|
Анодный дроссель: Большие ВЧ токи "гуляют в этой стороне” и поэтому разработка хорошего анодного дросселя - дело довольно сложное. Обычно стараются свести индуктивность этого дросселя к разумно малому значению, достаточному для развязки от ВЧ высоковольного анодного плюсового провода. Но, такой подход порочен, так как, внутри применяемых диапазонов, втречаются частоты, на которых такой анодный дроссель резонирует. Я обнаружил, что увеличение индуктивности анодного дросселя до очень большого значения, путём введения ферритового сердечника, полезно. Однако, требуется хорошая изоляция обмотки дросселя от сердечника, иначе, между ними могут возникать дуговые разряды. Если требования хорошей изоляции удовлетворены, дроссель с ферритовым сердечником может иметь большую индуктивность при малом числе витков в нём. Меньшее количество витков при большей индуктивности даст и меньшую распределённую междувитковую ёмкость, которая играет не последнюю роль при резонировании дросселя на высоких частотах. Мои эксперименты показали, что анодный дроссель в усилителе, работающем на диапазонах 160…10 метров, с индуктивностью 800…1200 мкГн абсолютно стабилен на всех частотах используемых диапазонов. Проблема с дросселем, имеющим такую индуктивность, способным нести большие постоянные токи, может быть значительной, а он (дроссель) будет иметь большие размеры и большую распределённую ёмкость. В полый каркас дросселя, выполненный из изоляционного материала, может быть вставлен, например, ферритовый стержень диаметром ½ дюйма и длиной 3…4 дюйма. Такой стержень увеличит индуктивность дросселя, например, с 90 мкГн до 1200, а распределённая (междувитковая) ёмкость обмотки дросселя останется такой же, как у 90 мкГн – дросселя. И в дросселе с бльшой индуктивностью будут свои резонансы, но они будут далеко за пределами диапазона рабочих частот. Особое внимание следует уделить изоляции ферритового стержня. Я с успехом использовал для этого два слоя термоусадочной трубки, которая являлась одновременно и каркасом для обмотки дросселя и изолятором. Я также пробовал использовать полый штырь (трубку) из материала Teflon® (фторопласт), который является прекрасным изолятором, но снижает индуктивность обмотки (с сердечником) до 435 мкГн, при количестве витков, которое обычно даёт 80…90 мкГн без сердечника. (Видимо, играет роль не столько материал изолятора, сколько его толщина, а, значит, расстояние от обмотки до ферритового стержня - UA9LAQ). Индуктивности дросселя в 435 мкГн всё ешё вполне дрстаточно, чтобы вывести паразитные резонансы за пределы любительских диапазонов: с распределённой ёмкостью обмотки как у стандартного 90 мкГн - дросселя, большая величина индуктивности сдвигает резонанс далеко за пределы диапазона 1, 8 МГц. Я заметил, что дроссель с индуктивностью 435 мкГн имеет собственный резонанс где-то в районе частоты 500 кГц, причём, этот резонанс настолько "глубокий”, что практически вся, имеющаяся на резонансной частоте, энергия будет режектирована.
Использование предложенного метода изготовления анодных дросселей позволит применить для их намотки более толстый провод, что, в свою очерель, уменьшит сопротивление обмоток дросселей постоянному току и сократит нагрев дросселей большими анодными токами.
Примечание: используйте клей Super-Glue® для фиксации обмоток дросселей, затем натяните поверх готовых обмоток, через всю их длину отрезок термоусадочной трубки (один или несколько слоёв будут держать обмотки надёжно механически и прекрасно изолировать дроссель).
Небольшой урок истории
Много лет назад, конструкторы усилителей использовали анодные дроссели с индуктивностью 1…2,5 мГн, рассчитанные на ток 600 мА. Ныне, усилители стараются делать всё меньше и меньше по размерам, но используют в них лампы, которые имеют токи всё больше и больше. Эти обстоятельства предъявляют определённые требования к размерам анодных дросселей и способности их выносить повышенные токи. Бóльшие диаметры проводов увеличивают "токопропускные” характеристики дросселей, но снижают их индуктивность. Конструкторы усилителей обнаружили, что могут избежать применения анодных дросселей. Если вводить в усилитель всё новые и новые диапазоны, но может вскоре оказаться, что дросселя с пониженной индуктивностью обмоток будут иметь на каком либо диапазоне свой собственный последовательный резонанс. Этот резонанс появляется вследствие возможности протекания ВЧ тока через обмотку дросселя, из-за малой величины индуктивности современных дросселей. Что раньше не было проблемой, так как анодные дроссели имели большие индуктивности обмоток, то теперь – проблема.
