收发功率放大器。方案、说明

收发器功率放大器。无线电电子电气工程百科全书

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宽带晶体管功率放大器可以显着简化现代收发器的设计，并确保（与电子管器件不同）末级的不调谐操作。正如文章作者所报道的，这个筒仓被几个短波重复使用，并且它对每个人来说都完美无缺。

在经历了几种发射井变体的制造和调整之后，我分析了用于业余无线电通信的外国工厂制造的收发器的输出级电路，以及类似级别设备的国内军用电路。因此，出现了一种用于短波收发器的宽带晶体管功率放大器的设计方法。通过在发射井的制造中遵守它，业余无线电爱好者更有可能在安装过程中和随后的操作过程中避免麻烦。以下是该方法的主要规定。

1. 在筒仓中，需要使用专为 1,5 ... 30 MHz 频段线性放大而设计的晶体管（KT921、KT927、KT944、KT950、KT951、KT955、KT956、KT957、KT980 系列）。

2、设备的输出功率不得超过推挽筒仓单个晶体管功率的最大值（在军事技术中，这个数字不超过晶体管最大功率的25%）。

3. Prestages 必须在 A 类中工作。

4、推挽级晶体管必须成对选择。

5. 你不应该努力从每个阶段获得最大增益（Kus）。这会导致他们的工作不稳定。更有利的做法是引入一个额外的级联，并通过负反馈来减少剩余级联的 Kus。

6. 安装必须牢固，并且元件引线必须保持最小长度。最简单的方法是使用带支撑垫的 PCB 安装。

7. 隔直电容器和去耦链的节省会对放大器的整体稳定性产生不利影响。

8. 节省散热器的尺寸是不合理的。在这里，“微型化”设备的尝试通常会导致紧张压力和材料成本。

所提出的放大器在+24V电源电压和0,5V（rms）激励电压下的额定输出功率约为100瓦。放大器的输出阻抗为50欧姆，输入阻抗为8×10欧姆。在没有附加滤波的情况下，放大器输出端的二次谐波电平不超过 -34 dB，三次谐波电平不超过 -18 dB。双音信号包络峰值处的三阶组合分量的电平不超过-36dB。这些测量是使用 SK4-59A 频谱分析仪进行的。电流消耗 - 高达 9 A（最大输出功率）。工作频段为 1,8 至 30 MHz。放大器在长时间测试中成功运行（未使用强制气流）。

功率放大器的三级（图1）放置在一块尺寸为165x85 mm的公共板上，直接固定在后壁上——收发器的散热器上。在第一级中，使用了KT913A晶体管。可用KT904A、KT911A替代。晶体管的静态电流（在C2、R3和C4、R4、R5的反馈内）形成级联的频率响应。级联的频率响应可以通过电容器C4在24 ... 28 MHz频段内提高C2和R3的值影响整体频率响应，由+12V电压的电源供电，则可以在KT939A晶体管上执行，该晶体管是专为A类线性放大器设计的。 T1 采用 1000NM-3 级铁氧体制成的环形磁芯，尺寸 K10x6x5 mm，绕组包含 8 匝 PEV 0,2、XNUMX mm 导线。

（点击放大）

第二级组装在 KT921A 晶体管上。该晶体管专为线性放大器 KB 和 VHF 频段而设计。该级的静态电流 - 300 ... 350 mA 通过选择电阻器 R7 来设置。级联的特性由元件R8、R9、C7、R6和C8形成。所谓的“双筒望远镜”被用作变压器T2（例如，参见“Radio”中的一篇文章，1984年，第12期，第18页）。变压器的两柱由外径为1000毫米的3NM-2000或3NM-10级铁氧体磁芯组装而成。打字柱的长度约为 12 毫米（3-4 环）。初级绕组 - 2-3 匝 0,25 毫米 MGTF 线，次级 - 1 匝 MGTF 0,8 毫米。

放大器的输出级是推挽式的。在这里您可以使用 KT956A、KT944A、KT957A 类型的晶体管。安全边际方面最好的 - KT956A。晶体管 KT944A 会“阻塞”高频范围内的频率响应，而 KT957 则不太可靠。一对匹配的晶体管可确保放大器的高效率和良好的谐波抑制。晶体管VT3、VT4的静态电流通过选择电阻R14来设定。它应该是 150 ... 200 mA（对于每个晶体管）。级联的频率响应由元件 R10-R13、C10、C11 形成。电容器 C10、C11 影响低频范围内的 Kus，电阻器 R10-R13 影响高频范围内的 Kus。电容器C15的电容决定了频带28...30MHz中频率响应的上升。有时，与变压器的次级绕组并联一个容量为 750 ... 1500 pF 的电容器很有用。这也将有助于提高 24 MHz 以上频率的频率响应。在这种情况下，级联的 Kuss 应控制在 10 ... 14 MHz，以便此处的特性不会出现“阻塞”。有必要在工作功率下检查这些元件的正确选择，因为在低功率下，“阻抗”与“巡航”模式下的不同。

