Продолжим разговор об особенностях при конструировании мощного усилителя РА с чем сталкивается любой радиолюбитель и тех последствиях, которые могут быть при неправильном монтаже конструкции усилителя. В этой статье приводятся лишь самые необходимые сведения, которые нужно знать и учитывать при самостоятельном проектировании и изготовлении усилителей большой мощности. Остальное придется постигать на собственном опыте. Нет ничего ценнее, чем собственный опыт.

Охлаждение выходного каскада

Охлаждение генераторной лампы должно быть достаточным. Что под этим понимается? Конструктивно лампа устанавливается таким образом, чтобы весь поток охлаждающего воздуха проходил сквозь ее радиатор. Его объем должен соответствовать паспортным данным. Большинство любительских передатчиков эксплуатируется в режиме “прием-передача”, поэтому объем воздуха, указанного в паспорте, можно изменять в соответствии с режимами работ.

Например, можно ввести три скоростных режима вентилятора:

• максимальный для контестной работы,
• средний для повседневной и минимальный для работы с DX.

Желательно использовать малошумящие вентиляторы. Уместно напомнить, что вентилятор включается одновременно с включением напряжения накала или немного раньше, а выключается не менее чем через 5 минут после его снятия. Невыполнение этого требования сокращает срок службы генераторной лампы. Желательно на пути прохождения воздушного потока установить аэрокоитакт, который через систему защиты отключит все напряжения питания в случае пропадания воздушного потока.

Параллельно с питающим напряжением вентилятора полезно установить небольшой аккумулятор, как буфер, который несколько минут будет поддерживать работу вентилятора в случае пропадания напряжения питающей сети. Поэтому лучше использовать низковольтный вентилятор постоянного тока. В противном случае придется прибегнуть к варианту, услышанному мной в эфире от одного радиолюбителя. Он, якобы для обдува лампы при пропадании электросети, держит на чердаке огромную надутую камеру от заднего колеса трактора, соединенную с усилителем шлангом-воздухопроводом.

Анодные цепи усилителя

В усилителях большой мощности желательно избавиться от анодного дросселя, применив схему последовательного питания. Кажущиеся неудобства с лихвой окупятся стабильной и высокоэффективной работой на всех любительских диапазонах, включая десятиметровый. Правда, в этом случае под высоким напряжением оказывается выходной колебательный контур и переключатель диапазонов. Поэтому переменные конденсаторы следует развязать от присутствия на них высокого напряжения, как показано на рис.1.

Рис.1.

Наличие анодного дросселя, при его неудачной конструкции также может стать причиной вышеуказанных явлений. Как правило, грамотно сконструированный усилитель по схеме с последовательным питанием не требует введения “антипараэитов” ни в анодной, ни в сеточной цепях. Он устойчиво работает на всех диапазонах.

Разделительные конденсаторы С1 и С3, рис.2 должны быть рассчитаны на напряжение в 2...3 раза превышающее анодное и достаточную реактивную мощность, которая вычисляется как произведение высокочастотного тока, проходящего через конденсатор, на падение напряжения на нем. Их можно составить из нескольких параллельно соединенных конденсаторов. В П-контуре желательно использовать вакуумный конденсатор переменной емкости С2 с минимальной начальной емкостью, с рабочим напряжением не менее анодного. Конденсатор С4 должен иметь зазор между пластинами не менее 0,5 мм.

Колебательная система, как правило, состоит из двух катушек. Одна для ВЧ, другая для НЧ диапазонов. Катушка ВЧ-диапазона - бескаркасная. Наматывается медной трубкой диаметром 8...9 мм и имеет диаметр 60...70 мм. Чтобы трубка при намотке не деформировалась, в нее предварительно насыпают мелкий сухой песок и сплющивают концы. После намотки, отрезав концы трубки, песок высыпается. Катушка на НЧ-диапазоны наматывается на каркасе или без него медной трубкой или толстым медным проводом диаметром 4...5 мм. Ее диаметр 80...90 мм. При монтаже катушки располагаются взаимоперпендикулярно.