Ну, теперь, - моя теория
По-моему, если сохранить величину индуктивности анодного дросселя "классической”, но увеличить диаметр провода обмотки, определяемого возросшими ныне анодными токами, у дросселя не будет резонансов в пределах рабочих любительских КВ диапазонов, поскольку через дроссель не может идти РЧ ток, в силу его (дросселя) большой индуктивности. Единственным способом изготовления анодного дросселя без сильного увеличения его размеров, а, значит, и увеличения распределённой (междувитковой) ёмкости, является применение ферритовых (стержневых) сердечников, которые значительно повышают индуктивность катушек, в которые вводятся. Я не навязываю свою теорию начинающим, но настоятельно рекомендую и предлагаю воспользоваться ею.
Приготовьте для своего любимого усилителя стандартный анодный дроссель с индуктивностью не меньше 220 мкГн, намотанный проводом #24…#26 и этого будет достаточно – дроссель вынесет как ВЧ потенциал, так и постоянный, протекающий через него, ток при максимальной разрешённой мощности с запасом. Если, всё-таки, у Вашего дросселя "случился” резонанс ("зашипели” дуговые разряды с дросселя на корпус, стала "по-сумасшедшему” греться обмотка дросселя), то измените индуктивность дросселя, причём всегда лучше в большую сторону. Монтируйте дроссель на расстоянии 1,5…4 дюйма от анода лампы.
На Рис. 16 показана типовая конфигурация анодного дросселя и сопутствующих ему конденсаторов, УКВ дросселя и паразитных дросселей.
  Рис. 16
УКВ дроссели, показанные на Рис. 16 должны изготавливаться из достаточно толстого медного изолированного провода (#14…#12). Они должны иметь по 10 витков, мотаются на оправке диаметром ½ дюйма, расположены как можно ближе к анодному дросселю. Проволочный резистор сопротивлением 5…10 Ом и мощностью рассеяния 25…50 Вт может выполнять ту же функцию. Этот резистор может выполнять две функции: служить УКВ дросселем и ограничителем анодного тока при коротких замыканиях и прострелах. Я использовал резистор и мне его работа понравилась.
Антипаразитные дроссели: На Рис. 16 показан антипаразитный дроссель. Много написано о них, много было "сломано копий”, много предположений насчёт того, как же выполнить эффективный дроссель, чтобы подавить паразитные колебания в КВ усилителе.
Изначальная теория работы дросселя такова: основная ВЧ энергия (КВ) проходит через дроссель беспрепятственно (мала индуктивность), а паразитные УКВ колебания встречают в лице дросселя очень большое сопротивление, но должны пройти через него. Ток на большом сопротивлении, естественно, падает до мизерных величин, которые не позволяют усилителю самовозбудиться на частотах паразитных УКВ контуров. Я экспериментировал с различными типами дросселей и обнаружил, что дроссели выполненные из нихрома обладают повышенными потерями на рабочих частотах десятиметрового любительского диапазона, но, зато, хорошо "давят” паразитные колебания. Обнаружил я также, что проволока из нержавеющей стали тоже хорошо работает в антипаразитных дросселях, и не "ворует” ВЧ энергию на 10 метровом диапазоне, в отличие от нихрома.
Старая практика использования в качестве дросселя пластинки из медной фольги - не выносит критики, - такие "дроссели” совсем не давят паразитные колебания (самовозбуждение на УКВ/СВЧ). Не используйте их – пустая трата времени!Другой порочной практикой является навивка катушки из провода вокруг резистора. Такая конструкция дросселя неверна и нежелательна.
Моя конструкция антипаразитного дросселя: примерно 4 витка нержавеющей стальной проволоки #18, намотанной на оправке 1/4…3/8 дюйма. Катушка припаяна серебряным припоем параллельно угольному резистору сопротивлением 50…150 Ом, имеющем рассеиваемую мощность 2…3 Вт или металлоплёночному резистору невоспламеняющегося типа сопротивлением 100…200 Ом. Катушки должны находиться сбоку от шунтирующих резисторов, а не быть навитыми на них. Смысл этого заключается в том, чтобы пропустить УКВ колебания через катушку (обеспечить им короче путь), а не через резистор. Я проверил свою догадку и, похоже, она подтвердилась. Проволоку, которую я использовал, называют "авиационный провод безопасности”, таковой используется для крепления деталей на самолётах. Такой провод содержит много никеля и очень легко гнётся. Если провод в антипаразитном дросселе сильно греется при работе в диапазоне 10 метров, то уберите из катушки один виток.
При проблемах со стабильностью усилителя, антипаразитный дроссель может быть установлен и в цепь катода лампы между настраеваемым входным устройством и катодом, со стороны лампы от конденсатора связи. Я это проверил и, похоже, оказался прав, устойчивость усилителя к самовозбуждению, действительно, повышается.
