МОЩНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ НА 143...174 МГЦ.

Рейтинг:  0 / 5

Подробности

Категория: Усилители мощности УКВ

Опубликовано: 16.03.2017 09:22

Просмотров: 6691

Усилитель содержит два идентичных канала усиления на микросхемах М68702Н фирмы Митцубиси; кольцевые делитель и сумматор мощности; схемы защиты от перегрузки по входу, от рассогласования по выходу, от превышения напряжением питания номинального значения, термозащиту.
Рассматриваемый усилитель предназначен для повышения выходной мощности передатчика с 5 Вт до 100 Вт. Однако ввиду большого коэффициента усиления микросхем М68702Н для получения в нагрузке 100 Вт достаточно иметь одноваттный передатчик.

Технические характеристики усилителя :
1.  Максимальный уровень выходной мощности, не менее..................100W
2.  Полоса рабочих частот ... 143...174МГЦ
3.  Неравномерность АЧХ.............   ±2 дб.
4.  Коэффициент усиления.............13 дб.
5. Сопротивление генератора
и нагрузки.............................    50 Оm.
б.Ток покоя..............................    0,25А.
7.  Максимальный потреб, ток.......... 20 А.
8. Потребляемый ток при коротком замык. или отключении нагрузки, не более   6А.
9.  Напряжение питания.................13,8V.
10. Габаритные размеры ... 275x130х70мм

 Поглощение излишней мощности осуществляется благодаря применению направленного ответвителя НО1 и аттенюатора С6-1-10-1, нагруженного на резистор R1. Вместо аттенюатора и резистора R1 может быть использовано параллельное соединение четырёх двухваттных резисторов номиналом 200 Ом. При отключении НО1 коэффициент усиления усилителя увеличивается до 22 дБ. Направленный ответвитель НО1 выполнен из двух проводов марки МГТФ 1x0,35 длиной 80 мм, намотанных вплотную друг к другу на цилиндрический изолятор, который помещается затем в заземленный металлический цилиндрический экран. В рабочем диапазоне частот усилителя переходное затухание НО1 равно 8...9 дБ.
С целью сохранения работоспособности усилителя при перегрузке по входу, на выходе НО1 включен биполярный транзистор VT1, играющий роль самоуправляемого ограничителя входных сигналов. Порог срабатывания ограничителя устанавливается делителем на резисторах R9 и R11. С уменьшением постоянного напряжения на базе VT1 уменьшается сигнальное напряжение, подаваемое на вход кольцевого делителя мощности и на входымикросхем соответственно.

Подробное описание физики работы ограничителя и методика его настройки подробно описаны в Л.2.
Ограничитель на транзисторе VT1 используется также в качестве управляемого ограничителя при срабатывании защиты от рассогласования по выходу, от превышения напряжением питания номинального значения, термозащиты.
С увеличением рассогласования нагрузки усилителя с его выходным сопротивлением увеличивается напряжение, снимаемое с выхода отраженной волны направленного ответвителя НО2. Это напряжение детектируется детектором на диоде VD6 и, открывая транзистор VT3, приводит к уменьшению порога срабатывания ограничителя на транзисторе VT1. Поэтому мощность сигнала на выходе усилителя будет падать пропорционально росту рассогласования нагрузки. Направленный ответвитель НО2 выполнен из двух проводов марки МГТФ 1x0,35 длиной 35 мм, намотанных вплотную друг к другу на цилиндрический изолятор, который помещается затем в заземленный металлический цилиндрический экран. В рабочем диапазоне частот усилителя переходное затухание НО2 равно 30...35 дБ. Порог срабатывания схемы защиты от рассогласования усилителя по выходу устанавливается выбором резистора R14 и стабилитрона VD5. В качестве изоляторов
НО1 и НО2 могут быть использованы деревянные цилиндры.
Схема термозащиты на транзисторе VT2 минимизирует напряжение управления при превышении температурой корпуса усилителя определенного значения. Терморезистор схемы термозащиты приклеивается к корпусу усилителя эпоксидным клеем. С увеличением температуры корпуса сопротивление терморезистора падает, что приводит к запиранию транзистора VT2 и открыванию транзистора VT3. Установка схемы термозащиты на заданную температуру срабатывания осуществляется с помощью резистора R7.
Защита от превышения напряжением питания номинального значения выполнена на стабилитроне VD4 и приводит к падению выходной мощности усилителя при величине питающего напряжения более 15,5 вольт. Диод VD7 установлен для защиты микросхем усилителя от пробоя при неправильном выборе полярности напряжения питания.
Усилитель собран на радиаторе 330x130 мм. При длительной работа усилителя площади радиатора для охлаждения усилителя оказывается недостаточно. Поэтому в усилителе предусмотрено использование принудительной вентиляции с помощью вентилятора типа JF-1225S1H со схемой управления на транзисторах VT4, VT5. Температура корпуса усилителя, при которой включается принудительная вентиляция, устанавливается потенциометром R20.
В усилителе использованы кольцевые схемы сложения, применяемые для синфазного возбуждения и суммирования мощности двух каналов усиления и позволяющие создавать усилители с полосой пропускания до 20...30 % [3]. При изготовлении кольцевых схем сложения на элементах с сосредоточенными параметрами значения этих элементов могут быть рассчитаны по формулам

На выходе усилителя установлен чебышевский фильтр нижних частот пятого порядка Л.5, обеспечивающий подавление высших гармонических составляющих в спектре выходного сигнала.
На рис. 2 приведен чертеж печатной платы усилителя, на рис. 3 - показано размещение элементов.


Печатная плата (рис. 2) размером 265x110 мм изготавливается из фольгированного с двух сторон стеклотекстолита толщиной 2...3 мм. Пунктирной линией на рис. 2 обозначены места металлизации торцов, что может быть сделано с помощью металлической фольги, которая припаивается к нижней и верхней части платы.
Металлизация необходима для устранения паразитных резонансов и заземления нужных участков печатной платы.
Микросхемы    крепятся    к   основанию с использованием теплопроводящей пасты, так же как и транзистор VT5. Однако между транзистором VT5 и основанием следует устанавливать слюдяную прокладку и перед настройкой усилителя следует с помощью тестера убедиться в том, что не нарушена изоляция между коллектором VT5 и земляной шиной.
Титов А.А. радиоконструктор 3-2005
Литература:
1. Титов А.А. Усилитель мощности на 150-170 МГц с защитой от перегрузок.
Радиоаматор,2003, №3, с.54-55.
2.  Титов А.А. УКВ усилитель мощности с защитой от перегрузок. Радиомир. KB и УКВ, 2002, №10, с. 17-18.
3. Карпов В.М., Мещанов В.П., Прохорова Н.И. и др. Справочник по элементам полосковой техники. Под редакцией A.M. Фельдштейна. -М.: Связь, 1979.
4. Карпов В.М., Малышев В.А., Перевощиков И. В. Широкополосные устройства СВЧ на элементах с сосредоточенными параметрами. Под ред. В.А. Малышева.
-М.: Радио и связь, 1984.
5. Зааль Р. Справочник по расчету фильтров. Пер.с нем. -М.: Радио и связь, 1983.