Зная индуктивность, число витков для каждого диапазона, можно вычислить с высокой точность по формуле:

L (мкГн) = (0,01DW 2)/(l/ D + 0,44)

Однако для удобства эту формулу можно представить в более удобном виде:

W= Ц {L(l/ D + 0,44)}/ 0,01 - D; где:

• W- число витков;
• L - индуктивность в микрогенри;
• I - длина намотки в сантиметрах;
• D - средний диаметр катушки в сантиметрах.

Диаметр и длина катушки задается, исходя из конструкторских соображений, а величина индуктивности выбирается в зависимости от сопротивления нагрузки применяемой лампы - таблица 1.

Таблица 1.

Переменный конденсатор С2 на "горячем конце" П-контура, рис.1 подключается не к аноду лампы, а через отвод в 2...2,5 витка. Это снизит начальную емкость контура на ВЧ диапазонах, особенно, на 10-метровом. Отводы от катушки делаются медными полосками толщиной 0,3...0,5 мм и шириной 8... 10 мм. Сначала их нужно механически закрепить на катушке, обогнув полоску вокруг трубки, и затянуть винтом 3 мм, облудив предварительно места соединения и отвода. Затем место контакта тщательно пропаивается.

Внимание: При сборке мощных усилителей не следует пренебрегать хорошим механическим соединением и надеяться только на пайку. Надо помнить, что во время работы все детали сильно нагреваются.

В катушках нецелесообразно делать отдельные отводы для WARC диапазонов. Как показывает опыт, П-контур отлично настраивается на диапазоне 24 МГц в положении переключателя 28 МГц, на 18 МГц в положении 21 МГц, на 10 МГц в положении 7 МГц, практически без потери выходной мощности.

Коммутация антенны

Для коммутации антенны в режиме "прием-передача" используется вакуумное или обыкновенное реле, рассчитанное на соответствующий коммутационный ток. Во избежание подгорания контактов, необходимо включать антенное реле на передачу раньше подачи ВЧ сигнала, а на прием немного позже. Одна из схем задержки приводится на рис.2.

Рис.2.

При включении усилителя на передачу открывается транзистор Т1. Антенное реле К1 срабатывает мгновенно, а входное реле К2 сработает только после заряда конденсатора С2 через резистор R1. При переходе на прием реле К2 отключится мгновенно, так как его обмотка вместе с конденсатором задержки блокируется контактами реле К3 через искрогасящий резистор R2.

Реле К1 сработает с задержкой, которая зависит от величины емкости конденсатора С1 и сопротивления обмотки реле. Транзистор Т1 используется в качестве ключа, чтобы уменьшить ток, проходящий через управляющие контакты реле, находящегося в трансивере.

Рис.3.

Емкость конденсаторов С1 и С2, в зависимости от применяемых репе, выбирается в пределах 20...100 мкФ. Наличие задержки срабатывания одного реле по отношению к другому можно легко проверить, собрав простую схему с двумя неоновыми лампочками. Известно, что у газоразрядных приборов потенциал зажигания выше потенциала горения.

Зная это обстоятельство, контакты реле К1 или К2 (рис.3), в цепи которого загорится неонка, замкнутся раньше. Другая неонка загореться не сможет, из-за сниженного потенциала. Точно также можно проверить очередность срабатывания контактов реле при переходе на прием, подключив их к испытательной схеме.

Подведем итог

При использовании ламп, включенных по схеме с общим катодом и работающих без сеточных токов, таких как ГУ-43Б, ГУ-74Б и т.п., желательно на входе установить мощный без индукционный резистор 50 Ом мощностью 30...50 Вт (R4 на рис.4).

• Во-первых, этот резистор будет оптимальной нагрузкой для трансивера на всех диапазонах
• Во-вторых, он способствует исключительно устойчивой работе усилителя без применения дополнительных мер.

Для полной раскачки от трансивера требуется мощность в несколько, десятков ватт, которая будет рассеиваться на этом резисторе.

Рис.4.

