Я. Лаповок (UA1FA)
"КВ-журнал" №2\3-93
Импульсный модуляторный тетрод ГМИ-11, разработанный в свое время для применения в радиолокационных станциях, может быть с успехом использован в линейных усилителях мощности коротковолновых любительских радиостанций. Ниже описан усилитель на этой лампе, включенной по схеме с общим катодом.
Принципиальная схема усилителя изображена на рис. 1.
При отсутствии управляющего напряжения сигнал, поданный на входное гнездо XW2, проходит через замкнутые контакты реле К1 и К2 на выходное гнездо XW1. С подачей управляющего напряжения реле К1 - КЗ срабатывают, и входной сигнал через секцию переключателя диапазонов SA1.1 поступает на одну из катушек связи согласующих входных контуров усилителя. В диапазоне 10 м - это катушка L8, индуктивно связанная с контурной катушкой L9. В этом диапазоне активное сопротивление входного контура определяется антипаразитным резистором R1, нагруженным на входную емкость лампы VL1, и составляет примерно 1000 Ом. В остальных диапазонах шунтирующее действие этой цепи уменьшается, поэтому контуры дополнительно нагружены резисторами R15 - R22. Коэффициент трансформации от катушки связи к контурной подобран таким образом, что входное сопротивление усилителя на каждом диапазоне равно 75 Ом.
В анодную цепь лампы VL1, выполненную по схеме параллельного питания с дросселем L5 и разделительным конденсатором С3, включен П-контур, состоящий из катушек L2, L3, конденсатора настройки С2 и конденсатора регулировки связи с антенной С5. В диапазоне 10 м секция переключателя диапазонов SA1.3 оставляет включенной в П-контур только катушку L2, а в остальных диапазонах добавляет к ней часть катушки L3. При работе в диапазоне 160 м катушка L3 включена полностью, а к конденсатору С5 дополнительно подключается конденсатор С4. Резисторы R2 и R3, шунтированные дросселем L4, предотвращают возможность самовозбуждения усилителя на УКВ.
У лампы ГМИ-11 довольно велика проходная емкость, поэтому пришлось принять меры по ее нейтрализации. Цепь нейтрализации образуют конденсаторы С1 и С21.
Питается усилитель от сети напряжением 220 В через трансформатор Т1.
Переключателем SA3 подбирают отвод первичной (I) обмотки, при подключении которого на вторичных обмотках трансформатора устанавливаются номинальные значения напряжений. Благодаря этому усилитель можно использовать без ухудшения характеристик при изменении напряжения сети от 180 до 230 В. Компенсацию этого изменения контролируют вольтметром переменного тока PU1, показания которого должны быть равны 220 В.
Подогреватель катода лампы VL1 питается от обмотки IV. Выпрямитель по схеме удвоения выпрямленного напряжения на диодах VD18, VD19 и конденсаторах C19, С20 питает цепь смещения управляющей сетки лампы. Отрицательное напряжение смещения поддерживается неизменным с помощью стабилитрона VD20. Лампа работает с током управляющей сетки на пиках сигнала возбуждения, напряжение смещения подается через низкоомную цепь, образованную дросселем L7 и катушками входных контуров. Для предотвращения самовозбуждения усилителя на низких частотах дроссель шунтирован резистором R14.
К обмотке III подключен выпрямитель на диодах VD14 - VD17, питающий цепь экранирующей сетки лампы. Напряжение на ней поддерживается неизменным стабилитронами VD2 - VD9. При отсутствии управляющего сигнала контакты реле КЗ разомкнуты, и напряжение на экранирующую сетку не поступает. Резистор R10 предотвращает появление положительного напряжения на сетке за счет динатронного эффекта, поэтому при разомкнутых контактах реле лампа VL1 надежно закрыта.
Напряжение питания анодной цепи лампы складывается из напряжений уже рассмотренного выпрямителя на диодах VD14 - VD17 и соединеного с ним последовательно выпрямителя на диодах VD10 - VD13, подключенного к обмотке II. Анодный ток лампы контролируют амперметром РА2.
Миллиамперметр РА1 использован для контроля выходного сигнала усилителя. Сигнал снимается с делителя напряжения, состоящего из резисторов R4 - R7, а затем выпрямляется диодом VD1. Конденсатор Сб компенсирует собственную емкость резисторов R4 - R6, благодаря чему показания прибора РА1 не зависят от частоты сигнала.
