Мощный передатчик для межконтинентальных радиосвязей в диапазоне 136кГц (1 кВт)
В работе [1] был описан усилитель мощности диапазона 136 кГц, с помощью которого за прошедшие годы автору удалось провести связи практически со всеми работающими в этом диапазоне европейскими радиолюбителями. Следующий его шаг — попытаться пробиться «за океан». Для этого изготовлен более мощный передатчик, конструкция которого описана в статье.
Согласно [2], радиолюбителям в нашей стране разрешено иметь в диапазоне 136 кГц до 1 Вт эффективной изотропно излучаемой мощности (EIRP).
Расчёты показывают, что с передающими антеннами доступных размеров для этого необходим передатчик мощностью 1…2кВт. Блок питания такого передатчика напряжением 12…48 В, собранный по традиционной двухтактной схеме, имеет довольно большую массу, да и стоит недёшево.
Я имею опыт создания блока питания напряжением 24 В и мощностью 600 Вт на двух трансформаторах от старых источников бесперебойного питания.
Кроме того, при длительной работе с усилителем [ 1 ] на полной мощности в нём сильно нагревались магнитопроводы трансформаторов, а вследствие больших токов наблюдалось заметное тепловыделение во всех силовых цепях.
Импульсные блоки питания мощностью более 1 кВт для радиолюбителя часто недоступны по причине их высокой стоимости. Поскольку рабочая частота преобразователя напряжения такого блока и её гармоники могут оказаться близкими к частоте передатчика, это может привести к затруднениям при проведении радиосвязей.
Всё это заставило меня искать другие пути достижения высокой мощности передатчика, используя при этом доступные схемные решения и недорогие комплектующие изделия.
Изучая схемы импульсных блоков питания, я обратил внимание на схожесть функций ряда их узлов, с применяемыми в длинноволновых передатчиках. Если лишить импульсный блок питания выходного выпрямителя, некоторых вспомогательных узлов и заставить его работать на нужной частоте диапазона 136 кГц, должен получиться компактный, лёгкий и мощный передатчик.
Эта идея, конечно, не нова. Известно как минимум две конструкции любительских передатчиков диапазона 136 кГц, построенных по бестрансформаторным схемам с прямым питанием от бытовой сети переменного тока.
Это — передатчик [3] мощностью 700 Вт, изготовленный английским радиолюбителем G4JNT по полумостовой схеме, и передатчик [4] мощностью 2 кВт, используемый на радиостанции DK7FC и построенный по полной мостовой схеме.
С помощью последнего в диапазоне 136 кГц была достигнута дальность связи более 16000 км. Оба передатчика при всех достоинствах имеют и недостатки. Мощность первого из них недостаточно велика, а у второго отсутствует быстродействующая защита от перегрузки и сквозного тока.
В результате изучения схем этих передатчиков и использования ряда наработок из [5] был спроектирован предлагаемый передатчик, имеющий следующие особенности:
- бестрансформаторное питание от сети -230 В, на выходную ступень подаётся выпрямленное напряжение около 300 В;
- мостовая резонансная схема выходной ступени на недорогих ключевых полевых транзисторах;
- выходная мощность более 1 кВт при КПД не хуже 80 %;
- защита от перегрузки и сквозного тока;
- недефицитные компоненты.
Принципиальная схема
Схема мостового усилителя мощности передатчика изображена на рис. 1. Он состоит из четырёх идентичных ключевых модулей А1 -А4 (два в верхних и два в нижних плечах моста).
Каждый из них собран по схеме, показанной на рис. 2, на двух соединённых параллельно полевых транзисторах VТ2 и VT3, затворы которых защищены от пробоя стабилитронами VD3 и VD4.
Резистор R8 и конденсатор С1 образуют цепь, подавляющую выбросы напряжения на стоках транзисторов. Для ускорения закрывания транзисторов применено рекомендованное в [5] форсирование разрядки ёмкостей их затворов с помощью узла, состоящего из транзистора VТ1, диодов VD1, VD2 и резистора R1.
Этот же резистор подавляет паразитные колебания во вторичной обмотке находящегося в блоке управления трансформатора гальванической развязки.
Напряжение питания поступает на модуль через плавкую вставку FU1. Варисторы RU1 (дополнительная защита от выбросов напряжения) установлены только в нижних плечах моста — модулях А2 и А4.