Техника безопасности

Нелишне напомнить о соблюдении техники безопасности при работе с усилителями большой мощности. Нельзя проводить какие-либо работы или измерения внутри корпуса при включенном напряжении питания или, не убедившись в полном разряде фильтровых и блокировочных конденсаторов. Если при случайном попадании под напряжение 1000...1200В еще есть шанс чудом остаться в живых, то при воздействии напряжения 3000В и выше такого шанса практически нет.

Хотите этого или нет, но следует обязательно предусмотреть автоматическую блокировку всех питающих напряжений при открывании корпуса усилителя. Выполняя любые работы с мощным усилителем, необходимо всегда помнить что Вы работаете с устройством повышенной опасности!

С. Сафонов, (4Х1IМ)

Л. Евтеева
"Радио" №2 1981г.

Выходной П-контур передатчика требует тщательной настройки независимо от того, получили его параметры расчетом или он изготовлен по описанию в журнале. При этом необходимо помнить, что целью такой операции является не только собственно настройка П-контура на заданную частоту, но и согласование его с выходным сопротивлением оконечного каскада передатчика и волновым сопротивлением фидерной линии антенны.

Некоторые малоопытные радиолюбители считают, что достаточно настроить контур на заданную частоту только изменением емкостей входного и выходного конденсаторов переменной емкости. Но таким способом не всегда возможно получить оптимальное согласование контура с лампой и антенной.

Правильная настройка П-контура может быть получена только подбором оптимальных параметров всех трех его элементов.

Настраивать П-контур удобно в "холодном" состоянии (без подключения питания к передатчику), используя его свойство трансформировать сопротивление в любом направлении. Для этого включают параллельно входу контура нагрузочное сопротивление R1, равное эквивалентному выходному сопротивлению оконечного каскада Rое, и высокочастотный вольтметр Р1 с малой входной емкостью, а к выходу П-контура — например, в антенное гнездо X1 — генератор сигналов G1. Резистор R2 сопротивлением 75 Ом имитирует волновое сопротивление фидерной линии.

Значение нагрузочного сопротивления определяют по формуле

Roe = 0.53Uпит/Io

где Uпит — напряжение питания анодной цепи оконечного каскада передатчика, В;

Iо — постоянная составляющая анодного тока оконечного каскада, А.

Нагрузочное сопротивление можно составить из резисторов типа ВС. Резисторы МЛТ применять не рекомендуется, так как на частотах выше 10 МГц у высокоомных резисторов этого типа наблюдается заметная зависимость их сопротивления от частоты.

Процесс "холодной" настройки П-контура заключается в следующем. Установив по шкале генератора заданную частоту и введя емкости конденсаторов С1 и С2 примерно до одной трети их максимальных значений, по показаниям вольтметра настраивают П-контур в резонанс изменением индуктивности, например, подбирая место отвода на катушке. После этого, вращая ручки конденсатора С1, а затем конденсатора С2, нужно добиться дальнейшего увеличения показания вольтметра и снова подстроить контур, изменяя индуктивность. Указанные операции нужно повторить несколько раз.

При подходе к оптимальной настройке изменения емкостей конденсаторов будут все в меньшей степени сказываться на показаниях вольтметра. Когда же дальнейшее изменение емкостей С1 и С2 будет уменьшать показания вольтметра, регулировку емкостей следует прекратить и возможно точнее подстроить П-контур в резонанс изменением индуктивности. На этом настройку П-контура можно считать законченной. Емкость конденсатора С2 при этом должна быть использована примерно наполовину, что даст возможность осуществить коррекцию настройки контура при подключении реальной антенны. Дело в том, что зачастую антенны, выполненные по описаниям, не будут настроены точно. При этом условия подвеса антенны могут заметно отличаться от приведенного в описании. В таких случаях резонанс получится на случайной частоте, в антенном фидере возникнет стоячая волна, и на конце фидера, подключенного к П-контуру, будет присутствовать реактивная составляющая. Именно из этих соображений необходимо иметь запас по регулировке элементов П-контура в основном емкости С2 и индуктивности L1. Поэтому при подключении к П-контуру реальной антенны и следует произвести дополнительную подстройку конденсатором С2 и индуктивностью L1.

