Какие особенности конструкции усилителя мощности на лампе ГУ-43Б. Как правильно организовать охлаждение лампы. Как настроить П-контур усилителя. Какие меры безопасности необходимо соблюдать при работе с высоким напряжением.
Основные компоненты усилителя мощности на лампе ГУ-43Б
Усилитель мощности (УМ) на лампе ГУ-43Б состоит из следующих основных компонентов:
- Лампа ГУ-43Б
- П-контур выходного каскада
- Система охлаждения лампы
- Блок питания
- Цепи управления и защиты
- Измерительные приборы
Рассмотрим особенности конструкции и настройки каждого из этих узлов.
Особенности конструкции П-контура усилителя
П-контур является важнейшим элементом усилителя мощности, обеспечивающим согласование выходного сопротивления лампы с антенной. Его конструкция имеет следующие особенности:
- Катушка П-контура выполнена из медной трубки с отводами для переключения диапазонов
- Используются два конденсатора переменной емкости (КПЕ) для настройки
- Переключение диапазонов осуществляется с помощью контактных групп
- Для уменьшения потерь применяются высококачественные керамические конденсаторы
Правильный подбор отводов катушки и настройка КПЕ обеспечивают максимальную выходную мощность усилителя на всех рабочих диапазонах.
Система охлаждения лампы ГУ-43Б
Эффективное охлаждение лампы ГУ-43Б критически важно для обеспечения ее надежной работы и долговечности. В усилителе применена вытяжная система охлаждения, имеющая следующие преимущества:
- Максимальная эффективность использования воздушного потока
- Минимальные потери напора воздуха
- Возможность применения цельнометаллического вентилятора
- Простота конструкции воздуховода
Для контроля эффективности охлаждения измеряется подача воздуха вентилятором и температура нагрева лампы.
Блок питания усилителя мощности
Блок питания УМ обеспечивает все необходимые напряжения для работы лампы ГУ-43Б:
- Анодное напряжение (до 3 кВ) от внешнего источника
- Напряжение накала
- Отрицательное напряжение смещения на управляющую сетку
- Напряжение на экранную сетку
- Вспомогательные напряжения для цепей управления
Применение внешнего анодного блока питания позволяет уменьшить габариты и вес самого усилителя.
Цепи управления и защиты усилителя
Для обеспечения надежной и безопасной работы УМ применяются следующие цепи управления и защиты:
- Таймер задержки включения анодного напряжения
- Защита от превышения входной мощности
- Защита от перегрузки по току
- Блокировка включения при неисправности вентилятора
- Защита от короткого замыкания в антенне
Эти цепи предотвращают выход из строя лампы и других компонентов усилителя при нештатных ситуациях.
Настройка П-контура усилителя мощности
Правильная настройка П-контура критически важна для получения максимальной выходной мощности. Процесс настройки включает следующие этапы:
- Предварительный подбор отводов катушки на обесточенном усилителе
- Составление таблицы настройки КПЕ
- Проверка настройки в режиме полной мощности
- Окончательная подстройка отводов катушки по максимуму ВЧ-напряжения
При тщательной предварительной настройке может не потребоваться подстройка отводов в рабочем режиме.
Меры безопасности при работе с усилителем мощности
Усилитель мощности является источником повышенной опасности из-за наличия высокого напряжения. Необходимо соблюдать следующие меры безопасности:
- Не открывать корпус усилителя при включенном питании
- Использовать изолирующий коврик при настройке
- Работать только одной рукой
- Применять измерительные приборы с изолированными щупами
- Разряжать высоковольтные конденсаторы после выключения
Строгое соблюдение правил техники безопасности — обязательное условие при эксплуатации мощных усилителей.
Особенности конструкции корпуса усилителя
Корпус усилителя мощности имеет следующие конструктивные особенности:
- Изготовлен из оцинкованной стали для лучшего экранирования
- Имеет горизонтальное расположение лампы для уменьшения габаритов
- Разделен на отсеки для уменьшения наводок
- Оснащен съемными крышками для удобства обслуживания
- Имеет эффективную систему вентиляции
Такая конструкция обеспечивает хорошее экранирование, эффективное охлаждение и удобство настройки усилителя.
РАДИОМИР. КВ и УКВ №7-2001 от RW1QU
РАДИОМИР. КВ и УКВ №7-2001 от RW1QU
В. КЛЯРОВСКИЙ (RA1WT),
г. Великие Луки.
(Окончание. Начало в N6/2001)
При включении усилителя с помощью
тумблера SA8 "ON-OFF" подается напряжение на
вентилятор М1. Дальнейшее включение осу
ществляется переключателем SA4. Использование
переключателя, а не ряда тумблеров исключает
неправильную последовательность включения и
отключения напряжений, подаваемых на лампу,
из-за ошибок оператора, и способствует
продлению ее ресурса.
Переключатель SA4 должен иметь бегунок с
широким контактом, чтобы во время его
вращения уже включенные цепи не коммутиро
вались еще раз.
В положении "AIR" силовой трансформатор
Т1 обесточен, и работает только вентилятор.
Это положение используется после окончания
работы УМ для полного охлаждения лампы в
течение 5 минут.
В положении "HEAT"
включается трансформатор Т1, и подаются
напряжение на накал лампы и +24 В на реле и
таймер. Конденсатор С28 служит для уменьшения
искрения контактов.
В положении "GR.1" подается
отрицательное напряжение на управляющую сет
ку. Дальнейшим подключением лампы к
источникам питания, кроме переключателя S4,
управляет таймер, выполненный на транзисторах
VT3...VT5. В положении "ANOD" через контакты
SA4.3 на транзистор VT5 поступает напряжение
для срабатывания реле К20, которое с помощью
реле К18 подает сетевое напряжение на внешний
анодный блок питания. Реле К20 - марки РЭС10,
реле К18 - ТКЕ53ПД с параллельно включенными
контактами.
В положении "GRID2" контакты SA4.4
подают напряжение на транзистор VT4 для
срабатывания реле К19 (РЭС 9), которое подает
напряжение на экранную сетку.
Включение анодного блока питания
выполнено двухступенчатым, т. к. непосред
ственное включение реле К18 в коллектор
транзистора VT5 имеет следующие недостатки:
- из-за большого падения напряжения на
транзисторе (6 В) пришлось бы увеличить
напряжение питания для реле К18;
- т.к. транзистор VT5 таймера
открывается постепенно, срабатывание реле про
изойдет при минимальном, а не при номинальном
напряжении на его обмотке. Пусковой ток
анодного трансформатора, проходя через слабо
прижатые контакты реле, вызовет их повышенный
износ.
Задержку включения на 3 мин анодного
(UA) и экранного (Uэкр) напряжений
обеспечивает таймер. При подаче на него
напряжения
одновременно с включением накала,
конденсатор С32 начинает заряжаться, и напря
жение на затворе и истоке полевого
транзистора VT3 постепенно возрастает. По
мере его увеличения, через 3 мин открывается
транзистор VT5, срабатывает реле К20, и
происходит подача UA. Затем, через 20 с
открывается транзистор VT4, и реле К19
подключает напряжение к экранной сетке лампы.
Задержка подачи UA регулируется подбором
номиналов С32, R24, R25, R31. Задержка подачи
Uэкр после 1)А на 10...20 с регулируется рези
стором R28.
При выключении усилителя с помощью реле
К16 (РЭС10), конденсатор С32 разряжается
через специально подобранный резистор R23,
одновременно с остыванием лампы. Поэтому,
если через 5 мин усилитель опять включить,
конденсатор С32 вновь обеспечит необходимую
задержку подачи UA и иЭкр. Если включение УМ
произойдет в промежутке времени до 5 мин
после выключения, когда лампа еще не остыла,
то не полностью разряженный С32 обеспечит
включение UA и иэкр с соответственно меньшей
задержкой.