T3变压器的设计从根本上影响放大器的质量。磁路是一个环形磁路，由 100NN-4 级铁氧体制成，尺寸 K16x8x6 mm。带抽头的绕组有 6 匝 16 根 PEV-2 0,31 毫米导线绞合在一起，分为两组，每组 8 根导线。退出是从第一组末尾与第二组开头的连接点开始的。另一个绕组是1匝MGSHV-0,35毫米，长10厘米。输出变压器T4是一个“双目”的2列7环磁芯，其铁氧体等级为400NN-4，每个尺寸为K16x8x6毫米。初级绕组 - 1 匝同轴电缆编织层，次级绕组 - 2 匝并联连接的 10 根 MPO-0,2 线。次级绕组位于初级绕组内部。该变压器的各种设计选项的实验表明，其采用磁导率为 400-1000、环直径为 12 至 18 mm 的铁氧体时的性能。次级绕组也可以绕成一根线，例如 MGTF - 0,8 ... 1 mm。不要忘记变压器在运行过程中会明显升温，因此电线的绝缘层必须耐热。

电感器L4、L5的欧姆电阻必须最小，这样它们就不会产生自动偏置。例如，您可以使用电感为 1,2 ... 8 μH 的 DM-15。晶体管VT5（输出晶体管的偏置电压稳定器）通过云母垫片固定在与它们共用的散热器上。二极管 VD3 和 VD4 必须与输出晶体管之一热接触。 RES1 型继电器 K34（通行证 RS4）虽然是 RES524，但仍可可靠运行数年。继电器外壳应连接到公共电线。

变压器 T4 的输出端连接有“傻瓜保护”——总电阻为 23 ... 24 欧姆的两瓦电阻器 R470、R510。从它们的连接点开始，输出功率指示器（VD5 上的检测器）和 ALC 系统的 RF 电压被移除。如果 K1 继电器、低通滤波器板继电器或天线开路发生故障，所有功率将被这些电阻耗散，SWR 将为 10。这还不错，因为 ALC系统将工作并降低输出功率。如果 ALC 也失效，那么“傻瓜保护”就会起作用：“烧焦油漆的灵魂”将来自这些电阻。晶体管可以轻松承受这样的执行。对于高达 100 W 的功率，制造商保证“70 秒内负载失配程度（Pout = 1 W）为 30:1”。在我们的例子中，它将是 10:1，因此我们可以花三秒钟进行传输并思考：“它闻起来像什么？”。

截止频率为 7 MHz 的两段低通滤波器 (L8L21C23C25C32) 直接焊接在放大器板上。

从收发器打开的那一刻起，放大器的电源（+24 V）就持续供应，并且当切换到发送模式时，+12 V的控制电压被施加到+TX总线。

放大器的调整按以下顺序进行。设置晶体管 VT1 - VT4 的静态电流后，我们将电容器 C5 的输出从 VT2 基极电路上拆焊，并通过 10 ... 20 欧姆 (1 W) 电阻器将其连接到公共电线。将来自 GSS 的信号施加到频率为 29 MHz 的筒仓输入后，我们选择电容器 C4，以均衡该频率下的频率响应。恢复 C5、VT2 的连接后，我们在变压器 T4 上加载一个 50 ... 60 欧姆 (25 W) 的无感电阻和最小长度的引线。通过将输入信号电平设置为 0,2..0,3 V (rms)，我们测量晶体管 VT3、VT4 的电流消耗以及负载处的 RF 电压。通过交换变压器 T3 初级绕组的结论，我们通过负载上的最大电压确定它们的最佳连接。通过将输入信号电平增加到 0,5 V (rms)，我们测量 Ipot 和 Pout。通过选择电容器 C15，我们可以在 29 MHz 频率下在放大器输出端实现最高功率（470 ... 2200 pF，取决于变压器 T3 磁路的磁导率）。

在不改变输入信号电平的情况下，我们在 14、7 和 1,8 MHz 频率下测量 Pout 和 Iout。记录测量结果。根据最小电流消耗下的最大输出功率，依次选择初级绕组的匝数，先选择T2变压器（不超过5匝），然后选择T3变压器（2-3匝）。同时，我们比较了29、14和1,8 MHz频率下的输出功率数据。

由于带通滤波器的输出很少在所有范围内产生相同的信号电平，因此有必要通过选择电阻器 R6、R10-R13 和电容器 C10、C11 与实际激励器（在收发器中）来形成最终频率响应，并且不与 GSS 一起使用。 57.