Рис. 1. Схема мостового усилителя мощности передатчика диапазона 136кГц (1кВт).
Вернёмся к схеме рис. 1. Диоды VD1, VD2, VD14, VD15 — демпфирующие, их подключение в верхних и нижних плечах моста различно. Модули верхних плеч А1, АЗ соединены с соответствующими модулями нижних плеч А2, А4 через катушки индуктивности L1 и L7 с отводами от середин.
Эти катушки подавляют импульсы сквозного тока, если таковые, несмотря на принятые в узле управления меры, всё же появятся. Вместо мощного импульса сквозного тока возникнет лишь «звон», который не так разрушителен. Катушки зашунтированы демпфирующими резисторами R1 и R9.
Рис. 2. Схема силового ключа для мощного мостового радиопередатчика на диапазон 136кГц.
К отводам катушек подключена резонансная система выходной ступени передатчика. Это — последовательный колебательный контур, основные элементы которого — катушка индуктивности L2 и блок соединённых параллельно-последовательно конденсаторов С10-С20. Контур настроен на частоту 137 кГц.
Наличие резонансной системы способствует переключению силовых транзисторов в моменты нулевых мгновенных значений тока и напряжения, что уменьшает коммутационные потери и значительно повышает КПД и надёжность усилителя.
Выходной трансформатор Т1 выполняет две функции. О
Усилитель мощности на IRF510 для КВ трансивера.
Представляю Вашему вниманию усилитель мощности для КВ трансивера на полевых транзисторах IRF510.
При входной мощности порядка 1 ватта, на выходе легко получается 100-150 ватт.
сразу прошу извинения за качество схемы.
Усилитель двухкаскадный. Оба каскада выполнены на популярных и дешёвых ключевых мосфетах,что выгодно отличает данную конструкцию от многих других.Первый каскад — однотактный. Согласование по входу с источником сигнала 50 Ом достигнуто не самым лучшим, но простым способом — применением на входе резистора R4 номиналом 51 Ом. Нагрузкой каскада является первичная обмотка междукаскадного согласующего трансформатора. Каскад охвачен цепью отрицательной обратной связи для выравнивания частотной характеристики. L1, входящая в эту цепь, уменьшает ООС в области высших частот и тем самым поднимает усиление. Такую же цель преследует установка C1 параллельно резистору в истоке транзистора. Второй каскад — двухтактный. С целью минимизации гармоник применено раздельное смещение плеч каскада. Каждое плечо также охвачено цепью ООС. Нагрузка каскада — трансформатор Tr3, а согласование и переход на несимметричную нагрузку обеспечивает Tr2. Смещение каждого каскада и соответственно — ток покоя, выставляются раздельно при помощи подстроечных резисторов. Напряжение на эти резисторы подаётся через ключ PTT на транзисторе Т6. Переключение на TX происходит при замыкании точки PTT на землю. Напряжение смещения стабилизировано на уровне 5в интегральным стабилизатором. В целом очень несложная схема с хорошими эксплуатационными характеристиками.
Теперь о деталях. Все транзисторы усилителя — IRF510. Можно применить и другие, но с ними можно ожидать увеличения завала усиления в области частот выше 20Мгц, так как входная и проходная ёмкости транзисторов IRF-510 наиболее низкие из всей линейки ключевых мосфетов.
Тr1 и Tr2 — выполнены по классической конструкции одновиткового ШПТ (aka «бинокль»). Tr1 выполнен на 10 кольцах (2 столба по 5) из феррита 1000НН диаметром 12мм. Обмотки выполнены толстым проводом МГТФ. Первая содержит 5 витков,вторая — 2 витка. Хорошие результаты даёт выполнение обмоток из нескольких включенных в параллель проводов меньшего сечения. Tr2 выполнен с использованием ферритовых трубочек,снятых с сигнальных шнуров мониторов. Внутрь их отверстий плотно вставлены медные трубки,которые и образуют один виток — первичную обмотку. Внутри намотана вторичная обмотка, которая содержит 4 витка и выполнена проводом МГТФ. (7 проводов в параллель). В данной схеме отсутствуют элементы защиты выходного каскада от высокого КСВ, кроме встроенных конструктивных диодов, которые эффективно защищают транзисторы от «мгновенных» перенапряжений на стоках. Защитой от КСВ занимается отдельный узел, построенный на базе КСВ-метра и снижающий питающее напряжение при росте КСВ выше определённого предела. Эта схема — тема отдельной статьи. Резисторы R1-R4,R7-R9,R17,R10,R11 — типа МЛТ-1.R6 — МЛТ-2. R13,R12 — МЛТ-0.5. Остальные — smd 0.25 вт.