Усилитель мощности имеет внутренний блок
питания (ВВП), который обеспечивает все
необходимые напряжения, кроме анодного. Транс
форматор Т1 намотан на тороидальном
сердечнике с размерами 110 х 60 х 40 мм.
Намоточные данные указаны в таблице.
В положении "HEAT"
включается трансформатор Т1, и подаются
напряжение на накал лампы и +24 В на реле и
таймер. Конденсатор С28 служит для уменьшения
искрения контактов.
В положении "GR.1" подается
отрицательное напряжение на управляющую сет
ку. Дальнейшим подключением лампы к
источникам питания, кроме переключателя S4,
управляет таймер, выполненный на транзисторах
VT3...VT5. В положении "ANOD" через контакты
SA4.3 на транзистор VT5 поступает напряжение
для срабатывания реле К20, которое с помощью
реле К18 подает сетевое напряжение на внешний
анодный блок питания. Реле К20 - марки РЭС10,
реле К18 - ТКЕ53ПД с параллельно включенными
контактами.
В положении "GRID2" контакты SA4.4
подают напряжение на транзистор VT4 для
срабатывания реле К19 (РЭС 9), которое подает
напряжение на экранную сетку.
Включение анодного блока питания
выполнено двухступенчатым, т.
Затем, через 20 с
открывается транзистор VT4, и реле К19
подключает напряжение к экранной сетке лампы.
Задержка подачи UA регулируется подбором
номиналов С32, R24, R25, R31. Задержка подачи
Uэкр после 1)А на 10...20 с регулируется рези
стором R28.
При выключении усилителя с помощью реле
К16 (РЭС10), конденсатор С32 разряжается
через специально подобранный резистор R23,
одновременно с остыванием лампы. Поэтому,
если через 5 мин усилитель опять включить,
конденсатор С32 вновь обеспечит необходимую
задержку подачи UA и иЭкр. Если включение УМ
произойдет в промежутке времени до 5 мин
после выключения, когда лампа еще не остыла,
то не полностью разряженный С32 обеспечит
включение UA и иэкр с соответственно меньшей
задержкой.
Усилитель мощности имеет внутренний блок
питания (ВВП), который обеспечивает все
необходимые напряжения, кроме анодного.
Выпрямители VD6, VD18, VD22 - КЦ401А.
Стабилитрон VD19 состоит из двух КС680. Диод
VD20, служащий для зашиты стабилизатора от
обратного тока лампы, составлен из двух
FR207. Все напряжения подаются во входной
отсек через проходные конденсаторы. Фильтр
C28L9 (50 мкГн) служит для защиты источника
питания от ВЧ-наводок с проводов, рас
положенных в отсеке П-кон-тура. Конденсаторы
С26, С29 предназначены для уменьшения уровня
радиопомех, идущих в сеть 220 В.
Для получения анодного напряжения
применяется внешний анодный блок питания
(ВАБП). Такое решение имеет следующие преиму
щества:
- значительно уменьшаются габариты и вес
УМ, что упрощает его размещение на рабочем
месте и транспортировку; ВАБП можно
разместить на полу и освободить место на
столе, например, для компьютера;
- ВАБП можно изготовить на любых
имеющихся трансформаторах, т. к. его габариты
и вес ничем не лимитированы;
- мощность усилителя фактически
определяется анодным блоком питания, поэтому,
в зависимости от необходимой мощности, усили
тель можно комплектовать соответствующим
блоком питания, который может быть однофазным
или трехфазным;
- возможно использование
унифицированного корпуса и передней панели
для УМ на ГУ-74Б с внутренним анодным БП и
для УМ на ГУ-43Б с ВАБП.
Принципиальная схема ВАБП приведена на
рис.5. Реле переменного тока К1 через 20...40
мс после включения закорачивает контактами
К1.1 резистор R1, который служит для ограниче
ния пускового тока. Свето-диод VD2
сигнализирует о включении. Выпрямительный
диод VD1 - типа Д226Б.
к. его габариты
и вес ничем не лимитированы;
- мощность усилителя фактически
определяется анодным блоком питания, поэтому,
в зависимости от необходимой мощности, усили
тель можно комплектовать соответствующим
блоком питания, который может быть однофазным
или трехфазным;
- возможно использование
унифицированного корпуса и передней панели
для УМ на ГУ-74Б с внутренним анодным БП и
для УМ на ГУ-43Б с ВАБП.
Принципиальная схема ВАБП приведена на
рис.5. Реле переменного тока К1 через 20...40
мс после включения закорачивает контактами
К1.1 резистор R1, который служит для ограниче
ния пускового тока. Свето-диод VD2
сигнализирует о включении. Выпрямительный
диод VD1 - типа Д226Б.
Трансформатор Т1 намотан на тороидальном
сердечнике с размерами 150 х 80 х 75 мм.
Первичная обмотка содержит 240 витков провода
диаметром 1,6 мм, вторичная
- 2000 витков провода диаметром 0,5 мм.
Ток холостого хода трансформатора
- 120 мА. Напряжение на вторичной
обмотке-1900 В.
Каждое плечо выпрямителя VD3 состоит из
четырех диодов FR207, зашун-тированных
резисторами 470 кОм/0,5 Вт. Эти же резисторы
способствуют более быстрому разряду кон
денсатора СЗ после выключения. Стрелочный
прибор РА1 марки М4203 является индикатором
высокого напряжения. Анодное напряжение
подается в УМ через ВЧ-разъем по радиочастот
ному кабелю внешним диаметром 12 мм. ВАБП
имеет отдельный выключатель SA1 и
автоматический предохранитель FU1 на 16 А в
цепи 220 В. Плавкий предохранитель FU1 на 1,5
А (рис.1) в минусовом проводе выпрямителя
расположен на задней стенке УМ, рядом с
разъемом для подачи анодного напряжения.
Сетевой провод включается в розетку XS4
(рис.1), которая подключается к сети 220 В
контактами реле К18 и расположена на задней
стенки УМ. Такое подсоединение к сети
позволяет управлять ВАБП с помощью
переключателя SA4 и не пользоваться тумблером
SA1 (рис.5), который постоянно включен.
При использовании ВАБП напряжением +3 кВ
под нагрузкой, выходная мощность усилителя
возрастает до 1600 Вт.
Рассмотрим средства индикации и контроля
за работой усилителя. О включении
вентилятора свидетельствует зеленый
светодиод "AIR" VD25, а малая скорость об
дува, включаемая тумблером SA9.1,
индицируется красным светодиодом VD23 "AIR".
Все напряжения, подаваемые на лампу -
"HEAT", <GR1>, "ANOD" и "GRID2" -
контролируются по свечению зеленых
светодиодов VD17, VD5, VD27, VD21 со
ответственно.
Светодиод "INPUT" VD9 сигнализирует о
превышении подводимой мощности и загорается
при срабатывании схемы защиты первой сетки.
Прибор РА1 предназначен для измерения
тока первой сетки "GRID CURt" (нижнее по
схеме положение переключателя SA2) и
напряжения прямой и обратной волны "SWR"
(верхнее положение переключателя SA2) при
настройке усилителя и измерении КСВ.
КСВ-метр собран по схеме рефлектометра и
предназначен для получения оценочных
показаний КСВ при определении исправности
антенны или ее резонансной частоты. В
качестве катушки связи L1 применен протянутый
под оплеткой ко-аксильного кабеля провод. Для
определения значения КСВ тумблер SA2
переводится в положение "SWR", а тумблер SA1
- в положение измерения падающей волны (DIR),
и изменением сопротивления переменного рези
стора R3 в режиме "настройка" устанавливают
стрелку прибора РА1 на крайнее правое
деление. Затем переводят тумблер SA1 в по
ложение измерения отраженной волны (REF), и
считывают КСВ по верхней шкале прибора. Плата
КСВ-мет-ра смонтирована рядом с антенным реле
в экранированном отсеке, образованном задней
стенкой УМ и кожухом антенных реле.