По описанному способу были настроены П-контуры нескольких передатчиков, работавших на различные антенны. При использовании антенн, достаточно хорошо настроенных в резонанс и согласованных с фидером, дополнительная подстройка не требовалась.

Автоматическая настройка анодного конденсатора П-контура КВ усилителя мощности

Принцип работы.

За теоретическую основу разработки и изготовления данного устройства взят принцип сравнения фаз напряжений на сетке и на аноде лампы. Известно, что в момент полного резонанса П-контура, разность фаз напряжений на сетке и на аноде составляет строго 180 градусов и сопротивление анодной нагрузки чисто активное. Не настроенный в резонанс П-контур имеет комплексное сопротивление и соответственно отличный от 180 градусов сдвиг фаз сеточного и анодного напряжений. Характер реактивной составляющей комплексного сопротивления зависит от от того, выше или ниже по частоте находится собственный резонанс П-контура относительно рабочей частоты. Т.е. больше или меньше емкость конденсатора со стороны анода относительно емкости в резонансе.

Конечно, на настройку П-контура влияет не только емкость конденсатора со стороны анода, но данное устройство и не претендует на полную автоматизацию настройки. Т.о. задача состоит в том, чтобы в случае расстройки П-контура, повернуть ось конденсатора до положения, при котором реактивная составляющая комплексного сопротивления будет сведена к минимуму.

Аналогичную задачу решил Ю.Дайлидов EW2AAA , используя в своей конструкции фазовый детектор, выполненный по кольцевой балансной схеме на диодах. Недостатком такой схемы является невысокая точность настройки, необходимость подбора деталей балансного смесителя, необходимость тщательного экранирования, в итоге очень сильная частотная зависимость и сложность настройки.

Т.о. данную конструкцию можно рассматривать как модернизацию схемного решения EW2AAA.

Особенность конструкции.

В данной конструкции фазовый детектор выполнен на цифровой микросхеме DD2 типа КР1531ТМ2. Принцип работы очень прост и основан на алгоритме работы D-триггера, т.е. запись состояния на входе D по переднему фронту импульса на входе C. Логические элементы НЕ микросхемы DD1 выполняют роль формирователей прямоугольных импульсов из синусоидального напряжения на сетке и аноде. Т.о. на входы D и C триггеров поступает последовательность импульсов и идет сравнение их фронтов.

Например, напряжение на аноде опережает напряжение на сетке, фронт положительного импульса на входе D элемента DD3:1 появляется раньше, чем фронт на входе C, происходит запись единицы и на выходе 5 устанавливается ”1”. На входах D и C элемента DD3:2, импульсы появляются с точностью до наоборот и соответственно происходит запись нуля ”0” на выходе 9. В случае, если фаза напряжения на аноде отстает от фазы напряжения на сетке, состояние выходов 5 и 9 микросхемы DD3 меняется на противоположное.

Необходимо отметить, что момент переключения триггеров из одного состояния на другое при переходе разности фаз через 180 градусов, не идеален и имеет некую “вилку”, ширина которой определяется временем задержки логического элемента и для микросхем серии 1531 составляет несколько наносекунд. Эта “вилка” и определяет в основном максимальную точность настройки П-контура в резонанс. Забегая вперед отмечу, что максимальная точность отслеживания настройки на диапазоне 14 МГц, составляет +- 5 КГц. Что реально выглядит как вращение ручки настройки анодного конденсатора вслед за вращением ручки настройки частоты трансивера.

Назначение некоторых элементов схемы.

Конденсаторы С1 и С2 составляют емкостный делитель ВЧ напряжения анода. Конденсаторы С3 и С4 составляют емкостный делитель ВЧ напряжения сетки.

ВЧ напряжение, снимаемое с делителей, должно быть порядка 6 В по амплитудному значению в рабочем режиме. С1 – типа КВИ-1. С2 и С4 – проходные.

