Выходные фильтры транзисторного РА

Введение

В двухтактных транзисторных PA КВ диапазона на выходе используют октавные фильтры низких частот. Набор таких фильтров обеспечивает требуемое подавление гармоник во всей полосе КВ.

Но для HAM РА октавные выходные ФНЧ являются дорогостоящим излишеством. В них для подавления гармоник во всей КВ полосе надо увеличивать порядок фильтров. Кроме того, в наборе октавных КВ фильтров приходится использовать много (обычно больше 10) номиналов конденсаторов, что затрудняет комплектацию.

В НАМ РА требуется подавлять гармоники только от любительских диапазонов. Поэтому выходные ФНЧ можно упростить. Этим мы и займёмся ниже.

Постановка задачи

Хочется сделать набор ФНЧ для двухтактного транзисторного КВ РА с минимальным количеством фильтров и деталей в каждом из них. Кроме того, мы хотим упростить комплектацию, для чего конденсаторы выберем только из ряда E6 (+20%) и сделаем минимальным количество их номиналов.

Но это не должно поЙти в ущерб главной функции ФНЧ: подавлению гармоник. Определимся, какое подавление следует считать достаточным.

По нормам уровень гармоник не должен превышать –40 dB. В двухтактном транзисторном РА класса В по теории не должно быть ни 2-й (в двухтактном каскада они компенсируются), ни 3-й (её нет при угле отcечки 900) гармоник. Но это в теории.

На практике же пара выходных транзисторов почти всегда неодинакова (исключая сборку из двух транзисторов на одной подложке). Поэтому уровень второй гармоники на входе ФНЧ достигает –20 dB (при паре с транзисторов с разбросом не более 10%). А третья гармоника появляется если угол отсечки не равен 900 (а он и не равен: в СW меньше, в SSB больше) и достигает - 15dB.

Поэтому, чтобы получить юридически требуемые 40 dB ослабления гармоник на выходе, ФНЧ должен подавлять вторую гармонику минимум на 20 dB, а третью минимум на 25 dB.

Но кроме технических требований есть еще и практика. А она говорит, что если применять многодиапазонную антенну, то гармоники, попадающие в полосы любительских диапазонов, будут эффективно излучаться. И мы помешаем кому-то из радиолюбителей. Поэтому если подавляемые гармоник попадают в другой любительский диапазон (например вторая гармоника от 7 MHz попадает в диапазон 14 MHz), то подавление ФНЧ должно быть существенно выше, чем 25 dB. Тут требуется от 40 dB и выше.

Ниже описан набор из 5 ФНЧ, обеспечивающий заданное выше подавление гармоник. Bо всех фильтрах использовано всего пять номиналов конденсаторов из ряда E6.

160m

Схема фильтра:

Конденсатор С5 это параллельное соединение конденсаторов 100 pF и 68 pF.

Частотная характеристика:

Вторая и третья гармоники подавлены глубже 45 dB, что в сочетании с ослаблением гармоник в самом РА дает уровень гармоник ниже –60 dB. Т.е. от 1 kW остается меньше 1 mW. Даже если антенна может эффективно излучать и на 80m, то 1 mW никому не помешает.

Согласование (S11 – то, что покажет КСВ-метр в положении отраженная волна):

Уровень отраженной волны ниже 0,05 – это КСВ < 1,1.

80m

Схема фильтра:

Частотная характеристика:

Вторая и третья гармоники подавлены глубже 45 dB, что в сочетании с ослаблением гармоник в самом РА дает уровень гармоник ниже –60 dB. Т.е. от 1 kW остается меньше 1 mW. Даже если антенна может эффективно излучать и на 40m, и 30m, то 1 mW никому не помешает.

Согласование (S11 – то, что покажет КСВ-метр в положении отраженная волна):

Уровень отраженной волны ниже 0,05 – это КСВ < 1,1.

40m и 30m

Схема фильтра на два диапазона:

Поскольку диапазоны близкие, то пришлось поднять порядок фильтра.

Частотная характеристика:

Вторая гармоника частоты 7 MHz, попадающая в диапазон 14 MHz подавлена более чем на 35 dB (т.е. общий уровень -55 dB, от киловатта остается 3 mW). А вторая гармоника частоты 10,1 MHz ослаблена на >25 dB (общий уровень ниже –45 dB, что обеспечивает соответствие нормам).

Согласование (S11 – то, что покажет КСВ-метр в положении отраженная волна):

В обоих диапазонах КСВ < 1,1.

20m и 17m

Схема фильтра:

Частотная характеристика:

Вторая гармоника частоты 14 MHz, попадающая в диапазон 28 MHz подавлена более чем на 45 dB (т.е. общий уровень ниже 60 dB, от киловатта остается менее 1 mW). А вторая гармоника частоты 18,1 MHz ослаблена на > 35 dB (общий уровень ниже – 55 dB).

Согласование (S11 – то, что покажет КСВ-метр в положении отраженная волна):

В обоих диапазонах КСВ < 1,05.

15m, 12 m и 10m

Схема фильтра в точности повторяет ФНЧ для подавления УКВ гармоник. Поэтому, если в тракте такой общий ФНЧ уже есть, то дополнительно отдельного фильтра на диапазоны 15m, 12 m и 10m не требуется.

А если нет, то его придется сделать по приведенной схеме:

Конденсатор С5 это последовательное соединение двух конденсаторов по 68 pF.

Частотная характеристика:

Гармоники этих диапазонов не попадают в любительские. Вторая гармоника частоты 21 MHz подавлена более чем на 20 dB (т.е. общий уровень ниже–40 dB, соответствует нормам). Все остальные гармоники подавлены глубже и тем более соответствуют норме подавления 40 dB.

Согласование (S11 – то, что покажет КСВ-метр в положении отраженная волна):

Во всех трех диапазонах КСВ < 1,1.


20.01.2021

На главную - Main page