Прибор РА2 измеряет ток катода "I CAT' и
ток второй сетки "GRID CUR2".
РА1 и РА2 применены марки М4205. Шкалы
приборов изготовлены на компьютере,
отпечатаны на цветной бумаге и покрыты
прозрачным пластиком.
Конструкция усилителя
В технической документации на радиолампу
указано, что весь воздух при обдуве должен
проходить через ребра радиатора в направлении
от катода к аноду [8].
Существуют три основных схемы обдува.
При приточной схеме воздух поступает со
стороны катода. В этом случае можно применить
пластмассовый неэкранированный вентилятор,
т.к. он уже находится в экранированном отсеке
входных цепей и подает холодный воздух.
Недостатком схемы является большая потеря
подачи из-за аэродинамического сопротивления
плоской панельки (около 50%) на пути воздуха
к аноду и из-за завихрений воздушного потока.
Для уменьшения завихрений необходимо
увеличивать расстояние между панелькой и
вентилятором, что увеличивает габариты
усилителя. Для преодоления сопротивления
панельки приходится использовать вентилятор
большей мощности, что приводит к увеличению
габаритов и акустического шума. Суммарные
потери подачи в этой схеме по измерениям
автора составляют 60...70%.
При вытяжной схеме вентилятор забирает
горячий воздух от анода. В этом случае
радиатор лампы размещается рядом с вентилято
ром, в той части вентиляционной системы, где
скорость воздуха максимальна. Потери подачи
воздуха от аэродинамического сопротивления и
завихрений минимальные, и обдув происходит
наиболее эффективно. Еще одно преимущество
такой схемы - в том, что вытяжной вентилятор
расположен за пределами корпуса УМ. Это
упрощает внутреннюю компоновку и способствует
уменьшению габаритов.
Для предотвращения пробоя изоляции
обмоток ВЧ-на-водками, пластмассовый
вентилятор необходимо отделить от анода
металлической сеткой. Так как через лопасти
проходит горячий воздух, для надежной работы
вентилятора необходима проверка температуры
его нагрева. Для пластмассовых вентиляторов
максимальная рабочая температура по
паспортным данным составляет 55°С. Более
надежным решением является использование
цельнометаллического вентилятора.
Приточно-вытяжная схема сочетает в себе
обе описанные выше, и применяется в случае,
когда подачи воздуха от одного вентилятора
оказывается недостаточно, а переделывать всю
конструкцию под более мощный вентилятор
нецелесообразно.
Конструкция УМ позволяет применить любую
из трех схем обдува. В данном случае, после
неудовлетворительных результатов испытания
приточной схемы, для наилучшего использования
воздушного потока вентилятора была принята
вытяжная схема обдува.
Для обеспечения соосности лампы и
воздуховода, последний присоединен к той же
плоскости, на которой размещена панелька. Про
тивоположный конец воздуховода выведен наружу
через отверстие в задней стенки усилителя, и
на нем размещен цельнометаллический
вентилятор.
Подача воздуха, измеренная по разности
температур, составила 50 м3/час. Этого
достаточно для работы CW и SSB при пониженном
анодном напряжении. Для работы в режиме
непрерывного излучения предусмотрена
повышенная скорость вентилятора, которая
включается тумблером SA9.2.
При работе воздух через верхнюю и нижнюю
сетки поступает во входной отсек лампы, затем
в воздуховод, проходит через лампу, вен
тилятор и выходит наружу, не нагревая другие
детали и корпус усилителя. Увеличения
температуры верхней части воздуховода во
время работы не отмечено.
Часть воздуховода должна выступать за
заднюю стенку устройства (рис.6) - это
обусловлено применением "высокой" панельки,
которая имеет минимальное воздушное
qnopnrhbkemhe. При использовании традиционной
"плоской" панельки габариты воздушного тракта
уменьшаются, и вентилятор крепится
непосредственно на задней стенке УМ.
Ток холостого хода трансформатора
- 120 мА. Напряжение на вторичной
обмотке-1900 В.
Каждое плечо выпрямителя VD3 состоит из
четырех диодов FR207, зашун-тированных
резисторами 470 кОм/0,5 Вт. Эти же резисторы
способствуют более быстрому разряду кон
денсатора СЗ после выключения. Стрелочный
прибор РА1 марки М4203 является индикатором
высокого напряжения. Анодное напряжение
подается в УМ через ВЧ-разъем по радиочастот
ному кабелю внешним диаметром 12 мм. ВАБП
имеет отдельный выключатель SA1 и
автоматический предохранитель FU1 на 16 А в
цепи 220 В. Плавкий предохранитель FU1 на 1,5
А (рис.1) в минусовом проводе выпрямителя
расположен на задней стенке УМ, рядом с
разъемом для подачи анодного напряжения.
Сетевой провод включается в розетку XS4
(рис.1), которая подключается к сети 220 В
контактами реле К18 и расположена на задней
стенки УМ.
Такое подсоединение к сети
позволяет управлять ВАБП с помощью
переключателя SA4 и не пользоваться тумблером
SA1 (рис.5), который постоянно включен.
При использовании ВАБП напряжением +3 кВ
под нагрузкой, выходная мощность усилителя
возрастает до 1600 Вт.
Рассмотрим средства индикации и контроля
за работой усилителя. О включении
вентилятора свидетельствует зеленый
светодиод "AIR" VD25, а малая скорость об
дува, включаемая тумблером SA9.1,
индицируется красным светодиодом VD23 "AIR".
Все напряжения, подаваемые на лампу -
"HEAT", <GR1>, "ANOD" и "GRID2" -
контролируются по свечению зеленых
светодиодов VD17, VD5, VD27, VD21 со
ответственно.
Светодиод "INPUT" VD9 сигнализирует о
превышении подводимой мощности и загорается
при срабатывании схемы защиты первой сетки.
Прибор РА1 предназначен для измерения
тока первой сетки "GRID CURt" (нижнее по
схеме положение переключателя SA2) и
напряжения прямой и обратной волны "SWR"
(верхнее положение переключателя SA2) при
настройке усилителя и измерении КСВ.
КСВ-метр собран по схеме рефлектометра и
предназначен для получения оценочных
показаний КСВ при определении исправности
антенны или ее резонансной частоты. В
качестве катушки связи L1 применен протянутый
под оплеткой ко-аксильного кабеля провод. Для
определения значения КСВ тумблер SA2
переводится в положение "SWR", а тумблер SA1
- в положение измерения падающей волны (DIR),
и изменением сопротивления переменного рези
стора R3 в режиме "настройка" устанавливают
стрелку прибора РА1 на крайнее правое
деление. Затем переводят тумблер SA1 в по
ложение измерения отраженной волны (REF), и
считывают КСВ по верхней шкале прибора. Плата
КСВ-мет-ра смонтирована рядом с антенным реле
в экранированном отсеке, образованном задней
стенкой УМ и кожухом антенных реле.
Прибор РА2 измеряет ток катода "I CAT' и
ток второй сетки "GRID CUR2".
РА1 и РА2 применены марки М4205.
Шкалы
приборов изготовлены на компьютере,
отпечатаны на цветной бумаге и покрыты
прозрачным пластиком.
Конструкция усилителя
В технической документации на радиолампу
указано, что весь воздух при обдуве должен
проходить через ребра радиатора в направлении
от катода к аноду [8].
Существуют три основных схемы обдува.
При приточной схеме воздух поступает со
стороны катода. В этом случае можно применить
пластмассовый неэкранированный вентилятор,
т.к. он уже находится в экранированном отсеке
входных цепей и подает холодный воздух.
Недостатком схемы является большая потеря
подачи из-за аэродинамического сопротивления
плоской панельки (около 50%) на пути воздуха
к аноду и из-за завихрений воздушного потока.
Для уменьшения завихрений необходимо
увеличивать расстояние между панелькой и
вентилятором, что увеличивает габариты
усилителя.