При подборе деталей особое внимание необходимо уделить тем из них, которые будут работать в выходном контуре усилителя, где амплитуда высокочастотного напряжения достигает 1500 В, а тока - 10 А.
В качестве реле К1 можно применить переключатель П1Д- 1В, изготавливаемый производственным объединением «ОНИКС» (г. Ташкент).
Воздушный зазор между роторными и статорными пластинами конденсатора переменной емкости С2 должен быть не менее 2мм, конденсатора С5 - 0,5 мм. В качестве этих деталей можно использовать соответственно конденсаторы переменной емкости ТАДФ-021 и ТАДФ-022, изготавливаемые НПП «РАДАР-ММС» концерна «Ленинец» в Санкт-Петербурге.
Конденсатор С1 рекомендуется изготовить из подстроечного конденсатора КПВ (с воздушным диэлектриком) с максимальной емкостью 50 пф. Доработка заключается в удалении части роторных и статорных пластин с таким расчетом, чтобы зазор между ними стал 3 мм.
Секцией SA1.3 переключателя диапазонов может служить плата щеточного переключателя на 24 положения из ряда переключателей ЕЩО.360.600, выпускаемых производственным объединением «ЛТАВА» в Полтаве. Из этого же ряда целесообразно применить переключатель на 8 положений для коммутации первичной обмотки трансформатора Tl (SA3).
Катушки с позиционным обозначением L1 в данном усилителе нет, она появится в усилителе на ГМИ-11 с общей сеткой. Катушка L2 - бескаркасная, состоит из четырех витков провода ПЭВ-1 2,0; ее диаметр - 40, длина - 20 мм. Катушка L3 намотана проводом ПЭВ-1 1,5 на керамическом (можно применить фторопласт) каркасе - диаметром 50 мм. Общее число витков этой катушки - 25. Секция, работающая только в диапазоне 160 м (от вывода, соединенного с конденсатором С5, до первого отвода) содержит 10 витков,- занимающих в длину 20 мм. Остальная часть катушки L3 отстоит от этой секции на 8 мм. В ней секция, используемая только в - диапазоне 80 м, содержит 6 витков, ее длина - 12 мм. Остальные 9 витков равномерно размещены на длине 36 мм. Отводы сделаны (считая от вывода, соединенного с катушкой L2) от 1, 2, 3, 4, 6 и 9-го витков.
Для того, чтобы дроссель L5 удовлетворительно работал во всех девяти диапазонах, его рекомендуется намотать на керамическом или фторопластовом каркасе диаметром 20 и длиной 130... 140 мм со спиральной канавкой, нарезанной с шагом 0,58 мм. Дроссель должен содержать 190 витков провода ПЭВ-1 0,25 (длина намотки - 110 мм).
Требования к остальным деталям усилителя менее жестки, однако желательно придерживаться приведенных ниже рекомендаций.
Реле К2 - РПВ2 исполнения РС4.521.952, КЗ - РЭС10 исполнения РС4.529.031-06.
Катушки L8 - L25 (см. таблицу) наматывают на пластмассовых каркасах диаметром 9 мм с подстроечниками СЦР-1. Для намотки всех катушек связи и контурных катушек L23, L25 используют провод ПЭВ-1 0, 31, остальных - ПЭШО 0,44. Намотка - рядовая, виток к витку, расстояние между контурной катушкой и катушкой связи - не более 1 мм.
|
Обозначение по схеме |
Число витко |
Обозначение по схеме |
Число витков |
|
L8 |
3 |
L17 |
10 |
|
L9 |
5 |
L18 |
5 |
|
L10 |
2 |
L19 |
12 |
|
L11 |
5 |
L20 |
6 |
|
L12 |
3 |
L21. |
18 |
|
L13 |
6 |
L22 |
10 |
|
L14 |
3 |
L23 |
25 |
|
L15 |
8 |
L24 |
14 |
|
L16 |
4 |
L25 |
40 |
Трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе из пластин Ш40 с наружными размерами 160х140 мм, толщина набора - 80 мм (использован магнитопровод трансформатора от источника питания УИП). Обмотки I и IV содержат соответственно 20+20+20+20+20+340 и 60 витков провода ПЭВ-2 1,2, обмотки II и III - 2100 и 400 витков провода ПЭВ-2 0,45. Рекомендуемое размещение деталей в корпусе усилителя показано на рис. 2.
