ШПУ на 2xRD16HHF1+RD06HHF1
Инфо для посетителей - пока эта страничка ваяется...
Широкополосный усилитель с выходной мощностью до 50Вт на частоты 1,5-50Мгц. ШПУ разрабатывался как "умощнитель" для 1Вт-ной версии SDR. Применены новые полевые транзисторы от Mitsubishi - выходные транзисторы - пара RD16HHF1, в драйвере один RD06HHF1. На плате разведен предварительный маломощный каскад на биполярном транзисторе BFR96S, который можно задействовать при потребности. Предложение для самоделкопаяльщиков - ниже крайняя справа картинка.
Размер платы 74х115мм. Для получения выходной мощности 35Вт на частоте 30МГц достаточно 1В напряжения возбуждения. Максимальная мощность, которую удалось получить от этого усилителя - более 70Вт, на частоте 3МГц. На фото выше вид готовой платы, наборы для сборки ШПУ и ФНЧ.
Транзисторы достаточно новые - рассмотрим, какие данные даёт на него производитель.
Завод изготовитель в типовом режиме рекомендует не менее 19Вт на один транзистор и в обзоре его типовых характеристик берет как исходные данные - 20Вт на частоте 30МГц при напряжении питания 12,5В. Из приводимых графиков на транзистор видно, что более 20Вт при напряжении питания 12,5В на частоте 30МГц "выжать" из транзистора не удастся. Но т.к. этот ШПУ разрабатывался для 1Вт-ной версии SDR от UT2FW, то его можно запитывать напряжением до 16В, т.к. таким же напряжением можно питать и сам SDR. Из ниже приводимого графика видим, что при стандартном напряжении питания в 13,8В можно получить до 22,5Вт с транзистора, т.е. с ШПУ можем снять до 45Вт. Максимальное напряжение для транзистора 50В - посему его можно применить и в 24В-ольтовой технике. Для любителей экспериментов привожу основные таблички из даташита на транзистор - думаю, если не превышать ни один из максимальных режимов - транзистор прекрасно выживет и с него можно снять явно большую мощность, нежели заявлена. 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 50Вт, как дешевая альтернатива ШПУ на наших КТ965, КТ966. Транзисторы прекрасно с поставленной задачей справляются и это уже не "какие-то IRF-ы", о которых столько шуму в радиолюбительской среде, а настоящие ВЧ транзисторы, которые работают при стандартном 12-14В питающем напряжении и выдают "мощу" вплоть до 100МГц.
При разработке ШПУ учитывались параметры техники SDR, в первую очередь для которой он и разрабатывался. Т.е. предельная рабочая частота 50Мгц. Наши ВЧ транзисторы, которые разработаны для линейного усиления мощностей в пределах 20Вт на транзистор, при напряжении питания 14В - список выпускаемой продукции крайне скудный - только КТ965А. Это хорошие надёжные транзисторы, но на сегодня они стали крайне дороги. Для примера - в маганизе Чип-Дип 1шт 2Т965А стоит 1470р - это больше 50$. С такими ценами выгоднее сразу сделать 100Вт-ный ШПУ на каких-нибудь "буржуинских" транзисторах. Дополнительно к высокой цене, частотные свойства 965-х не располагают их использовать для ШПУ с максимальной рабочей частотой в 50МГц. Хотя завод изготовитель и заявляет предельную частоту КТ965А в 100МГц, в реалии - уже выше 35-40МГц наблюдаем "завал" частотной характеристики ШПУ на КТ965А.