Для преодоления сопротивления
панельки приходится использовать вентилятор
большей мощности, что приводит к увеличению
габаритов и акустического шума. Суммарные
потери подачи в этой схеме по измерениям
автора составляют 60...70%.
При вытяжной схеме вентилятор забирает
горячий воздух от анода. В этом случае
радиатор лампы размещается рядом с вентилято
ром, в той части вентиляционной системы, где
скорость воздуха максимальна. Потери подачи
воздуха от аэродинамического сопротивления и
завихрений минимальные, и обдув происходит
наиболее эффективно. Еще одно преимущество
такой схемы - в том, что вытяжной вентилятор
расположен за пределами корпуса УМ. Это
упрощает внутреннюю компоновку и способствует
уменьшению габаритов.
Для предотвращения пробоя изоляции
обмоток ВЧ-на-водками, пластмассовый
вентилятор необходимо отделить от анода
металлической сеткой.
Так как через лопасти
проходит горячий воздух, для надежной работы
вентилятора необходима проверка температуры
его нагрева. Для пластмассовых вентиляторов
максимальная рабочая температура по
паспортным данным составляет 55°С. Более
надежным решением является использование
цельнометаллического вентилятора.
Приточно-вытяжная схема сочетает в себе
обе описанные выше, и применяется в случае,
когда подачи воздуха от одного вентилятора
оказывается недостаточно, а переделывать всю
конструкцию под более мощный вентилятор
нецелесообразно.
Конструкция УМ позволяет применить любую
из трех схем обдува. В данном случае, после
неудовлетворительных результатов испытания
приточной схемы, для наилучшего использования
воздушного потока вентилятора была принята
вытяжная схема обдува.
Для обеспечения соосности лампы и
воздуховода, последний присоединен к той же
плоскости, на которой размещена панелька.
Про
тивоположный конец воздуховода выведен наружу
через отверстие в задней стенки усилителя, и
на нем размещен цельнометаллический
вентилятор.
Подача воздуха, измеренная по разности
температур, составила 50 м3/час. Этого
достаточно для работы CW и SSB при пониженном
анодном напряжении. Для работы в режиме
непрерывного излучения предусмотрена
повышенная скорость вентилятора, которая
включается тумблером SA9.2.
При работе воздух через верхнюю и нижнюю
сетки поступает во входной отсек лампы, затем
в воздуховод, проходит через лампу, вен
тилятор и выходит наружу, не нагревая другие
детали и корпус усилителя. Увеличения
температуры верхней части воздуховода во
время работы не отмечено.
Часть воздуховода должна выступать за
заднюю стенку устройства (рис.6) - это
обусловлено применением "высокой" панельки,
которая имеет минимальное воздушное
qnopnrhbkemhe.
При использовании традиционной
"плоской" панельки габариты воздушного тракта
уменьшаются, и вентилятор крепится
непосредственно на задней стенке УМ.
В качестве основы для корпуса УМ использованы два боковых кронштейна и передняя панель с верхним и нижним обрамлением от унифицированного промышленного корпуса. Передняя панель, задняя стенка, ниж нее основание, боковые и верхняя крышки и внутренние перегородки изготовлены из стали толщиной 0,8 и 1,5 мм и оцинкованы. Сталь значительно дешевле дюраля. Оцинкованная поверхность стали по электропроводности примерно соответствует дюралю (для цинка р= 0,058 мкОм*м; для дюраля р = 0,047...0,071 мкОм*м), но не покрывается окисной пленкой [9]. Кроме того, стальной корпус защищает оператора от магнитной ' составляющей излучения П-контура, которую пропускает дюраль.
Вес данного стального корпуса на 3 кг
(20%) больше, чем если бы он был дюралевым,
что несущественно.
Компоновка УМ видна на рис.6 и 7. Чтобы
использовать корпус, унифицированный с УМ на
ГУ-74Б, радиолампа размещается горизонтально.
Преимущество такого расположения в том, что
достигаются минимальные высота и габариты.
Недостатком является то, что за УМ должно
быть свободное пространство 100...150 мм для
беспрепятственного вы хода горячего воздуха.
В противном случае снижается подача воздуха
вентилятором и ухудшается охлаждение лампы.
Таким образом, данная компоновка имеет как
преимущества, так и недостатки. Но тут уже
каждый конструктор выбирает то, что ему
больше нравится.
Детали П-контура и переключателя
диапазонов размещены на нижнем основании и
задней стенке. Внутри корпуса расположен блок
радиолампы, который конструктивно выполнен в
виде перегородки, отделяющей П-контур от
блока питания.
На блоке радиолампы смонтирова
ны входные цепи, ламповая панелька,
воздуховод с вентилятором, анодный КПЕ, си
ловой трансформатор Т1 и печатные платы с
выпрямителями и таймером. Блок радиолампы
представляет собой отдельную конструкцию,
которая для удобства монтажа устанавливается
в корпус УМ уже в собранном виде.
Предохранители и гнезда для подключения УМ к
внешнему оборудованию расположены на задней
стенке. Там же размещены антенные реле и
плата КСВ-метра, которые закрываются общим
кожухом. На передней панели находятся
измерительные приборы и все органы
sop`bkemh. Кроме того, рядом с
переключателями SA4 на ней укреплена печатная
плата с 5 светодиодами.
С внешней стороны корпус покрашен
матовой черной эмалью. Надписи на передней
панели нанесены белой краской посредством
шелкофафии.
Конструкция корпуса вместе с передней
панелью пригодна для установки любой
радиолампы с диаметром анода до 100 мм.
Успешно испытан УМ на лампе ГУ-84Б, которая
превосходит лампу Г/-43Б по всем параметрам.
В этом корпусе также могут быть размещены по
3 лампы ГУ-72, ГМИ-11, ГИ-7Б или две ГУ-74Б.
При использовании одной ГУ-74Б или 4-х ГУ-50
в корпусе помещается и анодный блок питания.
Регулировка УМ
Подбор отводов катушки П-контура
проводится на обесточенном усилителе мощности
[10]. Для этого к П-контуру подключается ГСС
и милливольтметр (рис.8). Резистор R2
имитирует сопротивление лампы, R3 -
сопротивление нагрузки. Эти резисторы должны
быть безындуктивными. Резисторы R1 и R4
необходимы для развязки индуктивно-емкостных
цепей прибора и П-контура. Эти цепи и П-
контур образуют свою собственную резонансную
систему, поэтому при отсутствии R1 и R4 мил
ливольтметр покажет максимум не на частоте
настройки П-контура, а на частотах ложного
резонанса.
Разница между действительной час
тотой настройки П-контура и ложным резонансом
может составлять 10...20%.
Схема на рис.8 позволяет подобрать
отводы катушки П-контура по максимуму по
казаний милливольтметра и составить таблицу
настройки КПЕ, что значительно упрощает
окончательную регулировку П-контура в режиме
передачи полной мощности.
После включения УМ в сеть производится
проверка работы всех источников питания,
средств индикации и контроля, а также
тренировка лампы по методике, приведенной в
[11].
Далее устанавливается ток покоя в режиме
SSB (250 мА) и CW (50 м А) с помощью подбора
стабилитронов VD3 и VD4. При необходимости из
менить стабилизированное напряжение на 1...5
В, последовательно со стабилитронами
устанавливают один или несколько обычных вып
рямительных диодов.
Наиболее полной проверкой эффективности
обдува является измерение температуры
радиолампы с помощью термопары. Если эта
операция невозможна, тогда, руководствуясь
обдувочной характеристикой, проверяют
эффетивность подачи воздуха вентилятором. Для
этого нужен анемометр или термометр.
Проверка подачи воздуха необходима, т.
к. при размещении вентилятора в конкретной
вентиляционной системе неизвестна величина
потери паспортной производительности
вентилятора из-за аэродинамического со
противления. Это сопротивление зависит от
конфигурации воздушного тракта, а также от
формы и размеров лампы и панельки.
