Описанный ниже тракт был разработан уже более пяти лет назад. Почему выкладываю такую древность? Во-первых тракт хороший. Во-вторых, легко повторяемый, не требующий сложных приборов и знаний в настройке (многократно повторен разными людьми). В третьих - практически такие же схемы используются и поныне в новых трансиверах.

Линейный тракт TX

При любой структурной схеме TRX сформированный КВ сигнал после фильтров смесителя надо усилить до требуемой выходной мощности. Этим и занимается линейный тракт TX. Кроме усиления от линейного тракта требуется и хорошая (не искажающая усиливаемый сигнал) регулировка усиления. Последнее требуется и для управления формой CW посылки, и для ALC (Auto Loading Control - АРУ передатчика, поддерживающая заданный выходной уровень мощности), и для ручной регулировки мощности.

Описанный ниже тракт имеет следующие характеристики:

Принципиальная схема тракта

1. Первый каскад выполнен на полевом T2. Цепь истока стандартна. Цепь стока содержит низкоомный нагрузочный R6 (для устойчивой работы и широкой полосы) и развязывающий фильтр по питанию R2C4. По второму затвору ведется управление RX/TX и формой CW посылки. Для последнего в режиме CW на левый вывод R5 должно поступать напряжение трапецеидальной формы, точно также как это сделано в TRX RA3AO (кто не знаком со схемой этого аппарата: такое напряжение делается путем подачи прямоугольного CW сигнала на КМОП инвертор, включенный интегратором - с большим конденсатором между выходом и входом и большим последовательным резистором на входе, постоянная времени этой RC цепи определяет длительность фронтов CW посылки).

По цепи первого затвора ведется управление выходной мощностью (т.е. усилением): ALC и/или ручная регулировка мощности. Чтобы усиление каскада на T2 падало с увеличением управляющего сигнала напряжение на первом затворе должно быть довольно большим. Надо чтобы транзистор находился бы на пороге насыщения по первому затвору. Для этого при настройке подбирают R15 так, чтобы при дальнейшем возрастании его сопротивления усиление T2 падало. Поскольку разброс параметров полевых транзисторов довольно велик, то подбором заниматься придётся.

Резистор R23 на входе служит для согласования фильтров передатчика. Номинал этого резистора должен быть равен волновому сопротивлению используемых фильтров. Если у вас после смесителя TX применяются полосовые фильтры, то часто имеет смысл снимать выходной сигнал не с отвода (во что бы то ни стало стремясь именно к 50 Омам выходного сопротивления), а полностью с последнего контура. Это значительно (в разы) повышает коэффициент передачи фильтров по напряжению, а возрастание выходного сопротивления фильтров (до нескольких кОм) скажется лишь на том, что придётся установить входной R23 соответствующей величины. Правда при этом блок фильтров придется установить непосредственно около входа данного тракта (вариант соединения длинным коаксиалом отпадает). Впрочем, ограничение это не столь уж велико - этот блок как правило и располагается в этом месте.

Коэффициент передачи по напряжению каскада на T2 близок к 1 (но по мощности T2 усиливает). Каскад на T2 служит не столько для усиления, сколько для согласования фильтров и глубокой и линейной регулировки усиливаемого сигнала.

2. Второй каскад усиления на T3 это практически стандартный ВЧ усилительный каскад 50/50 Ом класса A. Отличие его от привычного лишь в том, что его входное сопротивление поднято до 300 Ом (тут нам совершенно незачем гнаться за 50 Омами), чтобы не упало усиление предыдущего каскада. Хорошо отработанная схема и малый разброс биполярных транзисторов позволяют обойтись без каких- либо настроек этого каскада. Параметры трансформатора Tr1малокритичны: его очень трудно изготовить (даже специально очень стараясь) неверно. Подходит кольцо с проницаемостью от 100 до 2000 и диаметра от 5 до 20 мм (надо лишь скорректировать число витков). Главное - не забудьте, что обе обмотки мотаются одновременно скруткой (2..4 скрутки на сантиметр) и не перепутайте выводы.

3. Усиленный (до 0,5...0,7V эфф.) сигнал подается на третий усилительный каскад на T4. Это тоже почти стандартный ВЧ усилительный каскад 50/50 Ом класса A. Отличия его от предыдущего каскада следующие:

Зачем потребовалась эта коррекция? Дело в том, что Tr2 не настолько "всеяден" как Tr1. Если в Tr1 большая часть энергии передается через электромагнитную связь между скрученными обмотками (особенно на ВЧ), то в Tr2 передача энергии в основном идёт через сердечник. И потому качеству изготовления Tr2 надо уделить особое внимание: НЧ ферриты тут уже не пойдут, первичная обмотка наматывается скруткой (как в Tr1), вторичная - тоже скруткой и поверх первичной. И даже тщательно изготовленный Tr2 может иметь некоторый завал АЧХ выше 20 MHz. Для его компенсации и потребовалась коррекция в эмиттере T4.

При правильном изготовлении Tr2 каскад на T4 настройки не требует.

