи в ШПУ, несколько понизив Ку в пользу линейности сигнала (уровень IMD3 с источника, SDR-трансивера, составляет около 50дБ). Запаса по мощности для раскачки PA вполне достаточно. Цель: увеличить линейность сигнала и уменьшить относительный уровень не подавленной несущей с SDR-трансивера, т.к. уровень выходного полезного сигнала со звуковой карты нужно будет несколько увеличить, а остаток не подавленной несущей, проникающей через цепи смесителя, в аппаратной части SDR-трансивера останется прежним...

Продолжение следует...