Подачу можно определить по формуле:
где и - скорость воздуха, м/с;
- S - площадь поперечного сечения
воздуховода, м .
Скорость воздуха определяется крыльчатым
анемометром.
Более точно подачу вентилятора можно
определить по формуле, приведенной в [11]:
где Q - тепловая мощность пампы, кВт;
-1 - разность температур на входе и на
выходе радиолампы непосредственно за анодом,
°С;
- С - удельная теплоемкость воздуха;
- g - плотность потока воздуха, кг/м3. - температура горячего воздуха на
выходе, измеренная непосредственно за анодом,
°С.
Тепловая мощность Q определяется
выражением:
где QA - мощность, рассеиваемая на
аноде, кВт;
- QH - мощность накала, кВт;
- Q3 - мощность, рассеиваемая экранной
сеткой, кВт.
В процессе работы усилителя подводимая
мощность преобразуется в тепловую,
рассеиваемую на аноде, и колебательную
мощность. В этом случае точно измерить
тепловую часть мощности достаточно трудно.
Поэтому для измерения удобно использовать
такой режим лампы, когда вся подводимая
мощность преобразуется в тепловую. Это режим
передачи с током покоя при отсутствии ВЧ-
сигнала.
Для этой методики формула (2) с учетом
выражений (3) и (4) окончательно примет вид:
По формуле (5) подача вентилятора
определяется гораздо точнее, чем анемометром,
по следующим причинам:
- при определении скорости воздуха
крыльчатым механическим анемометром не
учитывается неодинаковая скорость воздуха по
сечению воздуховода и по длине радиатора;
- погрешность измерения у механического
прибора всегда выше, чем при измерении U, I и
t°;
- в формуле (5) "автоматически"
учитывается только тот воздух, который прошел
через радиатор и охладил лампу, и не
учитывается часть воздуха, прошедшая через
отверстие для вывода анода, через кольцевую
щель вокруг анода и через другие места
возможной "утечки" воздуха.
В усилителе установлен вытяжной
вентилятор, и для точного определения темпе
ратуры горячего воздуха в воздуховоде
предусмотрено специальное закрывающееся
отверстие, через которое термометр помещается
непосредственно за анодом.
Не следует измерять температуру воздуха
за вентилятором, т. к. проходя через
воздуховод и вентилятор, он сильно
охлаждается. Разница, в зависимости от тепло
вой мощности и скорости воздуха, может
составлять несколько десятков градусов.
Такая кропотливая проверка эффективности
обдува лампы совершенно оправдана. Важен как
контроль напряжения накала, токов анода и
сеток, чтобы не превысить паспортные значения
(иначе дорогостоящая лампа не отработает
плановый ресурс), так и контроль за
эффективностью обдува - от этого зависит
температура лампы, а ее перегрев крайне
отрицательно влияет на долговечность. Во
всяком случае, проверить температуру с
помощью термопары еще сложнее.
Конечно, если под столом стоит ящик с
новыми лампами, которые без труда можно
"достать" на работе, описанные выше процедуры
можно пропустить (hi). Методика рассчитана на
"среднего" радиолюбителя, для которого
приобретение новой лампы представляет собой
ощутимые финансовые затраты.
Далее в режиме передачи полной
мощности>на реальную антенну проверяют пра
вильность подбора отводов в катушке П-контура
на каждом диапазоне по максимуму ВЧ-
напряжения. При тщательной "холодной" настрой
ке П-контура и настроенной в резонанс антенне
подбор положения отводов может не
потребоваться.
Автор выражает особую благодарность
В.Барклаевскому (UA1GE), И.Логинову (UA1XU),
А.Матруничу (EU1AU) и В.Романову (RZ3BA) за
помощь при изготовлении усилителя.
Автор приобретет технические описания
фирменных усилителей мощности.
Литература
1. А.Беспалый, С.Прохоров. Применение в
выходном каскаде усилителя мощности ламп с
высокой крутизной. - Радиолюбитель, 1994, N9.
2. Информационный бюллетень
nazedhmemmncn ДХ-клуба. - 1994, N31.
3. Использование ламп с квадратичными
характеристиками в схеме с общей сеткой. -
Радиолюбитель. KB и УКВ, 1996, N8.
4. Техническое описание УМ к
радиостанции Р-140.
5. Техническое описание УМ к
радиостанции Р-161.
6. С.Г.Бунин, Л.Г.Яйленко. Справочник
радиолюбителя-коротковолновика. - Киев,
Техника, 1984.
7. В.В. Дроздов. Любительские KB
трансиверы. - М.: "Радио и связь". 1988.
8. Б.В.Кацнельсон, А.М.Ка-лугин,
А.С.Ларионов. Электровакуумные электронные и
газоразрядные приборы. Справочник. - М, Радио
и связь, 1985.
9. Ю.В.Корицкий, В.В.Пасынков,
Б.М.Тареев. Справочник по электротехническим
материалам. - М, Энергия, 1988.
10. Л. Евтеева. Холодная настройка П-
контура передатчика. -Радио, 1981, N2.
11. АЬайнов. Профессиональный способ
жестчения (тренировки) металлокера-мических
генераторных радиоламп. - Радиолюбитель,
1993, N7.
12. А.П.Баскаков. Теплотехника. - М,
Энергоато-миздат, 1991.
Если эта
операция невозможна, тогда, руководствуясь
обдувочной характеристикой, проверяют
эффетивность подачи воздуха вентилятором. Для
этого нужен анемометр или термометр.
Проверка подачи воздуха необходима, т.
к. при размещении вентилятора в конкретной
вентиляционной системе неизвестна величина
потери паспортной производительности
вентилятора из-за аэродинамического со
противления. Это сопротивление зависит от
конфигурации воздушного тракта, а также от
формы и размеров лампы и панельки.
Подачу можно определить по формуле:
где и - скорость воздуха, м/с;
- S - площадь поперечного сечения
воздуховода, м .
Скорость воздуха определяется крыльчатым
анемометром.
Более точно подачу вентилятора можно
определить по формуле, приведенной в [11]:
где Q - тепловая мощность пампы, кВт;
-1 - разность температур на входе и на
выходе радиолампы непосредственно за анодом,
°С;
- С - удельная теплоемкость воздуха;
- g - плотность потока воздуха, кг/м3.
- температура горячего воздуха на
выходе, измеренная непосредственно за анодом,
°С.
Тепловая мощность Q определяется
выражением:
где QA - мощность, рассеиваемая на
аноде, кВт;
- QH - мощность накала, кВт;
- Q3 - мощность, рассеиваемая экранной
сеткой, кВт.
В процессе работы усилителя подводимая
мощность преобразуется в тепловую,
рассеиваемую на аноде, и колебательную
мощность. В этом случае точно измерить
тепловую часть мощности достаточно трудно.
Поэтому для измерения удобно использовать
такой режим лампы, когда вся подводимая
мощность преобразуется в тепловую. Это режим
передачи с током покоя при отсутствии ВЧ-
сигнала.
Для этой методики формула (2) с учетом
выражений (3) и (4) окончательно примет вид:
По формуле (5) подача вентилятора
определяется гораздо точнее, чем анемометром,
по следующим причинам:
- при определении скорости воздуха
крыльчатым механическим анемометром не
учитывается неодинаковая скорость воздуха по
сечению воздуховода и по длине радиатора;
- погрешность измерения у механического
прибора всегда выше, чем при измерении U, I и
t°;
- в формуле (5) "автоматически"
учитывается только тот воздух, который прошел
через радиатор и охладил лампу, и не
учитывается часть воздуха, прошедшая через
отверстие для вывода анода, через кольцевую
щель вокруг анода и через другие места
возможной "утечки" воздуха.
В усилителе установлен вытяжной
вентилятор, и для точного определения темпе
ратуры горячего воздуха в воздуховоде
предусмотрено специальное закрывающееся
отверстие, через которое термометр помещается
непосредственно за анодом.
