Руско Hamradio - трансивър и PA връзка
Много радиолюбители, според отдавна установена традиция, използват голямо разнообразие от домашно оборудване, сглобено от импровизирани елементи и материали. Няма нищо изненадващо във факта, че усилвателите на мощността на трансивъра, който обикновено се използва като възбудител за по-мощен изходен етап, също са сглобени по различни схеми. Повечето усилватели на мощност са сглобени на мощни генераторни тръби. Веригите за превключване на лампите и режимите на постоянен ток са разнообразни, в резултат на което техните входни и изходни съпротивления са двусмислени.
Правилният избор на дължината на коаксиалния кабел, свързващ трансивъра с усилвателя на мощността, е от голямо значение. С пълна увереност може да се каже, че има нужда от трансформиране на изходния импеданс на усилвателя на мощността на трансивъра във входния импеданс на мощен изходен етап. И ако това е направено правилно, тогава свързващият кабел няма да повлияе значително на този процес.
Има три типични случая, когато трансивърът е разположен до усилвателя (на същата маса) и дължината на свързващия кабел е незначителна - около 1m; трансивърът се намира на разстояние 3 . 5 m от усилвателя на мощността, а трансивърът е разположен на разстояние 10,12 m от усилвателя на мощността.
Първи случай. Дължината на коаксиалния кабел, свързващ трансивъра с усилвателя на мощността, е 0,5. 1м.
Ако електрическата дължина на коаксиалния кабел е по-малка от 0,1 l (l е дължината на вълната), тогава кабелът може да се счита за електрически капацитет. Дължина на кабела L има капацитет:
Scab = Spog Lcab, където:
- Spog \u003d 50. 100 pF - линеен капацитет на конкретен кабел [pF / m] - референтна стойност. Кабел с дължина 70 cm има капацитет от около 50 pF.
В трансивъра, на изхода на който има регулируем P-контур, фиг. 1, този капацитет може да бъде компенсиран чрез намаляване на капацитета на антенния кондензатор C2, на почти всички любителски ленти. Трябва също да се помни, че входният капацитет на усилвателя на мощност Cm е паразитен капацитет, чието влияние е желателно да се компенсира или намали.
В случай на нерегулируеми изходни вериги или нискочестотни филтри, капацитетът на свързващия кабел вече е очевидно прекомерен. Той не отговаря на изхода на трансивъра и през него протича реактивен ток, което намалява "натрупването" и влошава линейността на изходното стъпало. Освен всичко друго, има пряка зависимост от честотата и напрежението на възбуждане.
Ламповите усилватели на мощност обикновено се сглобяват в схема с общ катод или заземена мрежа(и). За да се компенсира линейният капацитет на кабела за усилватели, сглобени по схемата с общ катод, фиг. 2, се препоръчва на входа на усилвателя на мощността да се монтира осцилаторна верига със свързваща намотка, включена на всяка аматьорска лента. Таблица 1 изброява стойностите на елементите за петте диапазона.
Брой навивки L2
Брой навивки L1
Настроените вериги на входа на усилвателя в общата катодна верига подобряват линейността и това става особено забележимо, когато каскадата работи с токове на първата мрежа при върховете на възбуждащото напрежение - в клас AB2, а също така намалява проникването на по-високи хармоници. Радиолюбителите от по-старото поколение помнят това добре.
Наскоро на входа на изходния етап, очевидно с цел опростяване, са инсталирали нещо като автотрансформатор на феритен пръстен. Такива автотрансформатори обаче не позволяват оптимално съгласуване на входа и изхода.устойчивост и неутрализиране на вредното въздействие на свързващия коаксиален кабел.
Ако усилвателят е направен по схема със заземени решетки, тогава се препоръчва да се инсталира превключваем P-контур (LPF) на неговия вход, фиг.3. Намотки L.I. L5 са навити на оребрени рамки с диаметър 12 мм. Стойността C2 включва Cv. Лампа(и) и монтаж. Трябва да се отбележи специално, че в случая Св. Лампата(ите) вече не шунтират входната верига на усилвателя, особено на HF лентите.
P-веригата на входа на такъв усилвател на мощност повишава ефективността на каскадата с 4-5%, а нейната линейност се увеличава с 3-4 dB поради факта, че входното напрежение става симетрично. За да опростите дизайна, на входа на усилвателя можете да инсталирате P-контур с кранове за всяка любителска лента, фиг. 4. Бобината LI има 17 навивки от проводник PEV-2 - 1,3 mm. Навива се на рамка с диаметър 30 мм, дължина на навиване 60 мм. Клонове от 2,4 и 10 оборота. Бобина L2 - без рамка - 0.45 µg. Съдържа 5 навивки PEV-2 - 2 мм. Диаметър и дължина на намотката — 25 мм. За гамата 160 M трябва да добавите намотка L3 (не е показана на диаграмата), подобна на L1.
