混合线性功率放大器。方案、说明

混合线性功率放大器。无线电电子电气工程百科全书

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在短波收发信机中，传输路径通常包含一个基于电子真空管的强大最终放大器和一个基于晶体管的前置放大器。同时，将前置放大器与最终放大器相匹配。使用谐振电路。在前置放大器和传输路径的最后一个混频器之间也包括类似的电路。

收发器的传输路径的这种结构不能被认为是最佳的。在前置放大器的输入和输出处使用两个可切换谐振电路使设备复杂化。此外，在谐振电路的电路中包含大功率晶体管的集电极会由于晶体管的集电极结电容的大非线性而导致非线性失真的出现。

图中示出了混合功率放大器的图，其输出级采用共发射极电路连接的VT4双极型晶体管和共栅极电路连接的VL1灯的共源共栅连接。这样的结构不仅可以使大功率晶体管的低输出阻抗与灯的输入很好地匹配，而且还保证了级联的幅频特性的出色线性度。另一个重要的优点是灯中的三个电极“接地”——第一和第二栅极以及光束形成板。灯的直通电容变得可以忽略不计，因此不需要中和它。

（点击放大）

为了增加终端级的输入电阻，在其输入端包含一个 VT3 晶体管上的射极跟随器。由于该晶体管的发射极直接连接到晶体管VT4的基极，输出级的静态电流可以通过VT20基极电路中包含的微调电阻R3来控制。为了提高放大器的线性度和温度稳定性，共源共栅级通过两个并联的电阻器 R23 和 R25 被串行负反馈覆盖。静态电流为 25 mA，阳极电压为 600 V，射极跟随器输入端的信号功率为 8 ... 10 mW，放大器在所有 KB 范围内输出至少 130 W 的功率。在这种情况下，阳极电流的恒定分量为 330 mA。输出功率为 140 W 时的三阶和五阶互调失真不超过 - 37 dB。

该放大器为 VT4 晶体管提供保护，防止其在灯发生故障时以及在受热瞬态期间击穿。为此，晶体管 VT4 的集电极通过二极管 VD2、VD3 连接到稳定电压为 4V 的齐纳二极管 VD50。在放大器正常工作期间，二极管 VD2、VD3 闭合，因为VT4集电极不超过35V。如果由于任何原因集电极上的瞬时电压超过50V，二极管VD2、VD3将打开，并且将被齐纳二极管VD4的低微分电阻分流。

共源共栅级的输入阻抗（来自射极跟随器的输入）实际上是有源的，几乎不依赖于频率，接近 400 欧姆。要得到130W的输出功率，射极跟随器的输入端有一个1,8V的射频信号就足够了，这样的电平很可能是由晶体管混频器提供的。（如果在收发器中，传输路径的最后一个混频器由二极管构成，则混频器输出端的射频信号功率通常不会超过 0,06 ... 0,1 mW）。

为了增加射极跟随器输入端的增益，包括一个基于晶体管 VT1 和 VT2 的两级宽带放大器。放大器的输入阻抗约为 200 欧姆，与传统二极管混频器的输出阻抗非常吻合。 1...30 MHz 频率范围内的增益几乎是恒定的，等于 26 dB。要获得130W的输出功率，在前置放大器的输入端施加一个功率为0,05mW的信号就足够了，即可以直接在KB的二极管混频器的输出端开启放大器收发器的传输路径。

当输入端没有 RF 信号时，放大器从 +40 V 源汲取约 15 mA 的电流，从 +25 V 源汲取约 600 mA 的电流。因此，在接收模式下“关闭”放大器是有益的。为此，反相器DD1-DD3的输出连接到三个晶体管VT1.1-VT1.3基极的电源电路。在接收模式下，逻辑 1 被施加到它们的输入端，在这种情况下，反相器输出端的电位低于硅晶体管的开启电压，因此放大器的所有级都关闭。在发送模式下，反相器的输入为逻辑低电平。元件 DD1.1-DD1.3 的输出电位变高，放大器打开。

放大器输出级的等效电阻约为 900 欧姆。表中给出了用于使放大器与天线匹配的 P 环电抗元件的计算值。

P-loop元素的值
工作频率，MHz	第一个电容器的电容，pF		电感。 µH		第二个电容器的电容，pF
工作频率，MHz	Rн=50 欧姆	Rн=75 欧姆	R=50 欧姆	Rн=75 欧姆	Rн=50 欧姆	Rн=75 欧姆
1,85	4033	3433	2,8	2,8	13765	9177
3,6	2073	1764	1,4	1,4	7074	4716
7,05	1058	901	0,73	0,73	3612	2408
14,15	527	449	0,36	0,36	1800	1200
21,2	352	300	0,24	0,24	1201	801
28,5	262	223	0,18	0,18	894	596

注。要在 1,8 MHz 范围内使用放大器，请将阳极电压降低到 300 V，并将 VL1 灯的第二个栅极连接到 VD4 齐纳二极管。

6P45S灯阳极允许功耗的护照值为35瓦。在这个放大器中，阳极电流为 330 mA，大约 70 瓦的功率在灯的阳极处耗散。然而，这并不会显着降低灯的可靠性，因为仅在 SSB 信号包络的峰值或电报脉冲期间，功耗才达到 70 W。平均功耗通常不超过允许值。

在结构上，6P45S 灯和匹配 P 电路的元件位于屏蔽室中，由此得出的结论是通过 KTP 穿心电容器得出的。为了提高灯泡的冷却效果，顶盖和底盖必须打孔。应该注意的是，灯泡在水平位置时会更好地冷却。晶体管VT4和VT3紧靠灯板放置并安装在机箱上，以保证良好的散热。放大器的其余元件可以放置在收发器的印刷电路板上。

电感器 L6 制作在直径为 14 mm 的圆柱形介电框架上，包含 270 匝 PEV 0,33 线，绕成一圈。电感器 L7 包含放置在电阻器 R3 上的 0,11 匝 PEV 21 线。

如果安装正确，放大器不需要调谐，唯一需要的调整是用调谐电阻 R20 设置输出级的静态电流。

作者：V. Žalnerauskas (UP2NV)，考纳斯；出版：N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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