Немного о конструктивен:
Усилитель должен быть смонтирован на достаточно большом радиаторе, принудительное воздушное охлаждение весьма желательно. Вся схема располается на печатной плате из двухстороннего стеклотекстолита, где одна сторона используется как сплошной экран, а на второй сформированы резаком дорожки. Выводы резисторов должны быть максимально короткими для уменьшения паразитных индуктивностей. Особенно это касается резисторов в истоках транзисторов. Иногда даже полезно удалить их начисто,а пайку осуществлять прямо за колпачки выводов. При испытании двухтоновым сигналом усилитель развил мощность до 150 ватт при сохранении высокой линейности и имеет завал АЧХ на наивысшей частоте КВ диапазона около 4дб относительно 3Мгц. Настройка сводится к установке токов покоя каскадов по наименьшей величине гармоник. При отсутствие приборов это можно сделать, прослушивая частоты второй-третьей гармоники приёмником.
Усилитель мощности переносного трансивера — Усилители мощности ВЧ
При конструировании малогабаритного, переносного трансивера не маловажное значение имеет его потребляемый от источника питания ток и, как результат, ограниченная выходная мощность.
Вообще получается замкнутый круг: используя простую антенну – необходима максимальная выходная мощность передатчика, такая мощность требует соответствующего источника питания. Для малой (экономичной) выходной мощности, устраивающей по весу применяемых аккумуляторов — необходима направленная антенна, либо остаётся довольствоваться ближними радиосвязями и т.д. Поэтому возникает естественный вопрос: «В чём проиграть выиграв?»
Суть моего решения такова:
максимально потребляемый ток при передаче должен быть не более 3А. Сейчас без проблем можно приобрести герметичный аккумулятор компьютерных UPS 12V 12(7)А.
при 20Ваттах выходной мощности и использовании простых, полноразмерных, настроенных, диапазонных антенн типа «вертикальный вибратор» и «In.V» этой мощности вполне достаточно для успешной работы в режиме SSB с корреспондентами стран СНГ, а режим CW позволит проводить связи с DX.
Преимущество режима PSK для мобильной радиостанции — вообще трудно переоценить. Именно это обстоятельство заставило меня разработать для малогабаритного трансивера широкополосный, линейный усилитель мощности.
Схема представляет собой три широкополосных усилительных каскада на отечественных 12-вольтовых транзисторах. Каскад на VT1, за счёт включения транзистора по схеме ОБ, обеспечивает низкое входное сопротивление и устойчивое усиление.
Оконечный каскад на VT3 для обеспечения линейного усиления выполнен с температурной коррекцией рабочей точки диодом VD1. Цепочка из диода VD2 и стабилитрона VD3 предохраняет от пробоя коллекторный переход из-за превышения на нём напряжения при случайных антеннах. Барьерная ёмкость p-n перехода VD2, включенная последовательно, уменьшает шунтирование коллектора VT3 на высоких частотах.
Для реализации поставленной задачи применять двухтактный выходной каскад, на мой взгляд, не оправдано по причине использования передатчика в полевых условиях, а так же с трудностями покаскадного согласования и подбором транзисторной пары, что в значительной степени усложняет задачу. Безусловно, включение на 50-омном выходе усилителя фильтра нижних частот в нужной степени решит проблему подавления побочного излучения.
Применение согласующего устройства (антенного тюнера), при работе только на одном диапазоне или на отдельную антенну, совсем не обязательно, если КСВ антенны соответствует норме.