Микросхемы DD2 и DD4 – интегральные стабилизаторы, могут отсутствовать, если есть отдельный источник питания +5В.

DD5 – логические элементы 3И – предотвращают одновременное появление логических единиц на выходе фазового детектора (что недопустимо), а также блокируют работу автоматической настройки в случае необходимости при замыкании контактов ”Управление”.

Аналоговая часть схемы на транзисторах VT1-VT8 выполняет роль усилителей тока с ключами управления электродвигателем и меняет полярность на двигателе в зависимости от состояния логической единицы и нуля на выходе фазового детектора.

Транзисторы должны быть с буквой В или Г.

Выходы «К светодиодам» могут быть использованы в качестве наглядной индикации состояния фазового детектора (настройки) при ручной настройке в резонанс.

Особенности настройки и монтажа.

Все элементы схемы размещены на печатной плате в подвале шасси за исключением С1, С2, С3, С4, R1, R2. Дополнительное экранирование печатной платы не требуется.

От емкостных делителей до платы сигнал подается по экранированному проводу (кабелю). Весьма важно то, что длина кабеля от делителя С3,С4 должна быть больше, чем длина кабеля от делителя С1,С2. Это определяется необходимостью скомпенсировать задержку сигнала в лампе от сетки до анода. Практически, разность в длине для лампы ГУ-43Б составляет 10 см. В вашем конкретном случае разность может быть иной.

Интересно отметить, что «вилка» точности настройки зависит от напряжения смещения на элементах DD1. Напряжение смещения выбирается при помощи потенциометров R4 и R6 и имеет в моем случае следующую зависимость.

U смещения на входах 1 и 13 (В)	Точность срабатывания +-(КГц)

Т.о. необходимо установить напряжение на входах микросхем – 1,4 В, что обеспечивает максимальную точность настройки.

Размещение двигателя и сочленение его с осью конденсатора настройки в данном случае не рассматривается ибо это весьма индивидуально и зависит в первую очередь от возможностей конструктора. В моем случае используется двигатель с редуктором от машинки для счета денег с рабочим напряжением 6В. Поэтому пришлось последовательно с двигателем установить ограничивающий резистор с номиналом 62 Ом. В качестве конденсатора настройки используется вакуумный конденсатор КП1-8 5-250 пФ. Передача вращения осуществляется через пластмассовые шестерни.

В качестве резисторов R1 и R2 желательно использовать резисторы типа С2-10 (безиндуктивные), но это не обязательно.

• Скачать полный комплект файлов .

Если внимательно рассмотреть фотографию печатной платы, то можно заметить, что вместо микросхемы КР1531ЛИ3 стоит КР1531ЛИ1. Просто ту же самую логику можно выполнить на разных элементах, на ЛИ3 это проще, а у меня под рукой была ЛИ1.

Готов оказать посильную консультативную помощь только по email: rv3fn()mail.ru

Машуков Александр Юрьевич (RV3FN) .

Автоматическая настройка конденсатора связи П-контура КВ усилителя мощности
(дополнение к статье об автоматической настройке анодного конденсатора П-контура)

Введение

П-контур, это согласующее между активным усилительным элементом (лампа или транзистор) и излучающим устройством (антенно-фидерное хозяйство). За редким исключением сопротивления этих элементов различны. К тому же их сопротивление носит комплексный характер, т.е. имеет кроме активной, реактивную (ёмкостную либо индуктивную) составляющую.

Строго говоря, обе ёмкости П-контура влияют и на настройку П-контура в резонанс и на степень связи с нагрузкой (антенной). В случае лампового усилителя, т.е. когда выходное сопротивление усилительного элемента значительно больше сопротивления антенны, влияние ёмкости конденсатора С1 больше сказывается на резонанс, а влияние ёмкости конденсатора С2 на уровень связи с антенной. Принимаем, что С1 настраивает П-контур в резонанс, а С2 устанавливает оптимальный уровень связи с антенной.

