Усилитель мощности
|
Входное сопротивление мощного (более 1 Вт) усилительного каскада с общим эмиттером на частотах 80 - 120 МГц составляет 3 - 5 Ом, а при мощности 15 - 20 Вт снижается до 0,5 - 1 Ом. Выходное же сопротивление значительно больше (5 - 20 Ом). Если напрямую соединить выход такого каскада со входом последующего, выходное напряжение упадет настолько, что транзистор в последующем каскаде вообще не откроется. Поэтому между отдельными каскадами усилителя мощности нужно включать понижающие трансформаторы. Для согласования выходного сопротивления оконечного каскада с волновым сопротивлением антенного кабеля также необходим трансформатор, но повышающий. Таким образом, для усилителя потребуется 3 - 4 межкаскадных трансформатора и один выходной.
Обычные трансформаторы со стальными или ферритовыми сердечниками погано работают в диапазоне FM, так как имеют слишком большую индуктивность рассеяния. На частотах более 30 МГц используются широкополосные трансформаторы-линии (ШПТЛ). Теорию их работы разбирать здесь не будем - интересующиеся могут прочесть об этом в радиолюбительской литературе. ШПТЛ может понижать или повышать напряжение только в целое число раз (2, 3, 4...). Соответственно, ШПТЛ, включенный на входе усилительного каскада, повышает (или понижает) его входное сопротивление в 4, 9, 16... раз. В нашем усилителе мощности используются межкаскадные трансформаторы, понижающие напряжение в 3 раза, и выходной трансформатор, повышающий его в 4 раза. Все межкаскадные ШПТЛ одинаковы по конструкции и габаритам - так их проще изготовить.
Чертежи деталей и схему сборки межкаскадного ШПТЛ смотрите ЗДЕСЬ. Потребуется алюминиевый уголок размером не менее чем 40х40 мм - для изготовления несущих деталей, - и две пластины фольгированного текстолита любой толщины (можно и одностороннего) размером 40х95 мм каждая. На пластинах вырезается рисунок по образцу, показанному на чертеже. Важно, чтобы прорези в фольге на обеих пластинах совпадали при складывании пластин друг с другом (кроме области вокруг отверстия 2 мм - там они не должны совпадать). Винт М2 с гайкой служит для обеспечения контакта между точками 6 и 7, находящимися на разных пластинах. Между пластинами в этом месте проложена тонкая медная шайба. Для удобства сборки эта шайба припаивается к одной из пластин.
Тщательно зачистите заусенцы на поверхности пластин. Затем припаяйте к пластинам согласно схеме сборки внешние выводы из медной фольги шириной 4 - 5 мм, а также шайбу, вырезанную из той же фольги по размерам, указанным на схеме. Одна из полосок фольги должна соединять две точки, находящиеся на разных пластинах (точки А и Б на чертеже), и ее придется припаять пока только с одного конца (к точке А). Сложите пластины вместе так, чтобы стороны с рисунком были обращены друг к другу и верхние (на чертеже) края совпадали. Между пластинами надо предварительно поместить прокладку из полиэтилена толщиной примерно 0,2 мм. Стяните винтами пакет из двух алюминиевых корпусных деталей, двух сложенных вместе пластин и полиэтиленовой прокладки. Следите, чтобы пластины не были взаимно перекошены. После этого припаяйте к точке Б полоску фольги, которая идет от точки А. На время пайки вставьте между выступающими частями пластин кусочек текстолита или картона, чтобы не расплавить прокладку. Затем стяните пластины дополнительно винтом М2 с гайкой (см. чертеж).
Собранный ШПТЛ крепится на плату усилительного каскада, затем проводится проверка его работоспособности и только после этого на плату устанавливаются остальные элементы. В отличие от обычного трансформатора, ШПТЛ не обеспечивает развязки по постоянному току между каскадами, к тому же его вход и выход по низкой частоте практически замкнуты на землю. Поэтому по обе стороны ШПТЛ должны стоять конденсаторы.
Для проверки ШПТЛ подключите к его выходу резистор сопротивлением 3 - 5 Ом, а на вход подайте рабочую частоту (90 - 110 МГц) от ВЧ-генератора. Под входом и выходом подразумеваются точки на плате, к которым припаяны полоски фольги, идущие от трансформатора. Амплитуда напряжения на выходе должна быть ровно в 3 раза меньше, чем на входе. Если это не так, проверьте, надежно ли подключены земляные концы кабеля генератора и щупа осциллографа, попробуйте дополнительно уменьшить индуктивность земли. Если это не помогает, значит все дело в коротком замыкании внутри трансформатора.
Выходной трансформатор состоит из двух включенных друг за другом трансформаторов, каждый из которых повышает напряжение в 2 раза. Первый из них по конструкции подобен межкаскадному и отличается от него лишь рисунком на пластинах. Чертеж смотри ЗДЕСЬ. Второй трансформатор изготовляется из двух параллельно соединенных отрезков 50-омного коаксиального кабеля. Схему соединения концов кабеля смотрите ЗДЕСЬ. Специальной проверки он не требует и может монтироваться на плате в последнюю очередь.
|