Неравномерность усиления в полосе частот, как у всех широкополосных устройств имеет место быть и выглядит у этого усилителя, как выходная мощность по частотам:
0,7мГц — 10Вт
1мГц — 15Вт
1,8мГц — 18Вт
3мГц — 20Вт
7мГц — 22Вт
10мГц — 22Вт
14мГц — 20Вт
18мГц — 19Вт
20мГц — 18Вт
24мГц — 15Вт
27мГц — 13Вт
29мГц — 12Вт
35мГц — 10Вт
Если применить систему электронного поддержания уровня выходной мощности (ALC), то можно выровнять амплитудно-частотную характеристику усилителя. При этом дополнительно обеспечивается защита выходного каскада от пиковых уровней входного сигнала.
Приведённая ниже схема регулирования состоит их двух узлов:
датчик сигнала регулирования, располагается непосредственно на выходе усилителя и подключается после ФНЧ;
регулирующий транзистор, располагается возле транзистора КТ610 усилителя и соединяется с узлом-датчиком экранированным проводом.
Регулировкой переменным резистором R2 устанавливается ограничение выходной мощности до уровня минимального его значения на АЧХ (обычно на высокой частоте). Таким образом выходная мощность никогда не превысит уровня установленного ALC номинала.
Тем не менее, даже без узла ALC надёжность усилителя испытывалась жестоко: короткое замыкание и обрыв нагрузки при напряжении питания от 10 до15Вольт, несколько суток оставлялся включённым с ВЧ генератором и т.п. Отказов – нет.
От конструкции одинаковых широкополосных трансформаторов T2 и T3 зависят частотно-усилительные свойства схемы выше 20мГц. Обмотки этих ШПТ выполнены из коаксиального серебряного монтажного кабеля диаметром 2мм, в количестве — 2 витка, наматываются на ферритовых «биноклях» от «усов» настольной ТВ антенны. Оплётка и центральная жила соединяются последовательно, как отвод схемы.
Трансформатор T1 на ферритовом ВЧ кольце диаметром 10мм, содержит 8 витков намотанных в два, предварительно слегка скрученных, провода марки ПЭВ-0,35. Дроссель L2 в схеме усилителя должен пропускать ток до 3А.
Диод VD1 в схеме усилителя располагается (прижимается, приклеивается) для теплового контакта непосредственно на радиаторе VT3. В качестве его подойдёт любой кремниевый выпрямительный диод в пластмассовом корпусе с напряжением 0,71В. На транзистор VT1 навинчивается радиатор в виде гайки.
Транзисторы VT2, VT3 вворачиваются в общий радиатор, а выводы распаиваются непосредственно на печатную плату через отверстия по размеру корпуса транзисторов, т.к. печатная плата расположена непосредственно над ними.
Настройка схемы широкополосного усилителя мощности не требуется.
Линейность такого усилителя сравнивалась с блоком-платой двухтактного усилителя промышленной радиостанции «Ангара» путём подачи на вход испытательного АМ сигнала от ГСС и просмотром линейности усиленного осциллографом на эквиваленте нагрузки. Линейность самодельного — однозначно выше.
Практическое использование усилителя в эфире, за счёт небольшого потребления тока от источника питания, позволяет коммутировать RX/TX по питанию всю схему целиком. При работе PSK с ноутбука на 20-метровом диапазоне и антенне вертикал 6,3м, установленной на земле возле озера «Боровое», при полной мощности 20Вт на выходе, отвечали все кого видно, при этом проблем с излучаемым сигналом корреспондентами не отмечалось.
Борис Попов (UN7CI) [email protected]
г. Петропавловск, Казахстан
Поделитесь записью в своих социальных сетях!
При копировании материала обратная ссылка на наш сайт обязательна!
Транзисторные кв усилители большой мощности.