Заземление сетки от штырьков цоколя лампы (от панельки) на шасси должно быть выполнено с помощью толстой медной шины или толстыми медными проводами. Цель этого – обеспечить заземление с минимальной индуктивностью соединения. Каждый вывод сетки должен соединяться с шасси своим собственным проводом. Использование РЧ-дросселей или конденсаторов в этой цепи себя давно изжило и больше не используется на практике.
Согласующие конденсаторы анодной цепи: На Рис. 16 можно видеть "связующий анодный" конденсатор, порой его называют "разделительным” или конденсатором связи с контуром, но это будет лишь более точным описанием функции одного и того же конденсатора. Назначение конденсатора – связь по РЧ анода лампы с выходным (П-) контуром и устранение проникновения в контур анодного напряжения постоянного тока. У таких конденсаторов должна быть очень маленькой собственная индуктивность (как конструктивная так и индуктивность выводов - UA9LAQ), конденсаторы должны быть рассчитаны на пропускание большой мощности (и большое рабочее напряжение - UA9LAQ) в пределах всей полосы рабочих частот усилителя. Я выяснил, что в диапазоне частот 160…10-метровых диапазонов, в этой цепи, будут неплохо работать конденсаторы ёмкостью 0,001…0,004 мкФ. Неплохим компромиссом будет применение конденсатора ёмкостью 0,002 мкФ. Рабочее напряжение на корпусе конденсатора, обычно, указывается для постоянного тока, для "перевода” в ВЧ напряжение, умножьте значение для постоянного тока на 0,6. Так, например, конденсатор, рассчитанный на рабочее напряжение постоянного тока 30 кВ, выдержит, примерно, 18 кВ переменного ВЧ с запасом прочности. Следующим условием, которое нужно выполнить будет выбор рабочего напряжения конденсатора, которое должно превышать анодное напряжение постоянного тока, по крайней мере, в 4 раза. Для анодного напряжения в 3 кВ следует ставить конденсаторы с рабочим напряжением, по крайней мере, в 12 кВ, а с учётом прохождения ВЧ мощности - в 20 кВ постоянного тока. Запас по прочности ещё никому не помешал и будет здесь обеспечен. Теперь, - речь об ВЧ токе. Большинство конденсаторов, выполненных в виде дверной ручки ("бочонки”), рассчитаны на пропускание ВЧ тока в несколько ампер на частоте 1 МГц, но рассчитаны на ток в 10 А на частоте 30 МГц. Использование конденсаторов дискового типа для усилителей, имеющих максимальную разрешённую выходную мощность, не рекомендуется. Дисковые конденсаторы вынесут ВЧ ток, но в ситуации, когда на них присутствует ещё и высокое анодное напряжение постоянного тока, такие конденсаторы - ненадёжны. Я советую, в качестве разделительного конденсатора в анодной цепи РА использовать токовый, только типа "дверной ручки". Для повышения надёжности пропускания значительной ВЧ мощности, можно соединять два или несколько конденсаторов параллельно. Лично я, меньше двух конденсаторов, включенных параллельно, для усилителя, рассчитанного на максимальную разрешённую мощность, не применяю. Следует уделить внимание и способу монтажа упомянутых конденсаторов. Мощная медная или алюминиевая шина обеспечивает надёжное подключение разделительных конденсаторов с малой величиной индуктивности. Большинство конденсаторов типа "дверной ручки” имеют крепёжные винты, что подходит для крепления непосредственно к шине. Не используйте тонкие провода для монтажа таких конденсаторов, они имеют большую индуктивность (что, в конечном итоге, приведёт и к снижению выходной мощности в диапазоне 10 метров - UA9LAQ). Располагайте анодный дроссель как можно ближе к П-контуру, это позволит производить соединения с минимальной индуктивностью. Чем короче путь ВЧ колебаний к выходному контуру, тем меньше возможность возникновения самовозбуждения РА. Помните, что значение ВЧ тока в этой цепи очень велико и нужно сделать всё, чтобы пропустить его с минимальным сопротивлением по линии с минимальной индуктивностью (если уж автор так категоричен в подходе к ВЧ токам, протекающим в анодной, а, значит, достаточно высокоомной цепи, где над током, всё-таки, доминирует ВЧ напряжение, что же тогда нужно сказать об выходных низкоомных (50 Ом) цепях усилителя, где контакты, длина и толщина проводов должны иметь ещё большее значение, по крайней мере больше в Z вых / Zант раз, где Zвых – выходной импеданс лампы РА, Zант - входное сопротивление фидера антенны - UA9LAQ)!