P-веригата на входа на усилвателя на мощността се изчислява подобно на анодната, но за това е необходимо да се знае еквивалентният входен импеданс на усилвателя. В заземена мрежа, входният импеданс зависи от честотата, наклона на лампата(ите), големината на анодния ток, входния капацитет и т.н.
Rinx (Ohm] = 1,8 / S10 3, където:
- S - наклон на лампата [ mA / V] - референтна стойност, определена за някакъв типичен режим.
Следователно този метод за определяне на входното съпротивление е неточен. Има доста прост начин за определяне на реалния входен импеданс на усилвателя на мощността Rvx и експериментално за достаопределена стойност на анодния ток на всеки любителски диапазон.
За това се използва SWR метър, който се свързва между трансивъра и усилвателя на мощността. Съвпадението се проверява на всяка лента с добре калибриран SWR метър при максимално допустимата мощност. Преди измерванията се уверете, че P-контурът на трансивъра е конфигуриран да работи при фиктивен товар от 75 (50) ома. Измерва се КСВ, който не трябва да е по-лош от 1,1 - 1,2.
Предлага се следната методология.
Трансивърът е свързан към RA чрез SWR метър. Използвайки P-контура на трансивъра, постигаме най-доброто съвпадение при максимално допустимата мощност на "натрупването" на RA. С ВЧ волтметър измерваме големината на възбудителното напрежение на катода на лампата - Uex. макс. След това също зареждаме изхода на трансивъра през SWR метъра до еквивалентния товар и постигаме min KCB, не по-лош от 1,1. С помощта на RF волтметър измерваме напрежението при еквивалентен товар - Ueq.
След това изчисляваме изходната мощност:
Да кажем Ueq. = 80V, Reqv = 75 Ohm, Uex. = 100V. Тогава Req. \u003d 80 2 / 75 \u003d 85,5 W.
Намерете входния импеданс на усилвателя:
Rvx \u003d U 2 възбуд. max / 2P = 58,5 ома
Фиг.5.
Имайки стойностите на Rload. трансивър и Rin усилвател на мощност, става възможно да се изчислят параметрите на P-контура във входната верига на усилвателя, като се вземат предвид капацитетът на кабела, входният капацитет на лампата (лампите) и монтажният капацитет. Монтажният капацитет е избран 10 - 20 pF. Параметрите на P-контура се определят за всеки диапазон - те зависят от честотата.
Например, имаме C1 = 200 pF, C2 = 150 pF
Lcab \u003d 0,7 cm, Spog. такси. = 70 pF/m Scab. \u003d 0,7x70 \u003d 49 pF.
Да изберем Сmont - 15 pF, след това ^
C1' = C1 - Ck = 200 - 49 = 151 pF;
C2 ' \u003d C2 - C монт \u003d 150 - 15 \u003d 135 pF,
Инсталирайполучените стойности на капацитетите C1' и C2', като окончателната настройка се извършва чрез постигане на минимален SWR при максимална изходна мощност. Разбира се, не можете предварително да изчислите P-контура, а да определите неговите параметри експериментално, но това ще изисква много повече време и търпение.
За да оптимизирате енергийните характеристики при избора на верига на усилвател на мощност, генераторна лампа или лампи и как да ги включите, препоръчително е да запомните, че в случай на резерв на мощност на възбуждащото напрежение е по-добре да използвате включване на лампи (лампи) според заземена мрежа. И обратното, когато няма запас на мощност „скок“, тогава се избира верига с общ катод, фиг.6.
Първо разгледайте третия случай. Усилвателят на мощността се намира на 10 - 12 м от трансивъра - в друга стая или на балкона.
Избираме електрическата дължина на свързващия кабел, равна на X12 в диапазона от 40 м. Дължината му, като се вземе предвид Kukor = 0,66, ще бъде 14 м. В този случай кабелът ще работи като полувълнов повторител, с други думи, изходът на трансивъра ще бъде зареден на Rinput на усилвателя на мощността, независимо от съпротивлението на самия кабел. За обхвати 40 - 20 - 15 - 10 m електрическата дължина на кабела е кратно на цяло число полувълни, съответно n = 1, 2, 3, 4 и т.н. Но в диапазона от 80 m същото парче кабел ще се държи като четвърт вълнов трансформатор.
Например, ако Рин. мустак = 200 Ohm, а вълновият импеданс на кабела е 100 Ohm, тогава към изхода на трансивъра ще бъде свързан товар:
Rn \u003d Rk 2 / Rinx \u003d 100 2 / 200 \u003d 50 Ohm
За да поддържа товар от 200 ома, кабелът също трябва да бъде полувълнов на тази лента, да работи като трансформатор 1:1 и да няма ефект при съпоставяне на товара. Едно просто решение е да се увеличи дължината му до 28 m.Но можете да замените 14-метровия кабелен сегмент с неговия еквивалент и вече добре познатият P-контур, фиг. 7, ще бъде еквивалентът.