КВ усилитель мощности на дешевых полевиках IRF-IRL. Практические схемы радиоприёмных устройств на полевых транзисторах
Здравствуйте! Предлагаю вашему вниманию РА на транзисторах IRF-IRL. Мной была повторена схема приведенная ниже. РА был собран без переделок. Транзисторы специально не подбирались. Пробовал три четверки:- IRF 510, IRF 540, IRLZ 24N. Просто экспериментировал, вернее интересовала самая лучшая отдача мощности на 21 и 28 Мгц. Все работали, но если на НЧ диапазонах мощность подводилась под 120- 140 ватт, то на 21 Мгц спадала до 80 ватт, а на 28 Мгц, до 60 ватт. Питание 13,6в, больше не подавал, хотя можно эти полевики питать и в два, три раза большим напряжением для оживления «пятнашки» и «десятки». Остановился на IRF 540. Прелесть этого РА в том, что он раскачивается очень маленькой мощностью;-3-5 ватт. С QRP трансивером, просто «бомба.» Стоимость в пределах 100 гривен, а может и у кого то, вообще, бесплатно выйдет. Но с мощностью раскачки, ПОМНИТЕ ВСЕГДА!!!-не больше 5 ватт. До «двадцатки», гарантированные 100-120 ватт, а что еще нужно? «пятнашка» и «десятка» может у кого то и помощнее получится, но не меньше, чем заявляю. ДПФ отдельная конструкция, взятая из двух или может из трех других транзисторных РА, я подбирал исходя из имеющихся в наличии, емкостей. Не помню уже какой диапазон с какой конструкции, но все они 5го порядка, настроенные ВХ,-ВЫХ.50\50 Ом. Как исполнено конструктивно, видно на снимках.
Усилитель собран по двухтактной схеме на мосфетах T1 — T4. Трансформатор типа длинной линии ТR1 обеспечивает переход от несимметричного источника возбуждения к симметричному входу двухтактного каскада.
Резисторы R7, R9 позволяют согласовать входное сопротивление каскада с 50-омной коаксиальной линией в диапазоне 1,8-30 МГц.
Их низкое сопротивление обеспечивает очень хорошую устойчивость усилителя к самовозбуждению. Для установки начального смещения, служит цепь R14, R15, R20, R21.
Цепь из стабилитрона DZ1 и диодов D1, D2 предохраняют затворы транзисторов от всплесков высокого напряжения. Диоды D4, D5 последовательно с резисторами R11, R12 создают небольшое авто смещение.
Цепочками обратной связи R18, R19. C20, C21 настраивается АЧХ усилителя. Конденсатор С22, подбираем по максимальной амплитуде выходного сигнала на частотах 24-29 Мгц.
Трансформатор TR1 выполнен на бинокле амидон BN-43-202, 2х10 витков эмалированного провода диаметром 0,35 мм. немного скрученных, примерно 2е скрутки на см.
Трансформатор TR2 выполнен на бинокле амидон BN-43-3312 Первичная обмотка один виток из оплетки кабеля, внутри которой намотано 3и витка МГТФ 1мм.
FB1, FB2, ферритовые бусинки амидон FB-43-101, которые одеты непосредственно на выводы резисторов R7, R9. как на схеме.
Дроссель DR1 любой из блока питания от компьютера, который на небольшом ферритовом стержне, обычно имеет 8-15 витков провода 1,5 — 2 мм. В моём случае использован с 10тью витками провода 1,5 мм. При замере прибором, показал индуктивность 4,7 мкГн.
Резистор R14, R15, Желательно применить многооборотные.
Настройка усилителя по току покоя проста, но требует внимания. Резистор R15 устанавливаем в среднее положение, R14 в нижнее по схеме, подаем питание, контакт PTT соединяем с минусом чтобы открылся ключ T5. и на стабилизатор пять вольт пришло питание. Не устанавливая трансформатор TR2, подключаем ампер метр, Плюсовым щупом к плюсу питания, другим (минусовым) щупом, поочередно, к одному и другому плечу транзисторов. Поворачивая движок резистора R14 в верх по схеме, подымаем ток покоя до 100 ма. Затем резистором R15 добиваемся одинаковых показаний обоих плеч. И так далее пока на каждом из плеч не будет по 220 Ма.
На этом настройка тока покоя окончена, можно зафиксировать резисторы лаком или краской, чтобы случайно не сбить.
(статью дополнено 07.02.2016г.)
UT5UUV Андрей Мошенский.
Усилитель «Джин»
Транзисторный усилитель мощности
с бестрансформаторным питанием
от сети 220 (230)В.
Идея создания мощного, лёгкого и дешёвого усилителя большой мощности актуальна со времён зарождения радиосвязи. Множество прекрасных конструкций на лампах и транзисторах разработано за последний век.
Но до сих пор идут споры, по поводу превосходства твёрдотельной, либо электронно-вакуумной усилительной техники большой мощности…
В эпоху импульсных источников питания вопрос массогабаритных параметров источников вторичного электропитания не столь остр, но, фактически исключив таковой, применив выпрямитель напряжения промышленной сети, всё равно получается выигрыш.