Примечание: ВЧ ток, обычно ”подчиняется” следующей теории: на частотах прядка 1,8 МГц - ВЧ напряжение очень высоко, а ток очень мал для данного выхода РА (известно, что мощность равна произведению напряжения на ток - UA9LAQ). При росте частоты, на том же выходе РА, РЧ напряжение уменьшается, а ток – растёт. Если сравнить крайние частоты работы усилителя мощности, то на 30 МГц ВЧ ток будет самым большим, а ВЧ напряжение самым маленьким, на 1,8 МГц - картина полной противоположности. Вот почему на высокочастотных диапазонах П-контур нагревается, да потому, что в нём гуляют солидные токи (с увеличением частоты глубина проникновения ВЧ тока в материал проводника становится меньше из-за всем известного "скин-эффекта”, значит, сечение проводника "сужается”, растёт его сопротивление и, отсюда, - нагрев, который можно уменьшить увеличением диаметра проводника, т.е. увеличением площади его поверхности (таким образом, и его сечения) по которой проходит ВЧ ток. Применение покрытия из металлов, обладающих меньшим сопротивлением, например, серебра, также снижает нагрев - UA9LAQ).
Имея вышеприведённое перед собой, конструктору необходимо так спланировать выходное устройство РА, работающего в диапазоне частот 1,8…30 МГц, чтобы оно одинаково хорошо "выносило” как большие напряжения, так и токи. Иначе, как говорится: "удачи не видать”…
П-контур: Современные КВ (ламповые) усилители, почти все поголовно, имеют на выходе П-контур с индуктивностью, который даёт в нагрузку минимальный уровень гармоник и наилучшим образом её согласует с РА. Для усилителя, имеющего максимальную разрешённую мощность, катушка П-контура должна иметь диаметр не менее 3 дюймов и быть намотана медной трубкой 3/16 или 1/4 дюйма. Такую трубку можно найти в магазинах, торгующих металлом, она известна под названием как "трубка для холодильников”, где используется для подводки воды ко "льдообразователям”. Трубку обычно используют в качестве катушки L1 П-контура, которая работает на диапазонах 10…80 метров. Даже, если в Вашем РА достаточно места, применять в П-контуре для намотки катушек всех диапазонов, включая 160 метров, трубку нецелесообразно, так как П-контур будет занимать большую часть Вашего "радиошэка”. Есть и ещё один способ намотки катушек - тороидальный, который можно применить на диапазонах 80 и 160 метров, как в П-, так и в L-контурах. Сердечники, применяемые, при этом, могут быть типа Т-200-2 красного цвета (red mix), покрытые двумя - тремя слоями стеклотканиевой ленты (wrapped in 3M™ glass tape). Намотка производится проводом #12…#10, провод должен иметь тефлоновую (Teflon®) (фторопластовую) изоляцию или быть обычным обмоточным, но с тефлоновой изоляцией (трубкой), натянутой поверх. Изготовленный тороид нужно смонтировать на основании из изоляционного материала, чтобы предотвратить дугообразование между ним и шасси при работе. Пользуйтесь точным измерителем LCR, чтобы как можно точнее определить места отводов тороидальной катушки. Данные в справочниках, различные таблицы и расчёты подскажут Вам, какие индуктивности и ёмкости должны быть в П-контуре. Где же лучше всего сделать отводы в катушках П-контура? Я научился делать таковые точно там, где они должны быть, причём, не "гоняя” усилитель. Вам потребуется антенный анализатор, например, MFJ-259. Вам нужно знать ещё "анодный импеданс” П-контура или импеданс, который Вы хотели бы, в конце концов получить. Как только Вы выберете лампу для РА, анодное напряжение и ток, так вычисляйте анодный импеданс: 1,8 х максимальный ток анода, максимальное анодное напряжение следует поделить на полученное значение. Пример: имеем 3500 В при токе 1 А. 1,8 х 1 = 1,8, теперь 3500/1,8 = 1944,44 Ом или округлённо 2000 Ом, так как в таблице для П-контура (в справочнике) приведено, именно, это (ближайшее) значение импеданса. Теперь Вам известно значение импеданса. Следующей операцией следует считать помещение лампы в усилитель и подключение её к П-контуру, так, как будто, Вы собрались включать РА и работать на нём. Вам потребуется безиндуктивный резистор сопротивлением равным анодному импедансу, в нашем случае, это - 2000 Ом. Мощность резистора не имеет значения, так как Вы не будете включать усилитель, и рассеиваемая мощность на резисторе, при измерениях, будет мизерной. Резистор следует подключить между анодом и шасси РА. Присоедините антенный анализатор к выходному (антенному) гнезду РА, контакты антенного реле приведите в положение "Передача”, подачей вспомогательного напряжения на его обмотку или замкнув контакты вручную с помощью кусочка пенопласта (если реле имеет открытую конструкцию) или соединив их короткой проволочной перемычкой. Антенное реле – единственное, что следует включить, всё остальное в усилителе не включается. Переключатель диапазонов РА переведите в положение "10 метров”, т. е., установите на самый высокочастотный в усилителе диапазон. Установите частоту анализатора на середину диапазона, определяемого переключателем диапазонов РА. Установите анодный и антенный конденсаторы переменной ёмкости П-контура в положения, соответствующие, взятым из таблиц справочника значениям. Для измерения ёмкостей КПЕ используйте измеритель LCR, для этой операции КПЕ должны быть временно отключены от схемы П-контура. Установив необходимую ёмкость КПЕ, их нужно снова подключить (на своё место). Теперь проводом минимальной длины, необходимой только для того, чтобы достать от переключателя диапазонов до места отвода, прикоснитесь к проводу катушки и перемещайте его по виткам (не забывая убирать руки во время измерения) до получения спада (минимума показаний) на КСВ-метре анализатора. Допустимы небольшие уточнения положений роторов КПЕ для компенсации распределённых емкостей и индуктивностей П-контура. Ещё немного подвигайте отвод на катушке, с таким расчётом, чтобы получить минимальный КСВ, это должно произойти при показаниях измерителя импеданса анализатора, близких к 50 Ом. Коль скоро Вы нашли точку отвода на катушке, так соедините её пайкой с соответствующим контактом переключателя диапазонов толстым медным проводом или шинкой. Повторите процесс для каждого диапазона в отдельности. Наиболее трудно подобрать отвод на 10 метровом диапазоне, так что лучше и начать подбирать отводы с верхнего по частоте диапазона двигаясь вниз (в этом случае, все внесённые ранее элементы отводов будут учитываться в "общем” П-контуре - UA9LAQ).
