Справочник радиолюбителя

Усилитель мощности на ГК71 к импортному трансиверу

Остановились на применении в усилителе мощности (УМ) старых добрых стеклянных ламп, а значит, забудете об их обдуве, прогреве, тренировке и прочее.

Предлагаемый УМ может быть рекомендован в качестве стационарного или дачного, что позволит с фирменным трансивером использовать даже суррогатные антенны без вреда для последнего. Выходная мощность 500 Вт – это лучше, чем 100! УМ предназначен для работы на любительских диапазонах 10, 12, 15, 17, 20, 30, 40, 80 м и 160 м, пиковая выходная мощность при отсутствии искажений усиливаемого сигнала – 500 Вт. Он выполнен на лампе VL1 типа ГК71, включенной по классической схеме с общим катодом. Входное сопротивление усилителя и устойчивость его работы на всех диапазонах обеспечивает резистор R1, который позволяет импортному трансиверу (а усилитель для него и предназначен) работать на постоянную нагрузку 50 Ом с минимальным КСВ. При выходной мощности трансивера 5 Вт усилитель обеспечивает на выходе пиковую мощность 500 Вт. Анодная цепь лампы VL1 выполнена по схеме последовательного питания, что также благотворно сказывается на повышении коэффициента полезного действия (КПД) работы усилителя на ВЧ диапазонах.

Если сегодня многие коротковолновики имеют возможность использовать трансиверы заводского изготовления, то усилители мощности, как правило, вынуждены изготавливать самостоятельно. В статье предлагается законченная конструкция современного УМ для любительской KB радиостанции.

Схема с общим катодом (ОК) имеет высокое входное сопротивление по первой сетке. От источника входного сигнала требуется обеспечить лишь небольшой реактивный ток через входную емкость лампы, а активной составляющей тока сетки нет, более того, ее появление вредно, поэтому для работы УМ с ОК достаточно небольшой входной мощности. В реальной схеме коэффициент усиления по мощности схемы с ОК может достигать нескольких десятков децибел.

Следует отметить, что УМ по схеме с ОК чувствительны к перегрузке входным сигналом. Кроме того, из-за интермодуляционных искажений полоса излучаемых частот SSB сигнала значительно расширяется.

Общие принципы, которых необходимо придерживаться при построении любительских УМ, следующие: нужно соблюдать паспортные данные режимов лампы, точно выдерживать напряжение накала. Гораздо хуже сказывается на долговечности ламп заниженное напряжение накала, нежели завышенное.

В усилителе мощности необязательно применять очень дорогие современные металлокерами-ческие лампы, имеющие большую склонность к самовозбуждению.

С задачей линейного усиления выходного сигнала вполне справится каскад на ГК71, не требующей принудительного обдува и прекрасно работающей на всех любительских KB диапазонах. Оговоренная в справочниках граничная частота ГК71, равная 20 МГц, – следствие стремления заводов-изготовителей оградить себя от большого числа заказчиков – абсурдное явление времен прошлого.

Многие годы эксплуатировался этот усилитель, постоянно контролируя полосу, и сигнал был отличным в эфире.

Кроме перечисленных свойств этой лампы, касающихся надежности и КПД, у нее имеется еще один плюс: стоимость ее во много раз меньше, чем у современных. Поэтому ГК71 не только не устарела, но за ней будущее, дело только за конкретными конструкциями, их публикацией и популяризацией.

Медвежья услуга оказана ей паспортом, точнее, системой, в которой паспортные данные верстались, соответствуя не фактическим возможностям изделия, а заказу ведомства, как правило министерства обороны, на ее разработку. Поступил заказ на разработку лампы, способной работать на частотах до 20 МГц, в паспорте так и написали, что «рабочая частота макс – 20 МГц», после чего многие и всерьез полагают, что на «десятке» она работать не может. Испытана в работе лампа в течение длительного времени при интенсивной эксплуатации. Эти лампы не подвели ни разу. Повышенного анодного напряжения не боятся, главное – соблюдать температурный режим, что делается визуально – белый анод в течение длительного времени работы все-таки расплавляет баллон, и он вминается внутрь атмосферным давлением.

У старых советских разработок, особенно военных, многие паспортные данные занижены.

Эксплуатируя дорогой импортный трансивер на небольшой мощности, применяя ламповый УМ, разгружаем транзисторный выходной каскад трансивера, а также блок питания к трансиверу.

Схема

Усилитель мощности, принципиальная схема которого показана на рис.1, обеспечивает необходимое усиление на всех девяти любительских KB диапазонах. Он выполнен на лампе VL1, включенной по схеме с общим катодом. При отсутствии управляющего сигнала на разъеме XS1 (педаль управления не нажата) или выключенном усилителе входной сигнал с антенны, подключенной к ВЧ разъему XW2, проходит по цепи через нормально замкнутые контакты реле К2 и К1 на разъем XW1 «Вход» и далее в трансивер.

