Как "закачать мощу"

"КВ-журнал" №1-93
Линейные усилители мощности чаще всего выполняют по схеме с общим катодом. При множестве преимуществ, которые дает такое построение, ему присущ и один недостаток - без введения нейтрализации (что весьма хлопотно) такой усилитель склонен к самовозбуждению.
Известно и радикальное решение этой проблемы: пассивная входная цепь в виде резистора сопротивлением 50 или 75 Ом. Правда, при этом у трансивера (возбудителя) должен быть определенный запас по мощности. Однако, если выходная мощность РА должна быть около 500 Вт, то трансивер типа UW3DI для раскачки определенно подойдет.
Реализация этой идеи на практике наталкивается на одну неприятность: даже такой мощности трансивера на всех диапазонах наблюдается заметное уменьшение раскачки на самых высокочастотных диапазонах (21-28 МГц).
Объясняется этот факт очень просто. Дело в том, что входная емкость лампы начинает шунтировать нагрузочный резистор. Действительно, если эта емкость плюс емкость монтажа составляет всего 30 пф (это реальное для многих мощных ламп значение), то на частоте 30 МГц, ее емкостное сопротивление будет всего 180 Ом. Незначительным усложнением входной цепи РА этот эффект можно устранить.
Для этого в нее вводят фильтр низких частот с характеристическим сопротивлением 50 или 75 Ом и с частотой среза около 32 МГц. В полосе прозрачности (т.е. до частоты 30 МГц) такой фильтр практически имеет коэффициент передачи 1. Входная емкость лампы "работает" в одном из звеньев фильтра и уже не шунтирует нагрузочный резистор, который подключают к выходу фильтра (рис.1)

Хотя основная задача фильтра в этом случае - устранение влияния входной емкости лампы РА, он, естественно, выполняет и исходную функцию ФНЧ : фильтрует составляющие сигнала трансивера, лежащие выше 30 МГц. При этом уменьшается вероятность помех телевидению. Расчетные соотношения для элементов фильтра следующие:
С2 = 0,26/RF,
С1 = С3 = С2/2,
L1 = L2 = 0,18R/F,
где F - частота среза фильтра [МГц], R -характеристическое сопротивление фильтра (Ом), С - емкость конденсаторов (мкф) , L - индуктивность катушек (мкГн).
Характеристическое сопротивление фильтра должно совпадать с волновым сопротивлением кабеля, соединяющего РА с трансивером.
Номиналы элементов фильтра для случая, когда используется кабель с волновым сопротивлением 50 Ом и частоты среза 32 МГц, приведены на рис.1. Емкость конденсатора С2 должна быть меньше расчетной на входную емкость лампы и емкости монтажа ее сеточной цепи. Первую можно узнать из справочника, а вторую обычно полагают равной 10 пф. Если наблюдается заметная неравномерность АЧХ, то надо скорректировать значение емкости конденсатора С2.
Эффективное значение высокочастотного напряжения U на сетке лампы РА рассчитывают по формуле U = PR, где Р - выходная мощность трансивера (Вт), R - характеристическое сопротивление фильтра (Ом).
При выходной мощности 50 Вт и сопротивлении 50 Ом (типичные значения для многих трансиверов) это напряжение будет 50 В, что вполне достаточно для раскачки большинства ламп, проходящих у коротковолновиков по первой категории. Напомним, что амплитудное значение ВЧ напряжение на управляющей сетке лампы РА при этом будет 71 В.
Если этого напряжения недостаточно, то его можно увеличить в два раза, установив на входе фильтра высокочастотный трансформатор с коэффициентом трансформации по сопротивлению 1:4 (рис.2).

Естественно, что в этом случае ФНЧ рассчитывают на сопротивление 200 Ом или 300 Ом (в зависимости от волнового сопротивления соединительного кабеля). Номиналы, приведенные на рис.2, относятся к варианту фильтра с сопротивлением 50 Ом и частотой среза 32 МГц. В общем случае при расчете фильтра частоту среза следует выбирать на 5...10 процентов выше максимальной рабочей частоты.
Нагрузочный резистор (R1 по рис.1 и 2) должен быть рассчитан на рассеиваемую мощность близкую к выходной мощности трансивера. КСВ усилителя мощности с подобным вариантом выполнения входных цепей не превышает 1,2.

Литература

1. С.Бунин, Л.Яйленко "Справочник радиолюбителя-коротковолновика", Киев, "Техника", 1984г.
2. П.Хоровиц, У.Хилл "Искусство схемотехники".

Обсудить на форуме