前置放大器（图 2）与带通滤波器 (BPF) 和接收器衰减器 (ATT) 一起组装在单独的板上。晶体管VT1（可以用任何字母索引的KT325、KT355型晶体管代替）以线性模式工作。级联的增益约为10。负载是宽带变压器T1，由铁氧体等级600HH制成的环形磁路制成，尺寸为K10x6x5 mm。绕组包含 8 匝 0,2 毫米的 PEV 线。晶体管的静态电流 (20 mA) 通过选择电阻器 R4 来设置。级联的幅频特性由元件R7、C4构成。

收发功率放大器

晶体管VT2上的按键控制继电器K3，它以传输方式将PA线的输入连接到DFT。带通滤波器 - 双电路。对于电感器，使用了电视直径为 8 毫米的框架。当然，这不是最好的选择，但 DFT 可以很好地处理镜像和侧通道选择的任务。

该收发器为功率放大器的输出级提供三级过载保护。上图。图 3 显示了 ALC（自动信号电平控制）和高 SWR 保护。

收发功率放大器

这些保护电路通过基于双栅极场效应晶体管的 DSB 放大器运行。该晶体管第二栅极的电压决定 Kus 级联，并相应地决定输出级联整条线路的输出功率。来自VD5检测器（参见本文第一部分中的图1）的信号和来自SWR计（图3）的信号通过隔离二极管VD2、VD3馈送到晶体管开关（VT1、VT2）。晶体管VT2的发射极的输出通过阻值为4,7…10kOhm的可变电阻器(输出功率调节器)连接到公共导线上。该电阻器的动触点连接到 DSB 放大器的第二个栅极。如果输出级没有连接负载（例如低通滤波器单元的继电器故障），则输出T4处的RF电压增加。经二极管VD5整流，截止晶体管开关VT1、VT2。 DSB 放大器第二个栅极处的电压以及输出级的电压相应降低。当驻波比超过允许水平时，也会发生同样的情况，唯一的区别是驻波比表的二极管VD1用作整流器。

将输出级加载到相当于天线的输出级后，微调电阻器 R2 和 R3 设置保护系统的操作级别。 KT100A 对的输出功率为 956 W，可承受高达 5 或更高的 SWR。您可以将自己限制在 SWR = 3 ... 4，此时保护系统已经开始工作。为此，您应该连接一个大约 20 或 150 欧姆的负载，并使用电阻器 R2 和 R3 设置保护操作级别，而不是等效的。 PA 线的整体增益可以通过电阻器 R5 的选择来限制。当在 DSB 放大器中使用 KPZ50 或 KP306 类型的晶体管时，第二个栅极上的电压应设置为不超过 +5 ... 7 V。电容器 C7 和 C9 确保 ALC 系统的平稳运行。如果它们的电容太小，信号就会失真，会出现尖锐的限制，这听起来不舒服，如果电容太大，系统对输出级负载变化的反应会出现延迟，整个意义就变了。这种保护就会丧失。通过使用附加接收器控制信号质量，您可以通过选择 R3、R2、C7、C9 调整 ALC 深度及其响应时间来获得良好的信号。 SWR 计 T1 的变压器缠绕在 M50VCh-2 品牌的环形铁氧体磁路上，尺寸为 K12x6x4 mm。次级绕组有 28 匝 0,2 毫米 PELSHO 线。初级绕组是一根同轴电缆，穿过变压器环并将低通滤波器连接到收发器的天线连接器。

放大器保护的第三阶段是限制+24V电源消耗的电流，当放大器输出功率高达100W时，稳定器保护工作电流设置为8,5…9A。

关于无线电市场上销售的铁氧体磁路的几句话。购买时，千万不要说你需要什么样的透气性。最好问清楚是哪一种，因为卖家手边总是有一个“工作箱”，里面装有您所说的渗透率。虽然风险较高，但仍可从外观上区分出具有高磁导率的铁氧体。它通常颜色较深（“烤煤”），颗粒较大，并且用测试仪（HM品牌）“响”。小磁导率的铁氧体颜色呈灰色，有时带有一层“锈”，晶粒非常细，测试仪不会出现“环”。在业余无线电环境中，有各种关于使用 NN 和 NM 品牌铁氧体的传言。我还没有发现这些铁氧体的性能有任何差异，至少在复制的放大器设计中没有。但在军事设备中，特别是在晶体管发射机中，更常见的是NM品牌的铁氧体。该信息不具有约束力。也许有人会想在这个方向上进行详细的研究，并在未来与业余无线电兄弟会分享研究结果。

作者：Alexander Tarasov (UT2FW)，雷尼，乌克兰

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