Первоначальные экспери­менты с популярными типами транзисторов, которые неоднократно описы­вались на страницах радиолюбительских изданий нашими известными конструкторами, ни к чему “хорошему” не привели. Созда­лось впечатление, что основная масса публикаций по этой теме подво­дила повторяющего конструкцию к нервному стрессу, с последую­щим отрицательным отношением к транзисторным усилителям вообще. Потребовалось остановиться, провести ос­новательную теоретическую подготовку в этом вопросе, проанализировать отечественную военную технику аналогичного класса и выходных каскадов импортных трансиверов.

Основные тезисы при изготовлении ШПУ корот­коволновых TRX:

1. нужно использовать транзисторы, специально создан­ные для линейного усиления частот 1,5-30МГц это КТ921, 927, 944, 950, 951, 955, 956, 957, 980 и т.д.,
2. выходная мощность не должна превышать максимального значения мощности одного транзистора двухтактного ШПУ, в военной технике этот показатель не превышает 25% от максимальной мощности транзистора,
3. предварительные каскады, по возможности, дол­жны работать в классе А,
4. транзисторы для двухтактных каскадов подби­раются в пары с идентичными характеристиками,
5. не нужно забывать, что у транзисторных мощных каскадов очень низкое входное сопротивление и при изготовлении отдельных транзисторных усилителей мощности, обязательно прово­дить “изыскания” с понижающими трансформаторами на входе усилителя,
6. ферриты для трансформаторов с “идеальными характеристиками” вряд ли удастся найти, из всего перечня, производимого нашей промышлен­ностью можно обойтись проницаемостью 600-2000,
7. монтаж должен быть жестким, с выводами элементов минимальной длины, с запасом по мощ­ности. Проще всего - это монтаж на печатной плате с опорными площадка­ми,
8. экономия на размерах радиатора не оправдана, КПД таких каскадов можно считать 50%. Микроминитюаризация обычно заканчивается “нерв­ными стрессами” с последующими материальными издержками,
9. не нуж­но пытаться получить максимальный коэффициент усиления от каждого каскада в целях их экономии - это повлечет за собой неустойчивую работу и постоянные “возбуды”. Целесообразнее добавить дополнительный каскад и уменьшить Кус остальных каскадов при помощи отрицательных обратных связей,
10. отрицательно сказывается на устойчивости работы усилителя, экономия на блокировочных конденсаторах и развязывающих цепочках, здесь лучше не экономить. Если придерживаться этих основных тезисов при изготовлении транзисторного усилителя, будет больше шансов избежать не­приятностей, как при настройке, так и при последующей эксплуатации.

• Фото платы ШПУ.
• Схема платы ШПУ.
• Монтажка платы ШПУ.

Все три каскада ШПУ выполнены на одной плате размером 165х85мм. За “исходную цифру” была принята выходная мощность порядка 70-100Вт. Эта мощность без применения вентиляторов в длительном режиме теста. Цифры в 70-100Вт выходной мощности были выбраны из соображений современных условий на любительских диапазонах. При наличии более-менее согласованных антенн, этого достаточно для повседневной работы. Иногда даже удается выхватить какого-нибудь DX, правда, со второго-треть­его захода. Такой мощности уже достаточно для раскачки практически всех популярных ламп.