Не следует измерять температуру воздуха
за вентилятором, т. к. проходя через
воздуховод и вентилятор, он сильно
охлаждается. Разница, в зависимости от тепло
вой мощности и скорости воздуха, может
составлять несколько десятков градусов.
Такая кропотливая проверка эффективности
обдува лампы совершенно оправдана. Важен как
контроль напряжения накала, токов анода и
сеток, чтобы не превысить паспортные значения
(иначе дорогостоящая лампа не отработает
плановый ресурс), так и контроль за
эффективностью обдува - от этого зависит
температура лампы, а ее перегрев крайне
отрицательно влияет на долговечность.
Во
всяком случае, проверить температуру с
помощью термопары еще сложнее.
Конечно, если под столом стоит ящик с
новыми лампами, которые без труда можно
"достать" на работе, описанные выше процедуры
можно пропустить (hi). Методика рассчитана на
"среднего" радиолюбителя, для которого
приобретение новой лампы представляет собой
ощутимые финансовые затраты.
Далее в режиме передачи полной
мощности>на реальную антенну проверяют пра
вильность подбора отводов в катушке П-контура
на каждом диапазоне по максимуму ВЧ-
напряжения. При тщательной "холодной" настрой
ке П-контура и настроенной в резонанс антенне
подбор положения отводов может не
потребоваться.
Автор выражает особую благодарность
В.Барклаевскому (UA1GE), И.Логинову (UA1XU),
А.Матруничу (EU1AU) и В.Романову (RZ3BA) за
помощь при изготовлении усилителя.
Автор приобретет технические описания
фирменных усилителей мощности.
Литература
1. А.Беспалый, С.Прохоров. Применение в
выходном каскаде усилителя мощности ламп с
высокой крутизной. - Радиолюбитель, 1994, N9.
2. Информационный бюллетень
nazedhmemmncn ДХ-клуба. - 1994, N31.
3. Использование ламп с квадратичными
характеристиками в схеме с общей сеткой. -
Радиолюбитель. KB и УКВ, 1996, N8.
4. Техническое описание УМ к
радиостанции Р-140.
5. Техническое описание УМ к
радиостанции Р-161.
6. С.Г.Бунин, Л.Г.Яйленко. Справочник
радиолюбителя-коротковолновика. - Киев,
Техника, 1984.
7. В.В. Дроздов. Любительские KB
трансиверы. - М.: "Радио и связь". 1988.
8. Б.В.Кацнельсон, А.М.Ка-лугин,
А.С.Ларионов. Электровакуумные электронные и
газоразрядные приборы.
Справочник. - М, Радио
и связь, 1985.
9. Ю.В.Корицкий, В.В.Пасынков,
Б.М.Тареев. Справочник по электротехническим
материалам. - М, Энергия, 1988.
10. Л. Евтеева. Холодная настройка П-
контура передатчика. -Радио, 1981, N2.
11. АЬайнов. Профессиональный способ
жестчения (тренировки) металлокера-мических
генераторных радиоламп. - Радиолюбитель,
1993, N7.
12. А.П.Баскаков. Теплотехника. - М,
Энергоато-миздат, 1991.
От редакции. Обращаем внимание читателей
на то, что выходная мощность усилителя
превышает разрешенную для радиостанций первой
категории в РФ. Эксплуатация таких усилителей
допускается при дополнительном согласовании с
органами Госсвязьнадзора.
Содержание
КВ усилитель мощности от UR5YW
Написанная статья является описанием изготовленного усилителя, а не
научным трудом, претендующим на открытие.
Каждый выбирает то, что ему по
душе. Не забывайте, в усилителе присутствует высокое (1200 В) напряжение,
опасное для жизни, правила электробезопастности никто не отменял! Не включайте
усилитель в сеть со снятой крышкой!
Схема (Рис. 1) усилителя мощности (далее – УМ) претерпела некоторые изменения: добавлен стабилизатор напряжения накала, транзисторный стабилизатор смещения и узел управлением цепью обхода.
Решение застабилизировать накал лампы принято только из-за особенностей местной электросети, напряжение которой гуляет от 180 до 240 В, а значит напряжение накала будет гулять от 10 до 13 В, мне просто хотелось забыть про эту проблему. Хотя если у радиолюбителя таких проблем нет, то стабилизатор накала можно не делать, а 12 В с обмотки накального трансформатора подать на С13 Рис.1.
Вход УМ – широкополосный, но для улучшения работы усилителя резистор Rк лучше
заменить на переключаемые диапазонные фильтры. Резистор R1 – безындукционный,
например ТВО.
Входной трансформатор Твх – типа «бинокль» собран из шести ферритовых колец М2000НМ-1 К20х12х6, намотан одновременно тремя проводами (один из них в фторопластовой изоляции – входная обмотка) и каждая обмотка содержит по 2 витка.
Антенное реле ТКЕ-54, три группы контактов К1.1 – К1.3 включены параллельно и используются для коммутации антенной цепи, а контакт К1.4 для включения входного реле Р2 – РЭН-34, контакты К2.1 – К2.2 включены так же параллельно.
Анодный L2 и защитный Др защ дроссели намотаны на ферритовых стержнях марки М400НН диаметром 10 и длиной 100 мм каждый, проводом ПЭВ-2 диаметром 0,27 мм, длина намотки – 70 мм.
Разделительные конденсаторы С7 и С10 – емкостью 1000 – 2000 пФ типа К15-У, с трехкратным запасом по напряжению и способные выдержать соответствующую реактивную мощность, тут экономить не следует. Попытка применить в ВЧ цепи «что попало под руку» ничем хорошим не заканчивается. С5 и С6 типа К15-У, КВИ-3.
В П-контуре использован вариометр, (обмотки включены параллельно) что
позволило согласовать УМ с антенной Inv-V, питаемой длинной линией во всем
диапазоне частот от 3 до 14 МГц.
А конденсатор С8 (зазор между пластинами для
Uа=1200 В около 0,5 – 0,8 мм) был заменен на галетный переключатель и четыре
конденсатора типа К15-У на 33, 68, 150 и 220 пФ. Но детали П-контура могут быть
и иными, в зависимости от возможностей радиолюбителя.
Конденсаторы С12 и С14 – типа КСО на 250 В.
Антипаразитный дроссель изготовлен по схеме A0FR Рис.2:
Узел Auto TX на транзисторе VT1 Рис. 1 переводит УМ в режим передачи при появлении ВЧ сигнала на входе, это удобно для цифровых видов связи. Переключатель Auto TX выведен на переднюю панель.
На зло классической традиции я не стал запирать лампу на прием. Во первых
нужно было бы применить реле с хорошей изоляцией между контактами и обмоткой (не
менее 2 кВ), во вторых при отсутствии анодного тока немножко перегревается
катод. Был изготовлен стабилизатор смещения (Рис.3) – транзисторный аналог
стабилитрона с регулировкой напряжения стабилизации от 9 до 18 В, что позволило
корректировать ток покоя (который составляет 40 – 50 мА) в процессе
эксплуатации.
При изменении тока через стабилизатор от 40 до 300 мА напряжение стабилизации изменяется на 0,2 В. Транзистор VT1ст Рис. 3 установлен на радиатор.
Узел питания показан на Рис. 4.
Накальный трансформатор Т1 с хорошей изоляцией между обмотками (ТПП, ТН). Стабилизатор питания накала собран на транзисторах VT1, VT2 и интегральном стабилизаторе V1. Стабилизатор имеет ограничение по току нагрузки на уровне 2,3 А (определяется сопротивлением резистора R7 Рис.4), что уменьшает токовые перегрузки подогревателя при включении.
На транзисторе VT3 собран таймер, который примерно через 15 сек после включения УМ замыкает резистор R2, ограничивающий ток заряда электролитических конденсаторов анодного выпрямителя. Напряжение +27 В используется для питания реле и иллюминации. Транзисторы VT2, VT3 и диодная сборка VD5 Рис. 4 установлены на радиаторах.