Индикатором оптимального уровня связи для тетрода считается величина тока экранной сетки. Для различных ламп эта величина различна. Не вдаваясь глубоко в теорию, отмечу лишь, что при оптимальном токе экранной сетки обеспечивается оптимальный уровень нежелательных гармоник в спектре излучаемого сигнала заданной мощности. На практике, в процессе настройки, вращая ручку конденсатора С2, мы устанавливаем нужный ток экранной сетки. Итак, необходимо автоматизировать этот процесс.

Структурная схема

Блок контроля тока второй сетки выдаёт сигнал в случае, когда ток понижается до уровня менее 20 мА и при токе более 40 мА. При токе в интервале 20-40 мА никаких сигналов не выдаётся. Безусловно, что уровни могут меняться по желанию при настройке.

Блок управления выполняет две функции. Первая – сформировать логический уровень для цифрового управления логическими элементами, вторая – разрешение для управления двигателем. Т.е., двигатель может вращаться (управляться) только, если есть условие резонанса в П-контуре. Этот сигнал приходит из блока управления конденсатором С1. И только при наличии необходимого уровня ВЧ напряжения на аноде. Это сделано для того, чтобы исключить ложное вращение двигателя при отсутствии сигнала раскачки, когда ток экранной сетки равен нулю, либо когда ток слишком мал по причине недостаточной раскачки.

Усилитель постоянного тока в особом объяснении не нуждается. Он аналогичен усилителю в схеме управления конденсатором С1 только выполнен на других элементах.

Принципиальная схема

Здесь необходимо отметить, что в предыдущей статье о настройке анодного конденсатора ещё не предусматривался выход на данную схему. Поэтому, я привожу модернизированную схему управления анодным конденсатором. Принципиальных изменений в ней нет. Заменены лишь некоторые детали, выведены сигналы для контроля резонанса (А,В), добавлен управляющий сигнал «Приём-передача» для исключения вращения двигателей в режиме (Приём). Это тот же управляющий сигнал, который приходит с трансивера для перевода усилителя в режим передачи. Практически, при правильной настройке схемы, таких вращений не бывает, но в процессе настройки возможны. Это как бы дополнительная гарантия. Но вернёмся к нашей схеме.

R 6 и R 8 это шунтирующие резисторы, через которые проходит ток второй сетки и на которых собственно и выделяется необходимое напряжение для открытия диодов оптопары DD 2. При малом токе второй сетки (0-20мА) оба светодиода закрыты и сопротивления выходных транзисторов оптопары большое. На выходах 6 и 7 оптопары – высокое напряжение «1». При нормальном токе (20-40мА) открывается одна оптопара, при токе более 40мА открывается вторая оптопара. Таким образом мы имеем три режима. До 20мА двигатель должен вращаться в одну сторону, повышая ток второй сетки. В интервале токов 20-40 мА двигатель должен стоять. При токе более 40 мА вращаться в другую сторону, понижая ток второй сетки. Всё это должно работать только при резонансе, за то отвечают элементы DD 1.2 и DD 1.1 и только при наличии достаточного уровня ВЧ напряжения на аноде лампы, за что отвечает схемка на диодах VD 1, VD 2 и транзисторе VT 1. Резистором R 1 устанавливается необходимый уровень этого напряжения. На выходе 13 элемента DD 1.4 устанавливается разрешающая логическая «1» при «нулях» на входах 11 и 12, т.е. при выполнении вышеуказанных условий. Элементы DD 1.3 и DD 3.5 формируют необходимое согласование со светодиодами индикации настройки VD 4 и VD 5. Элементы DD 4.1 и DD 4.2 формируют сигналы управления для усилителя постоянного тока и анализируют наличие разрешающих сигналов, в том числе и режим «ручной – автоматический». DD 3.4 в ручном режиме выдаёт нужное напряжение на кнопки ручного вращения двигателя KN 1 и KN 2, в автоматическом режиме кнопки не работают. Кнопки KN 3 и KN 4 концевые выключатели расположены на конденсаторе С2 с целью предотвращения его поломки и защите двигателя и схемы от чрезмерного тока в случае заклинивания двигателя на краях вращения конденсатора. Усилитель тока выполнен на оптореле DD 5 и DD 6. В отличие от предыдущей схемы УПТ на транзисторах, такая схема обеспечивает большую надежность (на полевых транзисторах значительно меньше падение напряжения) и конечно значительно проще. Гарантия того, что транзисторы не будут открыты одновременно, обеспечивается встречно-параллельным включением управляющих диодов. На транзисторе VT 2 выполнена защита светодиодов оптопары от чрезмерного тока. При сопротивлении резистора R 11 8,2 Ома VT 2 открывается при токе порядка 65мА. Диод VD3 защищает схему от обратных токов.