В первом каскаде ШПУ используется транзистор КТ913А. Это не лучший вариант, но из того, что производилось нашей промышленностью, выбирать не приходится. Возможны замены на КТ922А, 911, 904, 606. Ток покоя в пределах 120-200мА. Цепочки отрицательной обратной связи С2, R3 и С4 R4, R5 влияют на АЧХ. При помощи С4 можно поднять АЧХ в районе 24-28 МГц. Данные С2, R3 влияют на общий наклон АЧХ. При помощи R2 подби­рается ток покоя каскада. Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце диаметром 10-7мм, проницаемостью 1000-2000, достаточно 7-10 витков в два провода d = 0,16-0,25мм. Попытки при­менения различной скрутки проводов трансформатора, видимых изменений в работе каскада не даёт. Следующий каскад выполнен на КТ921, это уже транзистор, соз­данный для “работы в линейных усилителях KB и УКВ диапазонов при напряжении питания 27В”. Лучшие результаты были получены при применении КТ955А. Ток покоя каскада 300-400мА, выставляется при помощи резистора R7. Отрицательная обратная связь - элементы R8, R9, С7. Элементы R6 и С8 влияют на общий наклон АЧХ и соответственно на Кус. Включение дополнительного конденсатора, аналогичного С4, на АЧХ влияет незначительно. В качестве Т2 применен “бинокль”. Два столбика из колец d=10мм проницаемость 1000-2000, общая длина набранного столбика 11-12мм (3-4 кольца). Первичная обмотка 2-3 витка МГТФ 0,2-0,3мм, вторичная 1 виток МГТФ 0,7-0,9мм.

Выходной каскад двухтактный, здесь можно использовать КТ956, 944, 957. Лучшие по параметрам КТ956А. Следующие КТ944, имеют боль­ший завал на ВЧ диапазонах. КТ957 менее надежен (максимальное напря­жение коллектор-эмиттер 60В, у 956 и 944 -100В) позволяет получить бОль­шую мощность и меньший коэффициент усиления. Для качественной работы следует подобрать пару, проверяя Кус при различных токах через транзистор (50мА, 300мА, 1-2А). Плюс к этому подбору по постоянному току, желательно подобрать и по одинаковой отдаче на различных частотах от 1Мгц до 30Мгц. Хорошо подобранная пара обеспечит высокий КПД и максимальное подавление четных гармоник. С требуемой АХЧ придется повозиться подбором элементов R10-R13, C10-C11. Емкости С10-С11 влияют на Кус. низкочастотных диапазонов, резис­торы R10-R13 на высокочастотных. Емкостью С15 поднимают АХЧ в рай­оне 28-30МГц. В зависимости от материала колец Тр2 и качества подбора пары выходных транзисторов, иногда параллельно вторичной Тр2 полезно включить конденсатор емкостью 750-1500пФ, эта мера поможет поднять АХЧ выше 24МГц. Следует проконтролировать Кус на 10-14МГц, чтобы здесь не произошел завал характеристики.

Сопротивление L4, L5 должно быть минимально, дабы не получить на них дополнительное автосмещение (достаточно ДМ1,2 8-15 мкГн). Тр3 значительно влияет на качество работы усилителя. Данные трансформатора таковы: кольцевой сердечник, 100НН-4, К16х8х6. 6 витков из 16 скрученных проводов ПЭВ 0,31мм, разделенных на две группы по 8 проводов, с отводом от точки соеди­нения конца 1 группы с началом 2, обмотка отрицательной обратной связи - 1 виток МГШВ-0,35мм 10 см длиной. Применение других типов ферритов про­ницаемостью 100-600 дает тоже неплохие результаты. Количество проводов об­моток можно уменьшить до 12. Выходной трансфор­матор Тр4 – «бинокль» - 2 столбика из 7 тороидальных сердечников каждый, 400НН-4, К18х8х6. Первичная обмотка - виток оплетки от коаксиального кабеля, вторичная -2 витка из 10 проводов МПО-0,2 включенных параллельно. Вторичная обмотка располагается внутри первичной. Эксперименты с различными конст­рукциями этого трансформатора показали работоспособность ферритов проницаемостью 400-1000. Диаметр колец может быть 12-18мм. Ток покоя 100-200мА на транзистор, выс­тавляется при помощи R14. Точно выставить ток покоя можно по подавлению чётных гармоник. Транзистор VT5 через слюдяную прокладку крепится к радиатору. Один или оба диода VD4 и VD5 имеют тепловой контакт с ближайшим выходным транзистором. Реле К1 желательно применять хорошего качества. Неплохо работают герметизированные аналоги РЭС10 - РЭС34. Корпус реле следует заземлять. К выходу Тр4 подпаяна “защита от дурака”. Это 1-2 Вт резисторы общим сопротивлением 470-510Ом. С точки их соединения снимается ВЧ напряжение для детектора измерителя мощности VD3 и сис­темы ALC. В случае отказа К1, реле платы ФНЧ или отсутствия нагрузки в виде антенны, волновым сопротивлением 50-75Ом, вся мощность будет рассеиваться на этих резисторах с КСВ=10. Это не так уж и плохо, т.к. отра­ботает система ALC и уменьшит выходную мощность, если откажет и ALC, тогда наконец сработает “защита от дурака” - от этих резисторов пойдет “дух горелой краски” - вывод нерадивому пользователю - “смотри - горим!” Транзисторы такую экзекуцию свободно выдерживают при мощности до 100Вт, завод-изготовитель гарантирует “степень рассогласования нагрузки (Рвых =70Вт) в течении 1с 30:1”, в нашем случае получается 10:1, три секунды можем давить на передачу и соображать - “что же воняет?”