Примечание: если Вы используете для отводов толстый провод, то можно в точке контакта просверлить в трубке (которой намотана катушка П-контура) отверстие и вставив в отверстие провод отвода до упора (пока не упрётся в противоположную непросверленную стенку трубки), пропаять соединение. Если для отводов используется медная шинка, то оберните шинку вокруг трубки в месте отвода и пропаяйте соединение. Оба метода монтажа отводов работают одинаково, по крайней мере на КВ, конструктору определять, как удобнее монтировать. (В усилителях немного меньшей мощности, максимально разрешённой в СССР и, теперь, - в России, для намотки катушек П-контуров часто применяют ребристые фарфоровые каркасы, мотая катушки медными проводом или трубкой диаметром 3…6 мм, при этом удобно осушествлять отвод широким лепестком, обернув его вокруг провода катушки и припаяв. В отверстие лепеска вставляется и припаивается провод отвода, идущий к переключателю диапазонов. Длина выступающей части лепеска должна быть минимальной. Крепление проводов отводов к катушке П-контура должно быть надёжным. Никакие пайки внахлёст не допускаются, так как результат эксплуатации может быть плачевным: разогретый ВЧ токами припой стекает с точки пайки в месте контакта образуется дуга, которая плавит и провод отвода и провод катушки, выход усилителя оказывается расстроенным. РЧ энергия и повышенный анодный ток (или повышенное анодное напряжение) делают своё чёрное дело – РА может надолго выйти из строя - UA9LAQ).
Если точка отвода окажется подобранной неверно, после ввода РА в эксплуатацию, то, возможно, антенный анализатор "ошибся”. Из-за сильной связи, внутренний генератор прибора порой "затягивается” на частоту настройки П-контура, что приводит к ошибочным показаниям анализатора. Если обнаружится такая проблема, то подключите конденсатор небольшой ёмкости к контактам антенного реле РА. Антенное реле тогда должно находиться в положении "Приём”, ёмкость дополнительного конденсатора должна составлять 3…100 пФ, рабочее напряжение - некритично. Таким образом, ослабляется связь анализатора с П-контуром и может быть обеспечена большая точность в подборе отводов, но "провал” показаний прибора анализатора может быть небольшим и точка отвода может быть подобрана очень точно, но будет очень критичной (эффект известен всем, кто хоть раз работал с гетеродинным индикатором резонанса - ГИРом - UA9LAQ).
Несколько слов о покрытиях проводов П-контуров. На частотах ниже 30 МГц, покрытие проводов может быть и может не быть. Например, на частоте 30 МГц серебряное покрытие даёт увеличение эффективности 0,3%. Выглядить превосходно, но мало помогает в работе. Для домашнего конструктора дешевле и полезнее отполировать провода до зеркального блеска и затем покрыть их акриловой пластмассой или эпоксидным клеем (последний нужно сначала проверить на "агрессивность” по отношению к меди - UA9LAQ), чтобы не дать материалу окислиться. Для усилителей, работающих на частотах много выше 30 МГц, покрытие становится критичным, в СВЧ- диапазонах покрытие золотом становится просто необходимым (любое "пятнышко” коррозии сильно изменяет как частоту настройки соответствующего контура или линии, так и её добротность, без сохранения которых, применение частотоизбирательных элементов становится бессмысленным. Казалось бы серебро обладает меньшим сопротивлением и его применение на СВЧ должно быть закономерным с целью получения максимальной добротности, это так, но серебро менее стабильно чем золото - окисляется - UA9LAQ).