Принципиальная схема управления анодным конденсатором

Заключение

Процесс настройки может быть последовательным, т.е. с плавным повышением уровня раскачки или быстрым. Я использую быстрый. Это когда ручки конденсаторов ставятся в приблизительное для данного диапазона положение, регулятор выходной мощности трансивера в рабочий уровень, трансивер переводится в режим АМ и нажимается педаль. Сначала начинает вращаться ручка конденсатора С1 до установления резонанса, затем включается двигатель конденсатора С2 и устанавливается нужный ток второй сетки. При этом конденсатор С2 иногда останавливается и происходит коррекция резонанса конденсатором С1. Иногда приходится корректировать уровень раскачки, чтобы установить требуемую мощность.

Вот и всё. Переводим трансивер в режим SSB и не забываем переключить переключатели в ручной режим настройки, дабы избежать «рысканий» конденсаторов в процессе работы.

Желаю удачи! Конструктивные замечания приветствуются.

R 3FN ex RV 3FN Александр Машуков.

Формат: jpg, txt.
Архив: rar.
Размер: 163 kb.

Правильный выбор минимально необходимого диаметра провода для катушек П-контуров (ПL-контуров) ламповых усилителей мощности - задача довольно актуальная. Таблицы, в которых приводились сведения о диаметре провода П-контура в зависимости от диапазона работы и выходной мощности оконечного каскада передатчика, публиковались очень давно , примерно в конце 50-х гг. XX века.
Более того, приводимые в них сведения были не очень подробны, а при расчетах рассматривалась мощность, подводимая к оконечному каскаду. По-видимому, потребность в подробной и точной таблице, содержащей полные данные для выбора минимально необходимого диаметра провода для катушек П-контуров, назрела давно.
По эмпирическим формулам Евтеева и Панова диаметр провода для катушек с бескаркасной намоткой равен:

(1), где:
Ik - контурный ток в амперах;
F - частота в мегагерцах;
- допустимый перегрев провода контура по отношению к температуре окружающей среды при естественном охлаждении в режиме длительной работе усилителя мощности.

Например, если принять температуру внутри корпуса усилителя мощности равной +60oС, а максимальную температуру нагрева катушек - +100°С, то t = + 40оС.
В таблице цифрами 1, 2 и 3 для каждого диапазона указан способ изготовления катушки:
бескаркасная намотка;
намотка на ребристом каркасе (диаметр провода увеличивается на 28%);
намотке в пазы каркаса (диаметр провода удваивается). Увеличение диаметра провода катушек связано с ухудшением условий охлаждения провода, которым они намотаны.
Однако для определения диаметра провода по формуле (1) следует рассчитать ток Iк, протекающий в контуре. Для этого можно воспользоваться формулой:

(2) где:
Рант - выходная мощность усилителя (мощность в антенне, Вт);
Q - нагруженная добротность контура, как правило, равная 8...25; принятое значение для расчетов Q=12;
h пк - коэффициент полезного действия П-контура (ПL-контура), принятое значение h пк = 0,9;
x - коэффициент использования анодного напряжения для тетродов, работающих в классе В.
При расчетах принята усредненная величина x = 0,8. Для других режимов работы тетродов, а также триодов и пентодов, приняты соответствующие им усредненные значения Ј, учтенные в поправочных коэффициентах, приводимых в примечаниях к таблице; Еа - напряжение источника анодного питания, В.