Данни за P-контур за 75-омов коаксиален кабел за обхват от 80 m C1 = C2 = 560 pF, L = 3,3 μH, за 50-омов коаксиален кабел C1 = C2 = 820 pF, L = 2,3 μH. за 75-омов коаксиален кабел за обхват от 160 m C1 = C2 = 1100 pF, L = 6,8 μH, за 50-омов коаксиален кабел C1 = C2 = 1650 pF, L = 4,5 μH.
Броят на завъртанията на намотката с P-контур, в зависимост от нейния диаметър, може да се определи доста точно от съотношението:
L \u003d 0,01 DW 2 / (L / D + 0,46), където:
- W - брой завои,
- D - диаметър на намотката [cm/],
- L - дължина на намотката [виж]
Това съотношение е добре да се използва, ако има завършена рамка с жлеб за навиване. Ако намотката е без рамка, тогава е по-удобно да използвате следното съотношение:
W \u003d 10 VL (L / D + 0,46) / D, където
- W - брой завои,
- D - диаметър на намотката [виж],
- L - индуктивност [µH]
Електрическата дължина на 14-метров кабел съответства на парче кабел с дължина 14 / 0,66 = 21,5 m (включително Kukor.). За да може кабелът да работи на 160-метровата лента като капацитет, той трябва да бъде съкратен с около 5 m заедно с P-контура или допълнително да инсталирате два такива Р-контура последователно със съществуващия, Фиг. 8. Тази осцилаторна система работи като полувълнов последовател с електрическа дължина от 85 m.
Фиг.8.
Ако трансивърът има регулируем P-контур, тогава на 80 и 160 m ленти не можете да инсталирате допълнителен P-контур, но само когато можете да постигнете SWR в кабела не по-лош от 2. Загубата при несъответствие ще бъде 11%. При SWR = 1,5 загубата ще бъде 6,3%. На пръв поглед това е достаприемливо, но нелинейността на RA и TVI е леко повишена. На ленти 80 и 160 метра ще се изисква малко по-голямо количество суинг.
Втори случай.Трансивърът е инсталиран на известно разстояние от усилвателя на мощността на разстояние 3-5 m.
Да кажем, че имаме коаксиален кабел с дължина 4 м. Линейният капацитет на кабела ще бъде Scab. \u003d 4 x 70 \u003d 280 pF. При диапазони от 160 и 80 m електрическата дължина на свързващия кабел ще бъде по-малка от l / 10 - кабелът очевидно работи като капацитет. За да може кабелът да работи на 7,05 MHz, като повторител на половин вълна, е необходимо да свържете кабелен сегмент 14 - 4 \u003d 10 m или еквивалентен P-контур, съответстващ на електрическа дължина от 7 m, и също така да добавите кабелен сегмент с дължина 3 m към нашите съществуващи 4 метра, фиг. 9.
При 14,18 MHz L l / 2 = 6,95 m добавете 6,95 - 4 = 2,95 м. При 21,2 MHz L l / 2 = 4,65 m добавете сегмент 4,65 - 4 = 0,65 m При 29 MHz L l / 2 = 6,82 m добавете сегмент 6,82 - 4 = 2,65 m Тези кабелните сегменти могат да се превключват с превключвател, RF реле или просто да се свързват към конекторите - както е по-удобно за всеки. Във всеки случай превключвателят трябва да бъде екраниран и добре заземен.
Не можете произволно да изберете дължината на свързващия кабел, особено когато усилвателят на изходната мощност е транзистор, поради паразитния капацитет на свързващия кабел. Препоръчително е да използвате горното, въпреки че това може да изглежда много сложно за някого. Позволете ми да ви напомня, че горните изчисления показват как се извършва оптимизирането на съвпадението на трансивъра и усилвателя на мощността. При тази връзка свързващият кабел не влияе на работата на трансивъра. Сякаш го няма. Възможни са загуби в диелектрика на кабела, но при KB и малки дължини те са малки в сравнение с преминаванетозахранване от трансивъра към PA, особено когато импедансът на кабела стане равен на входния импеданс на изходния етап.
Разбира се, всички наши изчисления могат да бъдат приписани на избора на дължината на антенното захранващо устройство. Електрическата дължина на захранващото устройство трябва да бъде избрана като кратно на l /2 p, където n = 1, 2, 3. Най-добрият вариант се получава, когато изходът на който и да е трансивър или RA има SWR метър и съгласуващо устройство. Наблюдателен радиолюбител лесно ще открие, че почти всички модели модерни (вносни) трансивъри използват подобна структура. Моля, имайте предвид, че всеки трансивър е оборудван с SWR метър и вграден или допълнителен АНТЕЕН ТУНЕР. Използването на което и да е съпоставящо устройство или A-TUNERa вече е полезно с това, че, наред с други неща, увеличава реалната RX селективност и намалява нивото на TX фалшиви емисии.