Конденсаторы настройки П-контура: Коль скоро конструктору известны индуктивность и ёмкости П-контура, то можно приступить к их подбору. Если Вы желаете эксплуатировать усилитель на всех КВ диапазонах от 160 до 10 метров, включительно, то конденсаторы настройки должны удовлетворять многим противоречивым требованиям. Легче всего обеспечить минимальную их ёмкость, однако, при внушительных размерах КПЕ и её обеспечить, порой непросто. Чтобы обойти эту проблему, можно воспользоваться парой приёмов. Можно использовать набор, переключаемых конденсаторов типа "дверной ручки” (”бочонки”), включенных последовательно с КПЕ, на диапазоне 10 метров. В другом случае, когда ёмкость КПЕ оказывается недостаточной на диапазонах 40…160 метров, следует подключать такие конденсаторы параллельно. На Рис. 17, - ниже, приведён пример применения двух способов подключения конденсаторов в П-контуре.
 Рис. 17
КПЕ с разделённым статором может быть применён в качестве анодного конденсатора в П-контуре и обеспечивает оптимальную его настройку, при условии наличия достаточного расстояния между пластинами (чтобы не пробило ВЧ напряжением. Существует ещё один метод уменьшения начальной ёмкости анодного КПЕ. Подключив этот конденсатор к отводу от катушки П-контура, добиваемся уменьшения вносимой в контур ёмкости и уменьшения влияния КПЕ на частоту его настройки - UA9LAQ).
КПЕ с воздушным диэлектриком и вакуумные: Конденсаторы с воздушным диэлектриком легче найти, они и стóят дешевле, но имеют некоторые недостатки, изложенные выше. Вакуумные КПЕ - дороги, их не так легко найти, но только они, порой обеспечивают П-контуру, всё, что мы хотим от него получить и без применения дополнительных переключаемых конденсаторов постоянной ёмкости. Другим достоинством этих конденсаторов является высокое рабочее напряжение, нечувствительность к загрязнениям окружающей атмосферы и изменениям её влажности и давления и могут проводить большие ВЧ токи. Я никогда не слышал о том, чтобы какой-нибудь вакуумный конденсатор прострелило или в нём образовалась дуга. Средний конденсатор вакуумного типа, применяемый в КВ усилителе может пропускать через себя ВЧ токи во много раз превышающие те, которые способен давать реальный РА. Большинство вакуумных конденсаторов изменяют ёмкость от минимальной до максимальной путём поворота оси регулирования (многооборотные). Конструкция вакуумного КПЕ позволяет устанавливать различные отсчётные устройства со сбросом и установкой в определённое положение, требуемое для отдельных диапазонов. Ограничители в начале и конце регулировки ёмкости КПЕ также предусматриваются, чтобы избежать его повреждения. Установка вакуумных КПЕ может оказаться проблемою, а может и нет, так как большинство таких КПЕ содержат и монтажные приспособления, если таковых не предусмотрено, значит, их легко изготовить. Вакуумные КПЕ могут быть смонтированы в любом положении : вертикально, горизонтально, в подвешенном положении.
Для, по-настоящему, мощного усилителя, лучшим выбором будет применение вакуумных КПЕ, которые не прошивает даже при очень больших подводимых к ним мощностях. Да, не дёшевы они, но скупой платит дважды… (Попадание небольшой части воздуха во время хранения, транспортировки или эксплуатации делают такие КПЕ абсолютно непригодными из-за возникновения в них разрядов. Перед эксплуатацией необходимо проверить КПЕ на утечку с помощью высоковольтного тестера и оберегать их от деформации и ударов при эксплуатации - UA9LAQ).
Один момент: чем выше используемое в усилителе анодное напряжение, чем труднее найти подходящий КПЕ с воздушным диэлектриком, который бы выдержал постоянное анодное напряжение плюс ВЧ и не явился причиной возникновения дуг или проблем с перекрытием по ёмкости. При напряжении на аноде ламп(ы) РА в 3 кВ, ещё можно допустить применение КПЕ с воздушным диэлектриком, проблемы применения их при анодном напряжении 4 кВ и более возрастают по экспоненциальному закону. (Автор, видимо, имеет в виду непосредственное подключение КПЕ к аноду лампы без разделительного конденсатора, но и, будучи включенным после разделительного конденсатора, анодный конденсатор с воздушным диэлектриком в П-контуре должен иметь повышенное расстояние между пластинами: с повышением анодного напряжения возрастает выходное сопротивление лампы, а, значит, увеличивается и РЧ напряжение, значит, риск пробоя промежутка между пластинами КПЕ увеличивается - UA9LAQ).