Буржуи же производят массу различных транзисторов под нашу задачу. Но цены на те транзисторы, тоже не особенно радуют. Особенно, учитывая "навар" наших родных поставщиков - как-то всё больше сразу на 100Вт-ную версию ШПУ склоняли такие ценовые предпосылки. Фирме Mitsubishi удалось выпустить на рынок целую линейку дешевых ВЧ полевых транзисторов. Конечно, нельзя эти транзисторы сравнивать с транзисторами, которые специально разработаны для линейного усиления ВЧ сигналов. Но учитывая их невысокую стоимость, в сравнении с иными транзисторами аналогичного назначения от других фирм, выбор пал именно на них. Привлекает ещё тот факт, что в линейке тех полевиков есть транзисторы начиная от 0,3Вт до 100Вт. Т.е. используя только полевики этой серии можно строить ШПУ с раскачкой от пассивного смесителя. Дополнительно есть ещё и разделение по предельной рабочей частоте, т.е. транзисторы для работы в КВ диапазоне и транзисторы для работы в УКВ диапазоне частот. Обозначение транзисторов для работы в КВ диапазоне частот RD..HHF1, для УКВ диапазона RD..HVF1. Цифры обозначают примерную мощность на транзистор.
По ценам. Мои поставщики "зуб дают" за оригинальность поставляемых компонентов. В связи с этим - цены у них не самые низкие, которые можно встретить в интернете. Ещё пару лет назад первые RD16HHF1 они мне привезли что-то около 12-11$ за транзистор. На сегодня цена припала до 7-8$ за транзистор. Замечу - уже был случай, когда мне попались перемаркированные или какие-то "левые" транзисторы. За ради интереса приобрел их из-за низкой цены - 180р RU. Скорее всего то были какие-то дешевенькие 5-10Вт-ные полевики для СБ-ишек. В корпусе ТО-220 их выпускается неисчислимое множество - посему и легко ими подделать RD16-ые. К тому же отвратно то, что надпись на оригинальных RD выполняется краской, а не гравировкой. Посему подделки неизбежны. Интересная ситуация с ценами и на сайте магазина Чип-Дип. Указаны три варианта RD16HHF1 по ценам 200-290р за штучку. И только один вариант указан как: RD16HHF1, Si 30МГц 12.5В 16Вт TO-220 по цене 593р. Оптовые цены начинаются от 10шт и уже при таком количестве цена падает почти в два раза. Вот, чтобы не оказались те дешевые полевики, закупленные по опту на Чипе, которые мне продали на ростовском радиорынке по 180р. А продавец себя страхует - в случае претензии покупателя всегда можно аппелировать типа: "А мы гарантируем 16Вт только вот у тех транзисторов, которые по 593р".
ШПУ двухкаскадный. В драйвере тоже полевик от Mitsubishi - RD06HHF1. Немного по схеме пройдёмся.
Токи покоя выставлены по 0,5А на транзистор - выставляются резисторами R11, R20, R22. VT3 - ключ, для получения напряжения +13,8В ТХ. Введена дополнительная стабилизация напряжения смещения полевиков - стабилизатор LO9. Реле К1 коммутирует антенну: выход ШПУ-вход SDR-а. Управление режимом TX-RX возможно как простым замыканием на корпус вывода PED (педаль), так и подачей положительного напряжения 5-12В на вход +ТХ. В SDR-е есть оба варианта для управления внешним ШПУ. На схеме не стал показывать резисторы "защиты от дурака" - их прекрасно видно на плате - это два мощных SMD резистора номиналом 1к, которые включены параллельно С22. Эти резисторы запаиваются по потребности. На выходе ШПУ установлен ФНЧ с частотой среза 35МГц - элементы C22,L1,C21,L2,C20. Вариант ФНЧ с частотой среза 53МГц можно подсмотреть в описании ШПУ на 2хRD70HHF1. Возбуждение подаём на вход IN1. Между SDR-ом и ШПУ следует установить простейший АТТ, например, на двух резисторах, дабы согласовать уровни - см. схему АТТ.
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.
К выбору ферритов для трансформаторов.
Трансфоматор Т1 - колечко К7, проницаемость 600-1000, в два провода без скрутки 8 витков, провод ПЭЛ 0,27мм. Начало одной обмотки соединяем с концом второй обмотки - это будет средний вывод.
Трансформатор Т2. Двухдырочный феррит от Феррокскуб. Размер 8х13х15мм. Проверены два типа феррита - 4С6 и 3В3. Первый имеет меньшую проницаемость - посему подходит для ШПУ с предельной частотой вплоть до 100МГц. Второй более подходит для КВ диапазона. 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 от японской Tomita. Размер 10х20х19мм. Проверены тоже два типа феррита с различной проницаемостью. 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.
