You are here

80-ваттный усилитель мощности

80-ваттный усилитель мощности

Эта схема легкоповторяемая, использует биполярные транзисторы в режиме C.
Благодаря двум каскадам усиления, усилитель может быть раскачан до полной мощности всего одним ваттом на входе.
Схема 80-ваттного усилителя мощности
Мощные биполярные СВЧ транзисторы очень склонны к самовозбуждению на низких частотах. Для достижения устойчивости усиления я использовал несколько приёмов, такие, как разнесение в пространстве базовой и коллекторной цепей, демпфирующие цепочки из дросселей и резисторов, проходные конденсаторы на плате, и т.д. Пришлось повозиться, но усилитель оказался действительно устойчивым.
 Вследствие того, что импеданс связей между транзисторами необычайно низкий, очень непрактично делать их проводами. Потому они сделаны виде полосковых линий на печатной плате. Так же выполнены выходная цепь и измеритель КСВ.
Кликните по схеме, чтобы увидеть её в высоком разрешении, а так же, получить данные по деталям и размерам полосковых линий.
 На выходе усилителя имеется фильтр НЧ, дающий спектрально чистый сигнал, отдаваемый в антенну. Измеритель КСВ расположен до ФНЧ, с той целью, чтобы гармоник участвовали в формировании реальных показаний. В любом случае, несмотря на то, что передатчик удовлетворяет самым строгим нормативам по чистоте выходного сигнала, он не должен применяться на ретрансляторах с общим фидером без специальных узкополосных фильтров-дуплексеров! Причина этого в том, что другие мощные сигналы будут проходить через ФНЧ, попадать на выходной транзистор и вызывать интермодуляционные помехи, переизлучаемые антенной.  Печатная плата 80-ваттного усилителя мощности Это большая проблема, и не только данного усилителя, но и всех передатчиков, работающих на общую антенну, в принципе.    Фильтр-дуплексер, в случае необходимости, может быть сделан из медных трубок.
 

Это печатная плата с микрополосковыми линиями. Она сделана из фольгированного стеклотекстолита длиной 20 см, и обратная сторона фольги сохранена полностью, за исключением пяточков под базы и коллекторы транзисторов. Я вырезал эти пятачки ножом, вместо того, чтобы разводить обратную сторону на компьютере.
  80-ваттный усилитель мощности. Печатная плата. Вид снизу.Используйте дреь, чтобы просверлить отверстия под транзисторы. Выходной транзистор вследствие своей малой высоты, монтируется под платой, в то время, как транзистор предварительного каскада монтируется сверху платы. Оба транзистора монтируются после пайки их выводов к фольге платы. На фото вы можете видеть, как припаяны транзисторы, с учётом их разной высоты.
 Сначала я смонтировал плату с транзисторами на радиаторе, прихватил транзисторы к плате на нужной высоте припоем, затем снял плату с радиатора, и тщательно пропаял выводы. Этим самым обеспечена точность установки транзисторов на радиаторе.
  Монтажная схема 80-ваттного усилителя мощности Перед пайкой убедитесь, что нижние поверхности транзисторов плоские! У моих транзисторов они оказались неровные, в результате мне пришлось их отполировать. Это критично для надёжного функционирования транзисторов!   Конечно же, используйте качественную теплопроводную пасту для установки транзисторов на радиатор.  80-ваттный усилитель мощности в собраном виде.
 На фото вы видите, что вся поверхность вокруг деталей является заземлением. И, конечно же, землёй являются обратная сторона платы и борта по бокам.  Тщательно пропаяйте стыки бортов и платы для надёжного контакта по всей длине, это улучшит качество заземления.
Здесь вы видите расположение деталей без их обозначения. 