Заманчивой кажется идея использования современных высоковольтных импульсных транзисторов в усилителе мощности радиостан
Диапазон 137 кГц, аппаратура и антенны
\р.л. конструкции\трансиверы\…Диапазон 137 кГц, аппаратура и антенны.
Обзор подготовил Н.Филенко (UA9XBI)
Разрешение российским радиолюбителям работать в диапазоне
135,7 -137,8 кГц пока не очень взволновало энтузиастов. Что же тормозит
развитие диапазона? Ограниченная дальность связи? Между прочим, ничуть не
меньше, чем в УКВ диапазоне. Новые схемотехнические решения ? Так они зачастую
более простые, чем на КВ и УКВ. Огромные антенны? A европейцы и американцы работают и компактными.
Скорее всего, просто недоступность информации о аппаратуре и антеннах, применяемых
другими радиолюбителями.
Этот обзор поможет вкратце ознакомить читателей с европейскими и американскими конструкциями антенн и аппаратуры, применяемых для экспериментов в новом диапазоне.
Антенны:
Основное отличие диапазона 137 кГц от других –
исключительно вертикальная поляризация электромагнитных волн. Естественно,
поставить даже четвертьволновый вертикал кажется несбыточной мечтой. Длина
волны этого диапазона 2200 метров. Даже Останкинская башня чуть-чуть
недотягивает до «четвертушки». Уменьшение действующей высоты антенны
значительно снижает ее КПД, активную составляющую входного сопротивления. Кроме
того, такая антенна требует очень хорошего заземления. Каков же выход из
создавшейся ситуации? Очень простой: Использовать антенны той высоты, какая вам
доступна.
Например, как использует GW4ALG
Двенадцатиметровый вертикальный шест и несколько воздушных шаров, наполненные гелием, и удерживающие конец антенны на высоте примерно 20 метров от земли. Оригинально и просто. Согласование с таким вертикалом осуществляется системой удлиняющих катушек большой индуктивности.
Удлиняющие катушки применяются практически всеми энтузиастами нового диапазона. Это, пожалуй, оптимальный выход при недостаточной действующей высоте антенны. К сожалению, размеры таких катушек для получения высокой добротности должны быть достаточно велики, а провод, которым они намотаны –
Должен иметь минимальные потери. Чаще всего используется литцендрат, состоящий из 150-400 свитых между собой тонких медных проводов.
Но об этом немного позже.
Еще одна интересная конструкция применяется ON7YD:
Особенностью этой антенны является использование двух
удлиняющих катушек, одна из которых размещена в нижней части вертикального
отрезка антенны, другая в верхней. Такая конструкция по мнению автора улучшает
распределение тока в антенне и повышает ее эффективность.
Для желающих повторить конструкцию, автор указывает размеры:
Вертикальный провод – длиной 14 метров. Четыре горизонтальных провода расположены на расстоянии 90 сантиметров друг от друга и имеют длину 22 метра.
I – керамический изолятор длиной 10 см.
I = isolator (10cm long, ceramic)
L1 = катушка с индуктивностью 2.3mH
L2
= катушка с индуктивностью 1.9mH
N = нейлоновый шнур диаметром 4 мм.
P = Деревянный столб высотой 2,5
метра.
S = Гибкий стальной трос диаметром
2 мм в пластиковой изоляции
T = Согласующее устройство.
Х = упругий шнур (например шнур от плечевого эспандера)
Рамочную антенну, пригодную как для передающих, так и для приемных устройств предложил G3YMC:
КПД такой антенны очень невелик и составляет всего 0,01%,
тем не менее повышение КПД возможно увеличением диаметра провода, из которого
сделана петля. Нижний край рамки располагается на высоте 30 см от земли, для
согласования используется согласующее устройство, состоящее из двух
конденсаторов. С1 имеет емкость 22 нФ, С2 имеет емкость 200 нФ.
Оба конденсатора должны быть выбраны на рабочее напряжение не менее 2 кВ.
Несколько иначе выполнена рамочная антенна GW4ALG .
Она представляет собой треугольник периметром 65 метров, запитанный с верхнего угла с помощью согласующего устройства.