Корпус разделен двумя перегородками на три отсека: в одном из них смонтированы
элементы анодной цепи лампы VL1, в другом - элементы входных контуров, в третьем - детали источников питания.
Переключатель SA1 состоит из стандартного двухплатного галетного переключателя ПГК на 11 положений (секции SA1.1, SA1.2) и платы щеточного переключателя на 24 положения (SA1.3). Обе части переключателя закреплены на перегородке корпуса, как показано на рис. 2: ПГК - как обычно, с помощью гайки и шайбы , а плата - с помощью резьбовых стоек и ввинченных в них винтов. Между собой части переключателя сопряжены с помощью валика-удлинителя диаметром 6 мм, один конец которого с помощью муфты жестко соединен с валиком переключателя ПГК, а другой использован для установки ручки управления. При сборке в валике-удлиннителе сверлят сквозное отверстие, а затем нарезают в нем резьбу М3 под винт крепления ротора платы щеточного переключателя.
Вначале усилитель настраивают при отключенном питании. Для этого к входному гнезду XW2 через КСВ-метр подключают ГСС, а на гнездо XS1 подают управляющее напряжение 24 В. В каждом диапазоне уточнением положения (а возможно, и числа витков) катушки связи и настройкой контурной катушки подстроечником добиваются КСВ по входу усилителя при питании 75-омным кабелем не более 1,2. Можно отрегулировать усилитель и по минимуму КСВ с 50-омным кабелем, однако в этом случае числа витков катушек связи придется уменьшить.
Затем проверяют возможность настройки П-контура. Это можно сделать либо с помощью ГИРа, либо с помощью ГСС и высокочастотного вольтметра (первый подключают к выходному гнезду XW1, второй - к аноду лампы VL1). В диапазоне 10 м резонанс должен быть при минимальной емкости конденсатора С2 и 10...20% емкости конденсатора С5. По мере уменьшения частоты от диапазона к диапазону резонанс должен наблюдаться при все большей емкости этих конденсаторов. В диапазоне 80 м емкость конденсатора С2 должна быть равна примерно половине максимальной, а С5 - максимальной, в диапазоне 160 м - емкость первого из них должна быть близкой к максимальной при максимальной емкости второго.
Последняя операция при отключенном питании - нейтрализация проходной емкости лампы. С этой целью на вход усилителя подают полную мощность возбудителя (около 2 Вт), устанавливают переключатель диапазонов в положение «10» и, подключив высокочастотный вольтметр к аноду лампы VL1, добиваются резонанса П-контура. До регулировки нейтрализации напряжение на аноде может достигать десятков или даже сотен вольт. Изменяя емкость конденсатора С1 и подстраивая контур конденсатором С2 по максимуму напряжения на аноде, необходимо добиться того, чтобы оно снизилось до долей вольта. Следует обязательно убедиться, что нейтрализация сохраняется и на остальных диапазонах.
Далее включают питание и измеряют напряжения на электродах лампы: на ее аноде должно быть около 1800, на экранирующей сетке - примерно 180, на управляющей - около -50 В. В отсутствие возбуждения ток анода должен быть равен 30 мА. При необходимости этого добиваются подбором стабилитрона VD20 (его, кстати, можно составить из двух-трех низковольтных стабилитронов).
После этого к выходу усилителя подключают эквивалент нагрузки, например, лампу накаливания мощностью 500 Вт на напряжение 220 В, и подают на вход напряжение возбуждения, при котором ток анода возрастает до 350...400 мА. При настройке П-контура по максимуму выходного напряжения этот ток должен уменьшаться соответственно до 300...350 мА. Такой режим соответствует максимальной мощности на пиках огибающей сигнала SSB. Во всех диапазонах, включая 10 м, выходная пиковая мощность должна быть не менее 400 Вт (лампа-эквивалент нагрузки должна гореть почти в полный накал) при точном совпадении максимума показаний прибора РА1 с минимумом показаний РА2 (последнее свидетельствует и о хорошей нейтрализации проходной емкости лампы).