Анодный выпрямитель на диодах D1 – D4 собран по схеме учетверения сетевого
напряжения, хотя напряжение анода 1200 В (да еще –100 В просадка при нагрузке)
для ГИ-7Б несколько маловато.
Поэтому целесообразнее собрать выпрямитель по
схеме Рис. 5 для получения 1800 В (схема использована из статьи Игоря
Гончаренко, DL2KQ). Каждый из диодов D1 – D4 зашунтирован конденсатором 1000 пФ
1000 В. Дроссель ДР от сетевого фильтра импульсного блока питания
видеомонитора.
В результате на эквиваленте нагрузки 50 Ом 200 Вт при входной мощности 15 Вт получено на частоте 3,600 МГц – 180 Вт (ток анода 250 мА), а на частоте 14,200 МГц – 190 Вт (Iа 260 мА).
Внешний вид учетверителя:
Анодный блок:
Ламповый блок:
Монтаж общий:
Внешний вид:
Изготовленный усилитель (размеры корпуса 350х310х160 мм) получился безопаснее
любого импульсного компьютерного блока питания, ток утечки на землю составляет
0,05 мА. С момента ввода в эксплуатацию УМ, он пережил несколько SSB, RTTY и PSK
тестов, а также при повседневной работе, показал себя надежным изделием.
UR5YW, Мельничук Василий, г. Черновцы
E-mail: [email protected]
Поделиться:
Понимание прямой/отраженной мощности
Неправильные представления могут вызвать проблемы у инженеров при измерении мощности в ВЧ-проектах.
Автор: Ричард А. Шолль, технический директор Advanced Energy Industries
Содержание
Основная информация
Прямая/отраженная мощность
Что представляет собой отраженная мощность
Что это означает на самом деле
Краткая информация
Усилители на полевых транзисторах
Измерения, проводимые в радиочастотном диапазоне, имеют давнюю традицию. Как и большинство традиций, концепции RF передаются из уст в уста, а также в виде письменных легенд. Также, как и в большинстве традиций, концепции не совсем понятны многим, кому нужно знать лучше. В частности, концепция прямой и отраженной мощности часто понимается неправильно.
Правильно понимая эти концепции, инженеры могут улучшить характеристики своих ВЧ-проектов.
Предыстория
Использование РЧ в первой половине этого века было сосредоточено вокруг радиосвязи, как следует из самого названия. На радиостанции мощность генерируется передатчиком, обычно удобно размещенным в хижине, а мощность ВЧ передается на (обычно) удаленную антенну по кабелю или линии передачи, длина которой на коротковолновых станциях может составлять несколько длин волн. .
Антенный тюнер обычно размещается на антенном конце линии передачи. Функция этой схемы заключается в согласовании с антенной. Таким образом, тюнер преобразует комплексное сопротивление антенны в фиксированное реальное сопротивление.
Это желательно по двум причинам. Во-первых, у каждого передатчика есть некоторый импеданс, при котором он может передавать наибольшую реальную мощность (обычно устанавливается на уровне 50 Вт). Если импеданс антенны отличается от этого идеального значения, от передатчика потребуется большее напряжение и/или ток, чтобы получить заданную излучаемую мощность, чем если бы нагрузка была согласована с передатчиком.
Это ограничивает максимальную мощность передатчика.
Во-вторых, если линия имеет свое волновое сопротивление (также обычно 50 Вт), ВЧ-напряжение вдоль этой линии будет однородным. Если ее не прервать таким образом, то вдоль линии образуется стоячая волна. Это может вызвать нагрузку на линию, поскольку пики напряжения для данной мощности выше, чем напряжение на согласованной линии, и при этих максимумах напряжения линия может выйти из строя.
По обеим причинам радиоинженер согласовывает антенну, а это означает, что он или она регулирует антенный тюнер до тех пор, пока преобразованный импеданс не станет равным импедансу линии, который, как правило, также является идеальным сопротивлением нагрузки передатчика. Чтобы определить, когда антенна согласована, инженер физически не идет вдоль линии, чтобы измерить реальную стоячую волну. Для удобства инженер использует устройство, известное как направленный ваттметр, который можно разместить в любой удобной точке кабеля.
Ваттметр измеряет напряжение, ток и их относительную фазу. Он сообщает на своих циферблатах величины, называемые прямой мощностью и отраженной мощностью.
Прямая/отраженная мощность
Стоячую волну на линии передачи можно рассматривать как состоящую из двух бегущих волн, одна из которых движется к нагрузке («прямая» волна), а другая — в противоположном направлении («отраженная» волна). волна). Эти волны, проходя по линии передачи, интерферируют друг с другом, образуя стоячую волну. Каждая из этих волн имеет амплитуду напряжения – «прямое» напряжение V f и «отраженное» напряжение V r . Концептуальная проблема возникает из-за циферблатов направленного ваттметра, которые откалиброваны не в вольтах, а в ваттах.
Чтобы получить ватты из напряжения, ваттметр (или ответвитель) предполагает, что прямая волна оканчивается резистором мощностью 50 Вт, и вычисляет |V f | 2 /50 и представляет результат в виде прямой мощности.
Точно так же предполагается, что отраженная волна также оканчивается резистором мощностью 50 Вт, и вычисляется |V р | 2 /50 и представляет результат как отраженную мощность. Это может вызвать серьезную путаницу, потому что обычно волны не отражаются ни на одном таком резисторе.
Если антенну и тюнер заменить резистором мощностью 50 Вт, то прямая волна оканчивается на этом резисторе, и указанная прямая мощность фактически будет мощностью, рассеиваемой на нагрузочном резисторе. Так как линия 50 Вт имеет свое характеристическое сопротивление, не будет ни отраженной волны, ни стоячей волны, поскольку линия согласована, а V r и отраженная мощность равна нулю. [Если тюнер настроен на преобразование импеданса антенны ровно до 50 Вт, происходит то же самое, за исключением того, что мощность излучается антенной, а не рассеивается на резисторе.]
Если нагрузка в конце линии не равна 50 Вт, то будет стоячая волна. Поскольку мощность в прямом направлении определяется как мощность в нагрузке 50 Вт, а нагрузка больше не составляет 50 Вт, мощность в прямом направлении больше не представляет мощность нагрузки.
Что представляет собой отраженная мощность
Одно очень распространенное заблуждение состоит в том, что отраженная мощность представляет собой мощность, которая должна быть поглощена генератором. Чтобы лучше изобразить это заблуждение, давайте рассмотрим крайний случай.
Предположим, что линия без потерь оканчивается чисто разомкнутой цепью, и предположим, что длина линии составляет ровно одну длину волны на рабочей частоте. В этом случае ток на генераторе будет равен нулю. В результате ток во внутреннем сопротивлении генератора будет равен нулю. Следовательно, мощность генератора не рассеивается.
Тем не менее, на линии есть стоячая волна, поэтому есть прямые и отраженные волны. Направленный ваттметр покажет мощность в прямом и отраженном направлениях, и на самом деле они будут равны друг другу и равны мощности, которая рассеялась бы в резисторе 50 Вт, если бы на него было приложено напряжение генератора.
Но такого резистора нет, поэтому потери мощности нигде нет (опять же при условии отсутствия потерь в линии).
Что это на самом деле означает
Приведенный выше пример вызывает у инженера несколько вопросов. Есть ли какая-то мера смысла, которую мы можем получить из показаний прямой и отраженной мощности? В любом случае, что они означают на самом деле, если прямая мощность не представляет собой мощность, подаваемую на нагрузку, а отраженная мощность не представляет собой мощность, поглощаемую передатчиком?
Прежде всего, разница между прямой и отраженной мощностью имеет конкретное значение: это мощность, передаваемая в нагрузку (см. врезку). В этом смысле можно представить себе, что поступательная мощность воздействует на груз, который «отбрасывает» отраженную часть и поглощает баланс.
