Выходная цепь усилителя состоит из настраиваемого П-контура, рассчитанного на согласование с нагрузками сопротивлением 40...90 Ом. Применение большого числа ламп, работающих при низком анодном напряжении и большом токе, обеспечивает низкое выходное сопротивление усилителя. Вследствие этого использовать традиционный П-контур затруднительно: емкости КПЕ должны быть очень велики, а индуктивность катушки — очень маленькой. Кроме того, для снижения потерь на нагрев, катушка должна быть намотана проводом очень большого диаметра. И, наконец, для коммутации отводов в такой катушке понадобится переключатель с мощными контактами.
Выходом из этой ситуации является применение выходного контура с большим импедансом. Оптимальное согласование контура с выходным сопротивлением каскада обеспечивается емкостным делителем С14.1 и С14.2, в качестве которого применен многосекционный КПЕ. Таким образом, число настроечных элементов П-контура не увеличивается. На принципиальной схеме максимальное значение емкостей КПЕ показано для диапазона 10 м. На более низкочастотных диапазонах к ним подключаются дополнительные конденсаторы (на схеме не показаны). Так, для диапазона 80 м максимальная емкость С14.1 составляет 1275 пФ, С14.2 —1175 пФ, С16 — 2400 пФ.
Резистор R12, подключенный параллельно конденсатору С12, имеющему довольно большую емкость, обеспечивает его разряд. Это простая, дешевая и эффективная мера защиты. Кроме того, поскольку сопротивление резистора R12 по сравнению с сопротивлением утечки конденсатора С12 невелико, снижаются требования к электрической прочности КПЕ С14.
Многоламповые усилители имеют еще одну, присущую только им, особенность. Очевидно, что для таких усилители нелегко подобрать комплект ламп с одинаковыми характеристиками. Неизбежное следствие этого — повышенная нелинейность, хотя лампы работают в режиме класса АВ1. Для улучшения линейности в усилителе установлена система компенсирующей регулировки смещения. Эта система предназначена для автоматического поддержания линейного режима, что обеспечивает минимальные искажения сигнала, а значит, минимум гармоник и TVI при различных уровнях выходной мощности усилителя.
Принцип работы системы управления линейностью усилителя заключается в следующем. Образцовые ВЧ-напряжения со входа и выхода усилителя, получаемые с емкостных делителей С21-С22 и С28-С29 выпрямляются диодами VD2 и VD3. В усилителе, работающем на максимальной устойчивой мощности, емкость конденсатора С22 подбирается таким образом, чтобы отфильтрованные напряжения в точке "А" были равны по уровню и противоположны по знаку, т.е. результирующее напряжение в точке "А" равнялось нулю. При нелинейной работе усилителя мгновенные значения ВЧ-напряжений на входе и на выходе будут изменяться по-разному, и в точке "А" возникнет разностное напряжение. Это напряжение прикладывается к базе транзистора VT2, который используется в узле стабилизации напряжения смещения. Чем больше нелинейность усилителя, тем сильнее изменяется напряжение смещения, сдвигая рабочую точку лампы в линейную
область проходной характеристики (в режим класса А), сообразуясь с мощностью раскачки. Транзистор VT1 включен как диод и служит в качестве элемента параметрического стабилизатора напряжения, необходимого для ограничения изменения напряжения смещения на уровне около 9 В. Диод VD1 предотвращает повреждение элементов схемы управления линейностью при пробоях в лампах.
При разработке усилителя были приняты меры по дополнительному снижению уровня TVI. Для этого используется двухсекционный фильтр, рассчитанный на подавление частот выше 40 МГц. В авторском варианте фильтр настроен на максимальное подавление на частотах 63 и 85 МГц. При необходимости частоты режекции фильтра можно изменить подстроечными конденсаторами С17 и С18. Кроме того, при монтаже усилителя приняты и другие меры по защите от TVI — установлены "развязки" и небольшие ВЧ-дроссели по цепям питания и управления.
В блоке питания используется силовой трансформатор, имеющий три вторичных обмотки. Одна из них используется для получения отрицательного напряжения смещения с помощью однополупериодного выпрямителя, а также для питания нитей накала, которые соединены последовательно.
На выходе мостового диодного выпрямителя, подключенного ко второй обмотке, получается напряжение 200 В постоянного тока. Третья обмотка обеспечивает получение 600 В постоянного тока также в двухполупериодной мостовой схеме выпрямителя.
Чтобы не превышать допустимой мощности рассеяния на анодах ламп при работе CW и RTTY, на аноды подается напряжение 600 В. В режиме SSB выпрямитель 600 В включается последовательно с выпрямителем 200 В, поэтому суммарное анодное напряжение в этом режиме составляет 800 В. Отличная динамическая стабилизация высокого напряжения обеспечена применением электролитических конденсаторов большой емкости (300 мкФ в 600-вольтовом выпрямителе и 600 мкФ — в 200-вольтовом). Суммарный анодный ток ламп достигает 2,5 А, что необходимо учитывать при выборе или изготовлении трансформатора.
Часть катушки выходного контура, используемая на диапазонах 21 и 28 МГц, намотана посеребренной трубкой диаметром 6 мм. Низкочастотная часть катушки намотана обмоточным проводом 01,63 мм. Также посеребрены широкие шины, используемые для параллельного соединения анодов и сеток ламп. Непосредственно на панельках ламп (на каждом выводе экранной сетки и нитей накала) установлены дисковые керамические конденсаторы. Лампы расположены в усилителе двумя рядами по 5 ламп в каждом, их аноды соединяются с шиной через антипаразитные цепочки.
Выходной КПЕ в П-контуре — стандартный, 3-секционный. Анодный КПЕ (С14) — 4-секционный, с большим зазором между пластинами. Ротор этого конденсатора изолирован от корпуса. Пары секций соединены параллельно.
Катушки фильтра защиты от TVI — бескаркасные, намотаны проводом 01,29 мм. Подстроечные конденсаторы С17 и С18 должны быть с воздушным диэлектриком и достаточно большим расстоянием между пластинами (или вакуумные).
При настройке усилителя оптимальные уровни рабочих сигналов лучше всего установить с помощью осциллографа (конечно же, ни в коем случае не подключая осциллограф к усилителю напрямую!). В авторском варианте проверка линейности усилителя проводилась как с системой автоматического регулирования режима ламп, так и без нее. Исследование работы с помощью осциллографа показало эффективность работы системы линеаризации проходной характеристики усилителя. Составляющие интермодуляции 3-го порядка с системой линеаризации имели уровень -30 дБ, без нее — всего лишь -22 дБ.
Wilfred M.Scherer (W2AEF)
Литература:
1. Wilfred M. Scherer, W2AEF. Усилитель мощности "Galaxy-2000+". — CQ, January, 1967, pp. 17...20.
Рис.1.