При покупке вакуумных КПЕ, обратите внимание на состояние электродов (пластин) внутри стеклянного корпуса. Если они потеряли свой сияющий медный вид, значит, скорее всего в КПЕ нарушен вакуум. Если, при полном выкручивании регулировочного винта, отсутствует сопротивление, оказываемое при разведении пластин, то, скорее всего, КПЕ - сломан. В общем, перемещение пластин внутри КПЕ должно сопровождаться сопротивлением (требуется усилие), а внутренности КПЕ должны блестеть, как будто их только что начистили. Иначе, лучше обойдите этот КПЕ стороной!
Переключатель диапазонов: Не скупитесь на эту важную часть РА. Купите себе лучший, какой только сможете достать. Иначе, просто, пожалеете! Очень приличные переключатели изготавливает Radio Switch Corp. Их переключатель модели 86 - хорош, однако, самым лучшим является переключатель топ-модели 88. Этот переключатель рассчитан на напряжение 13 кВ и ток 30 А. Даже 5 кВт передатчик не сможет "зажечь дугу” на этом переключателе. Для П- или L- контуров в этом переключателе потребуется, по крайней мере, два набора контактов, но три – лучше. Группа контактов должна быть предусмотрена на каждый диапазон из используемых. Специальный переходник должен быть использован, чтобы соединить ось переключателя в П-контуре с осью переключателя входных контуров (т. е., при переключении диапазонов РА одной ручкой). Если на входе РА используются резисторы (ненастраиваемый вход), тогда, естественно, надобность в переходнике отпадает. Есть ещё возможность применения отдельных переключателей на входе и выходе усилителя, но, чтобы исключить установку переключателей в неверное несоответствующее положение, необходимо применить какую-либо блокировку: механическую или электронную.
На Рис. 17 показана конфигурация переключателя, которая поможет начинающему конструктору понять требования, предъявляемые к П-контуру на диапазоны 160…10 метров. Поохоттесь за подобными переключателями и на ярмарках, рынках, а также поищите в Интернете, пойдут и исправные б/у.
Накальные дроссели: Дроссель в цепи накала лампы с катодом прямого накала абсолютно необходим, при подогревных катодах, как у ламп типа 8877, без такого дросселя можно и обойтись. Катод прямого накала можно найти почти во всех старых мощных лампах со стеклянным баллоном, в качестве нити накала и катода там используется торированный вольфрам. На таком катоде присутствуют как большой ток, так и большое ВЧ напряжение, которые должны быть развязаны от проникновения в другие цепи, так что, тут и устанавливают мощные дроссели. Такой дроссель обычно громоздок, его намотка производится двойным проводом, виток к витку на ферритовом стержне и содержит количество витков, достаточное для полного удаления ВЧ после дросселя. Развязывающие конденсаторы, обычно ставят сразу после дросселя со стороны подвода напряжения накала от блока питания, на корпус. У этого типа дросселя - очень большая величина индуктивности, при этом, он обеспечивает прохождение через себя больших токов, Я опробовал также использование тороидального дросселя и остался им доволен, тем более, что этот дроссель имел и небольшие габариты.
В лампах с подогревными катодами, такой катод представляет собой оксидированный "рукав”, одетый на нить накала, которая его подогревает для получения электронной эмиссии. Катоды такого типа требуют меньших токов накала, чем первые, рассмотренные выше, и не допускают распространения ВЧ, так как катодный "рукав” оказывает постоянное экранирующее действие (внешняя сторона, сообразно со скин-эффектом излучает и втянута в схему функционирования ВЧ токов, нижняя РЧ токам не подвержена и служит замкнутым экраном, тут можно ещё вспомнить и про токи Фуко - UA9LAQ). Тем не менее, дроссели в цепь накала включать нужно, чтобы исключить попадание, пусть даже случайного выброса ВЧ в питающий комплекс. Дроссель накала в схемах с лампами, имеющими подогревные катоды, уже не должен быть большим, громоздким, иметь большую индуктивность, поскольку действующие в цепи накала ВЧ токи малы. Дроссель имеет небольшие габариты, намотан двойным проводом достаточного сечения для пропускания тока накала в резиновой или тефлоновой изоляции, намотка производится на небольшом кольцевом или стержневом ферритовом сердечнике. Индуктивность дросселя для работы на диапазонах 160…10 метров должна составлять 30…300 мкГн. Развязывающие конденсаторы включают с обоих проводов накала на корпус усилителя в точке подключения к дросселю со стороны блока питания. Ставьте также конденсаторы между проводами накала со стороны цоколя лампы и катодом. Связь нити накала по ВЧ с катодом будет способствовать выравниванию ВЧ потенциалов на обоих. Это будет препятствовать различного рода неоднородностям в сигналах: вспышкам, прострелам, хрустам, пробоям на нить накала, уравняет оба края нити накала по ВЧ, что устранит колебания накального напряжения.
 Рис. 18
На Рис. 18 приведена типовая схема включения лампы с подогревным катодом с обычным накальным дросселем.