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 выходного бинокля была идея применить готовые трансформаторы - см. по ссылке, нажать на стрелку - =>> - на том фото это второй справа трансформатор. В качестве Т2 транс из отечественных колечек К7 проницаемостью 1000. Фокус не удался - был большой завал АЧХ выше 40МГц. Да и на 30МГц 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 100МГц. Если есть потребность в ШПУ 1,5-50МГц - нужно использовать первый вариант, только ФНЧ на выходе ШПУ применить с частотой среза 53МГц.
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 50МГц. В строчке данные с ФНЧ с частотой среза 35МГц. Четыре строчки выше - это для примера - насколько зависят параметры ШПУ от номиналов элементов и соотношения витков в трансформаторах. Такими цифирками у меня пол тетрадки исписано, пока отрабатывал ШПУ на 2хRD70HHF1 и этот.
Справа от таблички вид на плату сверху-снизу.
Для этого варианта ШПУ на мой взгляд нет смысла применять какие-то "навороченные" ФНЧ - имею в виду те, которые описаны для ШПУ 100Вт на 2хRD70HHF1. Одновременно с платой ФНЧ для 100Вт ШПУ, была разработана и платка ФНЧ "мини" - её можно с успехом применять как фильтры для транзисторных ШПУ, так и в качестве фильтров "согласователей входа" лампового УМа с тюнером вашего любимого "буржуина". Ниже вид печатной платы сверху и снизу =>
Привожу расчётные данные варианта таких фильтров для ШПУ, т.е. входное-выходное сопротивление 50Ом. Надеюсь, для читателя будет ясно, что в варианте "согласователя" для УМа на лампе данные ФНЧ будут немного отличаться, т.к. входное сопротивление лампового усилителя отличается от 50Ом. Ниже картинки из программы RFSimm99 - данные элементов ФНЧ по диапазонам. Жмём на каждую из картинок - получаем картинку в полный размер.
Принципиальную и монтажные схемы на плату ФНЧ "мини" можно скачать ниже. Схемотехника ФНЧ каких-либо особенностей не имеет. Это "обычные" ФНЧ третьего порядка. При расчёте немного варьировал данными, дабы получить на некоторых диапазонах небольшой подъём АЧХ в рабочем диапазоне частот. Все элементы на плате аналогичного типа, как применены и на плате ФНЧ для ШПУ 2хRD70.
Информация для самоделкопаяльщиков, которые не хотят особенно "заморачиваться" с настройкой фильтров приборами, а требуют: "дайте нам точные данные, мы "тупо" повторим и чтобы всё классно заработало". Разочарую таких конструкторов - настройка фильтров без приборов на мой взгляд нереальна. Представьте если вам дырку в зубе зубной врач будет сверлить бормашинкой из набора "Юный гравировщик". Точно так же и делать радиотехнику без приборов. В принципе сделать можно и "тем и этим", но удовольствие и конечный результат будут разные.
Мало того, что растяжение витков по кольцу значительно влияет на индуктивность катушки, но ещё и есть разброс в проницаемости материала колец, хотя они вроде бы все и одинаковые - из одного "теста" вылеплены. Привожу для наглядности фото трёх индуктивностей, думаю комментировать нет смысла?
Т.е. для ФНЧ 15м можно применить как кольцо с 9 витками, так и 10 витками. Индуктивность можно получить одинаковую. Или - катушку с 9-ю витками можно использовать и для 15м и для 10м - достаточно на одной слегка растянуть витки, а на другой немного их сжать.
Посему - при изготовлении ФНЧ "мини" можно смело руководствоваться моточными данными ФНЧ для ШПУ 100Вт. Но при настройке немного подвигать витки по кольцу в сравнении с ФНЧ 5-го порядка.