Схема системы АLC и выходных ФНЧ.

Система ALC и защита при высоком КСВ

В трансивере применены три цепи защиты выходного каскада от пе­регрузок. Первая - ограничение потребляемого тока. Это цепь защиты ста­билизатора +24В от K.3. При выходной мощности усилителя до 100Вт, срабатывание защиты выставить на уровне 8,5-9А. Остальные цепи защит срабатывают через усилитель DSB VT7 на основной плате. Напряжение на втором затво­ре этого транзистора определяет Кус и соответственно мощность всей ли­нейки выходного каскада. Напряжение подается через ручной регулятор вы­ходной мощности и транзисторный ключ, который управляется сигналом с датчика VD3, установленного непосредственно на выходе “бинокля” Т4 и напряжением от КСВ метра. В случае обрыва нагрузки выходно­му каскаду, например вышло из строя реле блока ФНЧ, ВЧ напряжение на выходе Т4, возрастает, выпрямляется диодом VD3 и закрывает транзистор­ный ключ VT1-VT2. Соответственно напряжение на втором затворе VT7 па­дает и раскачка выходного каскада уменьшается. То же самое происходит при превышении КСВ допустимого уровня, с той лишь разницей что вып­рямляется диодом VD1. Всю систему в целом настраивают, нагрузив выход­ной каскад на эквивалент, и при помощи резисторов R2 и R3 выставляют желаемые данные. При выходной мощности 100Вт пара КТ956А в длительном режиме выдержи­вает КСВ до 3-5 и более. Можно ограничиться значением КСВ 3-4 при котором уже начнет отрабатывать система защиты. Для этого вместо экви­валента следует подсоединить нагрузку примерными значениями 20 или 150Ом и выставить резисторами R2 и R3 начало срабатывания защиты. Об­щий коэффициент усиления можно ограничить при помощи R5.

Фильтры нижних частот

Фильтры работают и на прием и на передачу. Это «стандартные» ФНЧ пятого порядка. Для диапазонов 160м, 80м и 40м применены отдельные фильтры. Для диапазонов 30,20м; 16,15м и 12,10м совмещенные фильтры по два диапазона. Для переключения фильтров используются реле РЭС10 или их герметизированный аналог РЭС34. Так как мощности одного дешифратора 155ИД10 недостаточно для переключения таких реле, пришлось применить дополнительные тран­зисторные ключи – плата «Дешифратор». Расчетное входное сопротивление и выходное сопротив­ление ФНЧ равняется 50Ом. При практических испытаниях пришлось нем­ного корректировать данные ФНЧ со стороны усилителя мощности. Это связано с тем, что выходное сопротивление ШПУ немного отклоняется в ту или иную сторону от 50Ом в зависимости от рабочей частоты.