На фото окончательно собранный усилитель. Вы можете видеть микрополосковые линии, трубчатые конденсаторы в коллекторных цепях, и т.д. Справа вверху выходные цепи, где видны слюдяные фильтра.  80-ваттный усилитель мощности в собраном виде. Крупно.
   Вот более крупный план интересных участков. Здесь видно, как сделана связь между транзисторами. Я так и не смог найти подстроечные конденсторы для межкаскадных связей! Все заводские детали начинали плавиться. Потому я сам изготовил конденсаторы, используя слюду, медь и латунные пружинные шайбы. Все соединения в конденсаторах пропаяны, а не держатся на заклёпке, как в заводских. Проблема решена, но даже эти конденсаторы греются!
Обратите внимание, что подстроечные конденсаторы припаяныы непосредственно рядом с эмиттерами транзисторов для предотвращения падений тока.
80-ваттный усилитель мощности в собраном виде. Крупный план.
Выходная цепь согласовывается так же с помощью этих подстроечных конденсаторов. ВЧ ток, который течёт через ёмкость в нижней части фотографии посередине, достигает 15 ампер!
При продолжительной эксплуатации, с учётом скин-эффекта на ВЧ, это очень большой ток.
То же самое касается так называемой "катушки", сделаной из U-образной полоски меди толщиной о,5 мм. Несмотря на хороший тепловой контакт с платой, она становится настолько горячей, что до неё невозможно дотронуться! Безусловно, вы не должны трогать детали во время работы усилителя, потому что помимо термических ожогов, можно получить травмы ВЧ током.
 Одна из проблем, возникшая с конденсаторами на выходе ФНЧ. Я попытался использовать серебрянно-слюдяные конденсаторы, как наиболее подходящие для ВЧ, но в процессе работы они начали вонять! Скорее всего, серебрянные электроды оказались тонкими. Это не подходит для длительной эксплуатации.
 Я не имел ничего лучше для ВЧ, и вместо того, чтобы покупать дорогие конденсаторы из плакированной слюды по несколько долларов каждый, решил сделать их сам. Самодельный медно-слюдяной конденсатор. Размеры.  На фото вы можете видеть самодельный конденсатор в сравнении с транзистором в корпусе TO-92. Я взял полоски 0,5-мм меди для электродов и полоски 0,1-мм слюды из TO-247 изоляторов.

 Самодельный медно-слюдяной конденсатор в профиль. Здесь вы можете посмотреть крупным планом один из моих медно-слюдяных конденсаторов , зажатого деревянной прищепкой для фторографии в профиль!

Поскольку толщина слюды варьируется, как и точность изготовления, я подбирал ёмкость методом проб и ошибок. Как можно точнее замерив толщину сллюды, я рассчитал площать электродов, а в последствии измерял ёмкость с помощью резонансного контура, образованного образцовой катушкой и генератора. Замеренная ёмкость написана на каждом конденсаторе.  Самодельные медно-слюдяные конденсаторы  Оставшиеся лишними конденсаторы будут использованы в моих будущих проектах.
 Интересно отметить, что вы можете таким образом изготовить конденсаторы любой нужной вам ёмкости, при этом стоить они будут около 1% от стоимости фирменных со сходными характеристиками.
 В ФНЧ эти конденсаторы чуть тёплые. Так как они хорошо припаяны к плате, я не знаю, тёплые они сами по себе, или нагреваются от катушек. Поскольку, катушки всё же прогреваются при работе, несмотря на толстый проводник, использованный при их изготовлении.
80-ваттный усилитель мощности в собраном виде на радиаторе
Для тестов я установил плату усилителя на довольно большой радиатор. Он состоит из  медной пластины 10 х 20 см толщиной 6 мм, к которой припаяны 20 плавников из 0,5 мм листовой меди, размером 10 х 20 см каждый, не считая Г-образного клапана для пайки.
Я сделал этот радиатор за несколько месяцев до этого, с целью проведения экспериментов с нагревом, а так как он находился под рукой, я использовал его. 

Но общая рассеиваемая мощность этого усилителя что-то около 50 ватт, потому и радиатор достаточно хорош, если он охлаждается маленьким вентилятором. Тем не менее, медный теплоотвод хорошая идея, позволяющая выжать всю мощность из транзистора.

Рубрика: 

Комментарии

Добавить коментарий

0