При переходе в режим передачи на розетку XS1 поступает управляющий сигнал оттрансивера. По цепи через выключатель SA3, обмотку реле КЗ подается напряжение + 24 В на транзисторный ключ с открытым коллектором в трансивере. При открывании транзисторного ключа трансивера срабатывает реле КЗ и реле К1, К2.

Контакты реле К1 соединяют выход трансивера с входом УМ, ВЧ сигнал через систему диапазонных контуров L1, L1′, С4 – L7, L7′, С4, включаемых галетным переключателем SA1 (на рис.1 он показан в положении 1,8 МГц), разделительный конденсатор С5 и антипаразитный резистор R2 поступает на управляющую сетку лампы VL1, включенной по схеме с общим катодом.

Подстроечный конденсатор С4, служит подстройкой диапазонных контуров. В режиме приема контакты реле К3.1 разомкнуты. Реле К1 и К2 обесточены. Контакты К1.2 разомкнуты, на управляющую сетку лампы поступает напряжение – 150 В, лампа при этом закрыта. Надо выбирать смещение таким, чтобы оно надежно закрывало лампу в режиме приема. Плохо закрытая лампа может шуметь и создавать помехи приему. Контактами реле К1 К1.2 коммутируется цепь смещения, и на управляющую сетку в режиме передачи посту пает стабилизированное напряжение – 80 В. Реле К2 своими контактами К2.1 подключает антенну к выходу УМ.

Нагрузкой служит П-контур, обеспечивающий согласование усилителя с антеннами, имеющими различное входное сопротивление. В анодную цепь лампы включен обычный П-контур С13,1_8и L9, С17.

Для предотвращения самовозбуждения усилителя в управляющую сетку VL1 включен низкоомный резистор R2. В анодную цепь лампы VL1 включен также элемент защиты от самовозбуждения на УКВ, дроссель ДрЗ маленькой индуктивностью зашунти-рованный резистором R4, отключающим на рабочих частотах его действие. Самовозбуждение возможно, несмотря на мифическую «низкочастот-ность» ГК71.

Дроссель Др2 подключен к П-контуру в точке с наименьшими сопротивлением и ВЧ напряжением и не оказывает влияния на работу усилителя на высокой частоте. Конструктивно его можно располагать близко к стенкам корпуса усилителя, что упрощает компоновку. По высокой частоте дроссель подключен параллельно нагрузке, его шунтирующее действие невысокое, и он может иметь меньшую индуктивность. Необходимая индуктивность (даже с запасом на подключение высокоомной антенны) составляет 20…30 мкГн. Соответственно уменьшаются собственная емкость и габариты дросселя.

На выходе П-контура подключен индикатор уровня выходного сигнала (ВЧ вольтметр), элементы С18*, VD5, R6, R7, С19, С20 и РА1, облегчающий настройку П-контура и правильное согласование с антенной. Требуемую чувствительность индикатора устанавливают в зависимости от реального входного сопротивления антенны регулировкой резистора R6.

В УМ предусмотрен режим обхода. Для его включения служит SA3.

Лампа работает с максимальной линейностью при отсутствии сеточного тока.

Для контроля тока управляющей сетки желательно включить небольшой стрелочный микроамперметр. Он полезен при измерениях и испытаниях. При эксплуатации его смело можно заменить маломощным светодиодом VD3, параллельно которому надо подключить простой диод VD4, через который на сетку будет поступать напряжение смещения.

Нить накала лампы питается переменным напряжением 21 В, что обеспечивает нужный ток эмиссии для линейной работы усилителя при сохранении длительного срока службы лампы.

Конструкция

УМ собран на базе блока легендарного передатчика от радиостанции РСБ-5. Это алюминиевый корпус с подвалом шасси 115 мм. Идеально подходит для данной конструкции. Панелька лампы ГК71 укреплена на высоте 55 мм. Корпус имеет размеры 200x260x260 мм (ШхВхГ) без выступающих элементов. Внешний вид показан на фото в начале статьи.

В верхнем отсеке размещены детали выходного П-контура С12,С14,С15,С16,С17,Др2, L8, L9 – вертушка, реле К2. На передней панели ручка и шкала вертушки, стрелочный измеритель РА1, переменный резистор R6, антенные разъемы XW2 иХ1, ручки конденсаторов С4, С13, С17 и переключатели SA1 и SA2. Выключатель SA3.

В нижнем отсеке смонтированы С4, С13, катушки L1, L1! – L7, L7′, галетный переключатель диапазонов SA1, реле К1 и КЗ. На задней стенке нижнего отсека установлены разъемы XW1, XS1, ХР1, Х2.

Верхняя П-образная крышка, закрывающая блок УМ, имеет продолговатые отверстия с боков и приподнятую верхнюю крышку на 10 мм. В крышке, закрывающей дно блока, имеются отверстия для улучшения охлаждения усилителя.

Детали

На входе усилителя установлены полосовые фильтры с индуктивной связью, обеспечивающие, во-первых, гальваническую развязку с трансивером, во-вторых – хорошую диапазонную фильтрацию. Входные сеточные контуры переключаются галетным переключателем SA1.

Данные входных катушек индуктивности приведены в табл.1.