Можно и таким способом поступить, если нечем измерить индуктивность. Нагружаем ШПУ+ФНЧ на предполагаемый эквивалент нагрузки, подаём раскачку с ГССа частотой верхнего края диапазона и двигаем витки (растягиваем-сдвигаем по кольцу). Оставляем то положение, при котором получаем максимальную отдачу. Дело в том, что если внимательно посмотреть на расчётные АЧХ каждого фильтра - виден небольшой подъём АЧХ вблизи точки среза. Специально так расчитывал ФНЧ, чтобы получить минимальное затухание на рабочей частоте. Вот и желательно тот "бугорок" загнать на частоту диапазона.
Дублирую сюда моточные данные катушек:
160м 29в 0,65мм, Т50-2
80м 21в 0,71мм, Т50-2
40м 15в 0,73мм, Т50-2
остальные диапазоны 0,73-0,78мм, Т50-6
20м 11в
15м 9в
10м 8в
6м 7в 1,5мм оправка 6мм
80м 21в 0,71мм, Т50-2
40м 15в 0,73мм, Т50-2
остальные диапазоны 0,73-0,78мм, Т50-6
20м 11в
15м 9в
10м 8в
6м 7в 1,5мм оправка 6мм
Ещё инфо для тех, кто ни разу не видел реальных АЧХ таких фильтров на приборах. Не нужно питать надежды на "крутизну" характеристик и скатов таких простых фильтров. Привожу расчётные АЧХ одного и того же фильтра, но в линейном и логарифмическом масштабе.
Если смотреть на АЧХ фильтра в логарифмическом масштабе, то может сложиться мнение, что: "И какой толк с такого фильтра?". Но поставленную задачу фильтр выполняет - обеспечивает на частоте второй гармоники подавление не менее 20дБ и почти 40дБ на частоте третьей гармоники.
Существует и "кардинальный" вариант решения "вопроса настройки" - купить готовую платку. Т.е. нужно всегда помнить аксиому жизни - хочешь дешево - напрягайся сам в изготовлении и не пищи, не хочешь напрягаться - покупай готовое.
На плате разведён "стандартный" КСВ-метр от UT2FW. Его конструкция отработана при разработке СУ для трансивера "Дунай -96", подробности о нём можно почитать здесь же на сайте в разделе "Аксессуары" => "Тюнеры" Этот вариант КСВ-метра позволяет использовать как стрелочный прибор в качестве индикатора настройки, так и обычные светодиоды. Что бывает очень удобно в малогабаритной технике, когда нет места на передней панели для установки прибора достаточных размеров, чтобы его стрелку можно было видеть хотя бы с двух метров. Светодиоды подключаем к разъёмам XP1-XP2. Для прибора предназначены выходы ХР3-ХР4. При помощи подстроечных резисторов R5,R4 регулируем отклонение стрелки в миллиамперметре в зависимости от типа применённого прибора. Номинал R1 может находиться в диапазоне 100-200Ом в зависимости от сопротивления применяемого кабеля для питания антенн. При калибровке прибора выберите наиболее оптимальное сопротивление конкретно в вашем случае по наилучшему "подавлению отражёнки", т.е. чтобы стрелка прибора не отклонялась от нулевого положения при измерении отражённой волны. При использовании качественных коаксиальных кабелей сопротивлением 50Ом обычно номинал этого резистора 180Ом. Калибровать КСВ-метр нужно уже в рабочей конструкции, т.е. когда вы припаяете кабель, от платы до антенного разъёма внутри корпуса. Специально акцентировал внимание самоделкопаяльщиков на этой какзалось бы "мелочи" из-за того, что частенько применяют внутри корпуса между платами конструкции тонкие коаксиальные кабеля неизвестного волнового сопротивления, которые могут вносить "общее рассогласование" на высокочастотных диапазонах. Дроссель L13 индуктивнойстью 100мкГн и более введён для стекания статического электричества из антенны. Реле К16 переключает антенну либо на вход приёмника, либо на выход платы ФНЧ. Управление реле происходит замыканием на корпус выходов LPF1-7 разъёма XS1. Если коммутация будет происходить при помощи обычного галетного переключателя - защитные диоды VD4-10 можно не запаивать.
- Войдите на сайт для отправки комментариев