Инженер должен быть осторожен, чтобы не зайти слишком далеко. Не следует, например, делать вывод, что генератор фактически должен генерировать прямую мощность.
Генератор должен производить мощность, теряемую в нагрузке, линии и ее внутреннем импедансе, и не более того, потому что любая произведенная мощность должна куда-то доставляться, и это единственные места, где она может быть потеряна.
В случае разомкнутой линии без потерь мощность не теряется в нагрузке, линии или генераторе, поэтому реальная мощность нигде не теряется, но есть значения прямой и отраженной мощности. Эти мощности не являются реальными потоками энергии, а являются расчетными цифрами, которые представляют собой мощность, которая была бы выработана в резисторе мощностью 50 Вт, если бы на него воздействовали прямая и отраженная волны. Раз нет такого резистора, то нет и такой мощности.
Подведение итогов
Давайте подведем итоги. Что можно сделать из показаний прямой и отраженной мощности нашего направленного ваттметра, а что нет?
- Если отраженная мощность равна нулю, то на линии не будет стоячей волны и избыточных напряжений на ней.
- Если отраженная мощность равна нулю, генератор может отдать в нагрузку максимальную номинальную мощность.
- Разница между прямой и отраженной мощностью представляет собой реальную мощность, подводимую к нагрузке, но:
- Генератор фактически не генерирует мощность, равную прямой мощности, и:
- Отраженная мощность не поглощается генератором.
Если верно последнее утверждение, то почему генераторы рассчитаны на некоторую максимальную отраженную мощность? Ответ относится к максимальному напряжению и току, которые может выдать генератор. Если генератор рассчитан на мощность, скажем, 1000 Вт, это не означает, что он может выдавать такую мощность при любой нагрузке. По мере увеличения сопротивления нагрузки для получения 1000 Вт требуется все большее и большее напряжение (P=V 2 /R, значит ВР) и рано или поздно генератор выдаст все напряжение, на которое он способен, и мощность будет ограничена. Точно так же, когда сопротивление нагрузки уменьшается, ток увеличивается (P=I 2 R, т.
е. I/R), и рано или поздно генератор больше не может выдавать ток.
Наконец, те, кто работал с ламповыми генераторами, помнят, что при несогласованной нагрузке пластина лампы может светиться красным. Не означает ли это, что там рассеивается избыточная мощность, и не свидетельствует ли это о том, что отраженная мощность поглощается трубкой?
Безусловно, более высокая температура анода указывала на увеличение мощности пластины, но это не значит, что причиной было поглощение какой-то мощности, поступающей извне. В передатчике лампового типа трубка имеет значительное напряжение во время проводимости, что приводит к большим потерям проводимости.
Фактические потери зависят от режима проектирования (A, AB, B, C и т. д.), но могут быть больше и редко меньше 1/3 выходной мощности. Для достижения высокой эффективности трубка должна быть смещена далеко за пределы отсечки и должна работать на узкой нагрузочной линии. Если есть отраженная мощность в результате реактивной нагрузки, линия нагрузки становится незамкнутой кривой.
Это означает, что в течение части цикла на трубке существует значительное напряжение, в то время как через нее проходит большой ток. Это приводит к большой диссипации пластины.
Усилители на полевых транзисторах
В современных усилителях на полевых транзисторах выходные полевые транзисторы работают как переключатели. Полевой транзистор, работающий как переключатель, почти идеален, его типичное сопротивление во включенном состоянии значительно меньше 150 Ом. Таким образом, правильно спроектированные усилители на полевых транзисторах имеют потери значительно ниже 10% выходной мощности. Эти потери могут увеличиваться или уменьшаться в зависимости от импеданса нагрузки, а в некоторых случаях наличие отраженной мощности может даже привести к уменьшению рассеяния. Современные схемы защиты таких усилителей смотрят только на мощность, теряемую в выходном устройстве, и напряжение на нем, а отраженная мощность не измеряется.
Об авторе:
Ричард Шолль, технический директор Advanced Energy Industries, Inc.
, 1625 Sharp Point Dr., Fort Collins, CO 80525. Тел.: 970-407-6426; Факс: 970-407-5426.
Фелер 404
Фелер 404 изображение/svg+xmlAuswahl von Land und Sprache beeinflusst Deine Geschäftsbedingungen, Produktpreise und Sonderangebote
Sprache
Верунг
Preise
нетто
брутто
нетто
брутто
Nutze diesuchmaschine, um Themen zu finden, die Dich interessieren:
Каталог Ви кауфт человек Хильфе
другой адрес: Дом
Abonnieren Sie jetzt
В том же информационном бюллетене вы найдете самые интересные и интересные сведения о новых продуктах, товарах и услугах на веб-сайте TME.
Hier können Sie sich auch von der Liste abmelden.
* Pflichtfeld
AnmeldenAuf Mitteilungsblatt verzichten
Ich habe mich mit der Ordnung des TME-Bulletins bekannt gemacht und erteile meine Zustimmung, damit das elektronische Informationsbulletin des TME-Dienstes meine E-Mail-Adresse geschickt wird. Ordnung des TME-Bulletins
* 1. Transfer Multisort Elektronik sp. о.о. mit Sitz в Лодзи, Адрес: ул. Ustronna 41, 93-350 Łódź teilt hiermit mit, dass sie der Administrator Ihrer personenbezogenen Daten sein wird.
2. Ein Datenschutzbeauftragter wird beim Administrator der personenbezogenen Daten ernannt und kann per E-Mail unter [email protected] kontaktiert werden.
3. Ihre Daten werden verarbeitet auf Grundlage von Art. 6 Абс. 1 лит. a) der Verordnung des Europäischen Parlaments und des Rates (EU) 2016/679vom 27.
April 2016 zum Schutz natürlicher Personen bei der Verarbeitung personenbezogener Daten und zum freien Datenverkehr und zum Aufhebung der Richtlinie 95/46/EG (nachstehend «DSGVO» genannt), um an die angegebene E-Mail-Addresse den elektronischen Newsletter фон TME цу сенден.
4. Die Angabe der Daten ist freiwillig, jedoch für den Versand des Newsletters erforderlich.
5. Ihre personenbezogenen Daten werden gespeichert, bis Ihre Einwilligung für die Verarbeitung Ihrer personenbezogenen Daten widerufen.
6. Sie haben das Recht auf Zugang, Berichtigung, Löschung oder Einschränkung der Verarbeitung Ihrer Daten;
Soweit Ihre personenbezogenen Daten aufgrund einer Einwilligung verarbeitet werden, haben Sie das Recht, die Einwilligung zu widerufen. Der Widerruf der Einwilligung berührt nicht die Rechtmäßigkeit der Verarbeitung auf der Grundlage der Einwilligung vor dem Widerruf.
7. Soweit Ihre Daten zum Zwecke des Vertragsabschlusses und der Vertragsabwicklung oder aufgrund Ihrer Einwilligung verarbeitet werden, haben Sie auch das Recht, Ihre personenbezogenen Daten zu übertragen, d.
час von der verantwortlichen Stelle in structurierter, allgemein üblicher und maschinenlesbarer Form zu erhalten. Sie können diese Daten einen anderen Datenadministrator übersenden.
8. Sie haben auch das Recht, eine Beschwerde bei der für Datenschutz zuständigen Aufsichtsbehörde einzureichen.
больше Венигер
TME-Newsletter abonnieren
Анеботе — Рабатте — Нойхайтен. Sei auf dem Laufenden mit dem Angebot von TME
AGB zum Информационный бюллетень Auf Mitteilungsblatt verzichten
Daten werden verarbeitet
Die Operation wurde erfolgreich durchgeführt.
Ein unerwarteter Fehler ist aufgetreten. Bitte versuche noch einmal.
Логин
Пароль
Логин и пароль заранее.