4. Выходной каскад на T1 T5 также близок к общепринятым стандартам. Смещение обеспечивает генератор напряжения на T6 (RP1 устанавливает ток покоя выходных транзисторов). Резисторы R3 R12 служат для улучшения устойчивости. R4 R10 - отрицательная обратная связь (по 1,5 Ома для мощности 10W и по 1 Ому для мощности 15 W). R11 (его мощность должна быть не менее 1 W) - это простейшая, но тем не менее действенная защита от очень высокого КСВ и перенапряжения на выходе.

Выходные же цепи могут быть выполнены по-разному в зависимости от того, где и как вы применяете данный тракт.

О цепи регулировки мощности. Анод D2 - это вход регулировки мощности. При подаче туда постоянного напряжения выше порогового уровня 3...4 V (зависит от T2 и установленного при регулировке напряжения смещения на его первом затворе) усиление тракта снижается. На схеме показан простейший пример (R23 RP2) как организовать такую регулировку. Величина R23 должен быть таким, чтобы при номинальной выходной мощности и максимальном сопротивлении RP2 было бы напряжение, равное пороговому уровню регулировки. При увеличении выходной мощности повышение выходного напряжения (от детектора выхода передатчика) приведет к повышению постоянного напряжения на аноде D2 и, соответственно, снизит усиление каскада на T2, возвращая выходную мощность к заданному уровню.

Естественно, что при уменьшении сопротивления RP2 это будет происходить при все более низком уровне мощности, т.е. будет осуществляться ручная регулировка мощности и одновременно ALC.

Если вы хотите организовать защиту по КСВ, то установите еще один диод (аналогично D2) и подайте на его анод сигнал с датчика отраженной волны.

Детали.

Все резисторы (кроме R11) на мощность 0,25W. Конденсаторы КМ. Диоды - любые кремниевые. В качестве T1 подходит практически любой СВЧ транзистор с рассеиваемой мощностью >1W, в качестве T2 тоже СВЧ с P>3W. T1 и T5 с P>12W и Uкэ max>40V. В разное время я использовал на выходе КТ907А, КТ913В, КТ916. T6 - любой n-p-n. Дроссели - стандартные ДПМ. L1 на ток не менее 0,2A, L2 - не менее 1A.

Конструкция

выполнена на ребристом радиаторе 50х100 mm. Над радиатором на высоте 2..3 мм (на стойках) установлена плата из одностороннего стеклотекстолита фольгой вверх. Плата не травленная - вся фольга остается и используется как земля. К радиатору (через соответствующие отверстия в плате) прикручены T3, T4, T1, T5 (в том же порядке, как они расположены на принципиальной схеме) и стабилизатор DA1. Монтаж в основном выполнен "на пятачках", вырезаемых по месту резаком. Что возможно (например цепи эмиттеров) делается навесным монтажом. Расположение деталей должно соответствовать принципиальной схеме (в "линейку"). Исключение - каскад на T6, его место расположения некритично. Однако диоды D4 и D5 надо расположить так, чтобы они имели тепловой контакт с радиатором и по возможности недалеко от транзисторов выходного каскада. Трансформаторы приклеиваются к плате через пластиковые прокладки толщиной 3...5 mm.

Настройка

. Потребуются тестер и ГВЧ (или трансивер, в который делается тракт). Поставьте в ноль RP1 и подайте питающее напряжение. Ток потребления должен быть около 200 mA. Проверьте ток покоя T3 и T4 (во избежание возбуждения на проводах тестера это лучше сделать в верхних по схеме выводах Tr1 и Tr2). Если он серьёзно отличается от указанных на схеме, это или ошибка монтажа соответствующего каскада или самовозбуждение. Отбросить последнюю гипотезу поможет временное замыкание блокировочным конденсатором на корпус коллектора соответствующего транзистора.

Затем вращением RP1 устанавливают ток покоя выходного каскада в 15..30 mA. Полезно тут же проверить отсутствие скачков при увеличении (временном с помощью RP1) тока покоя до 100...200 mA. Наличие этих скачков говорит о самовозбуждении и плохом конструктиве.

Подают на левый по схеме вывод R3 +12V. Исправность T2 и монтажа данного каскада проверяют по току истока (постоянному напряжению на R16) - даже при совсем неверном номинале R15 ток через T2 быть должен.

Подключив нагрузку 50 Ом/10W к выходу тракта подают входной сигнал (от ГВЧ или трансивера). При незамкнутой петле ALC и небольшом (50..100 mV) входном сигнале проверяют линейность АЧХ тракта. Если она выше 3 dB, скорее всего плохо изготовлен Tr2 (и возможно, но менее вероятно - Tr3). Частоту коррекции можно менять номиналами C14 и C15, но не увлекайтесь. серьезные погрешности АЧХ говорят либо о ошибке монтаже либо о плохом качестве ВЧ трансформаторов (первое подозрение на Tr2). И то и другое лучше устранить как причину, а не пытаться лечить следствия подбором коррекции.

В завершение надо проверить отсутствие потребляемого тока скачков при планом увеличении уровня входного сигнала от 0 до максимума. Наличие этих скачков говорит о самовозбуждении и плохом конструктиве.



Bonn, 27.01.2006

На главную - Main page