ALC: Эту схему необходимо делать обязательно. Обойтись без неё можно только в случае, если Вы используете лампу, которая может раскачиваться полной мощностью имеющегося возбудителя. Примером может являтся лампа 3CX1200A7, которая может раскачиваться мощностью до 120 Вт, включительно. Тем не менее, независимо от того, используете Вы лампу 8877 или 3CX800A7, мощности в 120 Вт вполне хватит, чтобы систематически выводить из строя сетки. Система ALC препятствует этому, но если Вам "нравится” менять лампы чаще, чем это требуется, не делайте никакой ALC. Лучшей точкой привязки возбудителя к усилителю является точка между реле приём/передача на входе и входным настраиваемым устройством.
Схема ALC детектирует в усилителе небольшую часть входного ВЧ сигнала возбудителя. Этот выпрямленный сигнал - отрицательной полярности и может изменяться в пределах от -1 до -12 В. Изменяющийся в отрицательную сторону сигнал подаётся обратно в возбудитель, который смещает усилитель мощности в возбудителе, а тот в свою очередь уменьшает выходную мощность возбудителя и этим предотвращает перекачку оконечного РА.
Процедура установки порога ALC заключается в следующем:
1. Настроить усилитель на полную выходную мощность.
2. Подстроить потенциометром установки порога ALC такой уровень, чтобы в выходном сигнале появилось едва заметное уменьшение его мощности.
3. Всё. Установка закончена.
После установки порога ALC, уровень ВЧ раскачки может быть увеличен или уменьшен, но максимальная выходная мощность усилителя, установленная с помощью регулятора ALC, уже не будет превышена.
Расположение регулировочного органа системы ALC может быть как на задней, так и на передней панели управления, но, в любом случае, хорошо помечено. Установочная регулировка оправдывает себя на практике, так как таковая не может быть случайно сбитой (для регулировки нужно взять отвёртку да ещё залезть под крышку, сняв возможный фиксатор). Однажды установленная, регулировка порога ALC редко изменяется.
На Рис. 19 показана типовая схема системы ALC, простая и эффективная.
 Рис. 19
Регулироки: Наиболее заметная часть усилителя - панель регуляторов, она же и самая сложная. Есть много способов расположения и управления аппаратом. Насколько проста будет панель управления зависит от разработчика и изготовителя.
Существуют готовые платы, которые можно приобрести и установить в усилитель, но это немного не то, ведь самому создать усилитель с нуля – намного интереснее, тем не менее, для начинающего - это выход из положения. Помните, чем сложнее аппарат, тем труднее с ним управляться и ремонтировать. Простота и надёжность, - вот из чего нужно исходить при разработке усилителя. Если конструктор хочет создать полностью автоматизированный усилитель и чувствует, что может справиться с задачей, то флаг ему в руки… Трудновато будет, да и проблем будет, проблем… Для начинающих советую, строить самые простые, надёжные, без наворотов усилители. После того, как построите попроще, будут и более сложные аппараты, более изящные.
Вот так посмотрите на проблему: ”Ты - инженер-разработчик, ты решил, что сделаешь аппарат, сколько бы времени и сил это не потребовало!”
Послесловие: В наше время, когда легко купить и эксплуатировать любительское оборудование, какое хочешь, легко забыть о том удовлетворении, которое приносит самостоятельное его изготовление. Тот, кто покупает и потом играет дорогой игрушкой, никогда не испытает этого чувства. Тем, кто, всё-таки, хочет испытать его, приложить собственные руки и голову и сделать свой ВЧ усилитель, как их делали в своё время наши коллеги предшественники и посвящена настоящая статья. Невозможно описать словами то чувство завершённости, исполненного долга, удовлетворения от полученного опыта. А ещё и приобретёте чего-нибудь новенького в процессе…
Если у Вас есть вопросы, я с удовольствием поделюсь знаниями и опытом с Вами, если Вы этого искренне желаете.
73 de Matt Erickson, KK5DR
Свободный перевод с английского: Виктор Беседин (UA9LAQ) ua9laq@mail.ru
г. Тюмень ноябрь, 2003 г
Таблица перевода дюймов в мм
|
дюймы |
мм |
дюймы |
мм |
дюймы |
мм |
дюймы |
мм |
|
1/32 |
0,794 |
7/16 |
11,112 |
1 |
25,4 |
2 |
50,8 |
|
1/16 |
1,587 |
1/2 |
12,7 |
11/8 |
28,575 |
21/2 |
63,5 |
|
1/8 |
3,175 |
5/8 |
15,875 |
11/4 |
31,75 |
3 |
76,2 |
|
1/4 |
6,35 |
3/4 |
19,05 |
11/2 |
38,1 |
4 |
101,6 |
|
5/16 |
7,937 |
7/8 |
22,225 |
13/4 |
44,45 |
5 |
127,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