Формула (2) получается из соотношений, опубликованных в , путем алгебраических преобразований. Расчет значения тока, протекающего в контуре, является не только промежуточным результатом расчета диаметра провода контура, но и позволяет правильно выбрать элементы коммутации контура - галетные переключатели, реле, вакуумные замыкатели и т.д.
Диаметр провода, как следует из формул (1) и (2), прямо пропорционален величине нагруженной добротности Q, которая на практике не обязательно составляет 12 (как принято в таблице). Тому существует несколько причин.
Во-первых, расчет П-контура (ПL-контура), возможно, был произведен для Q = 10.
Во-вторых, это связано с конструктивным исполнением П-контура (ПL-контура). Так, если усилитель мощности работает с большим сопротивлением анодной нагрузки Roe (высокое анодное напряжение Еа и малый анодный ток), то анодная емкость П-контура должна быть небольшой.

Из этого вытекает, что:
Qдейств = Qтабл · k, (3)
Dдейств = Dтабл · k, (4)
Iк действ = Iк табл · k. (5)
Qдейств, Dдейств, Iк действ - это действительно требуемые значения добротности, диаметра провода и тока в контуре, а Qтабл, Dтабл, Iк табл. - табличные (расчетные) значения.
Коэффициент k рассчитывается по формуле:

Рассмотрим пример.
Пусть выходная мощность усилителя на тетроде (Roe = 4000 Ом, Еа = 1000В, Raнт. = 75 Ом), работающего на частоте 28 МГц, равняется 200 Вт. Из таблицы определяем, что для изготовления бескаркасной катушки необходимо применить провод Dтабл = 3,1 мм; при этом Iк табл. = 6,67 А. Для Roe = 4000 Ом емкость анодного конденсатора Сант.табл = 15 пф .
Минимально конструктивно достижимая емкость Сан. Действ = 35 пФ.
Следовательно,
k = 35:15 = 2,33;
Qдейств = 12-2,33 = 28;
Iк действ = 6,67-2,23 = 15,5(В);
Dдейств = 3,1-2,23 = 7,23.
Кроме того, зачастую при коммутации П-контура приходится включать катушки индуктивности параллельно.

Для правильного выбора элементов коммутации необходимо знать токи в параллельно соединенных катушках. На рисунке 1 показана схема соединения, на которой Ik - суммарный ток в контуре, IL1 - ток через катушку индуктивности L1, IL2 - ток через катушку индуктивности L2. Отношение токов, протекающих в катушках, обратно пропорционально отношению индуктивностей катушек

Так как Ik и индуктивности известны,
реактивные токи через катушки L1 и L2 определяются по формулам:

Например, если Ik = 10 A, L1 = 10 мкГн, L2 = 5 мкГн, то

Примечания к таблице:1. Диаметры катушек и контурный ток указаны для тетродов, работающих в классе В.
2. Для тетродов, работающих в классе АВ, диаметр провода и контурный ток следует умножить на 1,053, в классе С - на 0,95.
3. Для триодов и пентодов, работающих в классе АВ, диаметр провода и контурный ток следует умножить на 0,936, работающих в классе В - на 0,889, и работающих в классе С - на 0,85.
4. Данные таблицы рассчитаны для Q=12.
5. Материал для катушек - медный эмалированный провод. При диаметре катушек более 3 мм, рекомендуется их изготавливать из медной трубки. Все катушки желательно наматывать посеребренным медным проводом, что особенно актуально для частот 14...30 МГц.
6. Диаметр провода берется ближайший больший из стандартного ряда обмоточных проводов.
А.Кузьменко (RV4LK)
Литература:
1. Мельников. Справочник радиолюбителя.-Свердловск -1961.
2. Радио, 1960, N1.
3. А.Кузьменко. Расчет нагрузки ламповых усилителей мощности. - Радиолюбитель. KB и УКВ, 1999, N6.