Нижний край треугольника расположен на высоте 1,7 метра от земли. Такая антенна удобна для выполнения жильцам верхних этажей многоэтажных домов. Согласующее устройство можно разместить на балконе или подоконнике.
Приемные антенны чаще всего выполняются в виде рамок небольших диаметров, состоящих из 5 – 20 витков многожильного или одножильного провода в полиэтиленовой изоляции.
Наиболее простая конструкция описана DF3LP
Антенна выполнена из отрезка кабеля RG213CU, длиной 7 метров.
Посредине отрезка удалена оплетка кабеля на участке длиной 1 см.
Кабель согнут в кольцо диаметром 2,2 метра, а концы кабеля введены в коробку из алюминия, в котрой также размещен и предварительный усилитель.
Емкостью Сr производится настройка антенны в резонанс на нужной частоте диапазона. Питание на усилитель подается по кабелю RG58 длиной 40 метров.
Автор обращает внимание на то, что такая антенна чересчур чувствительна к магнитным полям, создаваемым бытовыми приборами, и рекомендует вынести антенну подальше от дома.
N4YWK предложил
рамочную антенну под названием OCTOLOOP(восьмиугольная петля). Основу антенны составляет медная труба
диаметром ¾ дюйма в которой вставлен отрезок 25 парного телефонного
кабеля. Концы проводников кабеля соединяются последовательно, так, чтобы
получилась рамка состоящая из 50 витков. Длина отрезка кабеля и периметр медной
трубы примерно 36 футов(1 фут = 304,8 мм) Как и в предыдущей конструкции,
медная труба разрезана в верхней части, а ее концы внизу, соединения проводов и
предварительный усилитель помещены в экранирующую коробку.
Еще одна конструкция с использованием пластмассовой трубки представлена на рисунке.
Для этой антенны автор использовал 11 отрезков литцендрата длиной 8,3 метра и диаметром 2,5 мм. Двухметровые отрезки пластмассовой трубки соединены между собой угловыми соединителями. Вся конструкция удерживается с помощью дюралевой мачты и дюралевой распорки. 10 отрезков литцендрата соединены последовательно и получившаяся рамка подключается к устройству настройки из шести включенных параллельно конденсаторов емкостью по 150 ПФ и одного КПЕ с максимальной емкостью 500 ПФ. Очевидно настройка производилась экспериментально, автор указывает, что антенна была настроена на частоту 137 кГц при общей емкости конденсаторов примерно равной 1200 пФ.
Предварительные усилители для приема.
Как выяснили многие энтузиасты, чувствительности
промышленных приемников, даже импортного происхождения явно недостаточно для
работы в новом диапазоне.
Кроме того, аппаратура в большинстве своем не имеет высококачественных преселекторов, что также сказывается на качестве работы приемной аппаратуры.
Поэтому энтузиастами была разработана схема преселектора-предусилителя, которая чаще всего используется радиолюбителями. Эту конструкцию предложил Lyle Koehler, KØLR
Практически все элементы конструкции обозначены на схеме. Переключатель S1A – S1B позволяет отключать преселектор и использовать предусилитель отдельно.
Несколько иначе поступил GW4ALG. Для улучшения избирательности он выполнил преселектор на 2-х индуктивно связанных контурах, а усилитель только на одном полевом транзисторе, использовав для соглаования с основным приемником трансформатор в цепи стока. Автор не указывает данные катушек и предлагает использовать индуктивности от 1 до 4 миллигенри. По его мнению хорошо работают индуктивности используемые в цепях частотной коррекции бытовых магнитофонов.
Размешать катушки нужно таким образом, чтобы магнитные
потоки создаваемые одной из них наводили ЭДС в другой. Для этого катушки размещаются
соосно, подбором расстояния между их сердечниками можно регулировать связь
между ними.
Схему универсального балансного предусилителя предложил Lyle Koehler, KШLR
Особенность схемы состоит в том, что она может использоваться с рамочными антеннами с дистанционной перестройкой по частоте. Для целей перестройки используются варикапы D3 –D6, напряжение управления на которые поступает с потенциометра R10(обведен красным цветом). Рекомендации по использованию варикапов, данные автором вряд ли устроят отечественного конструктора, поэтому при повторении предусилителя придется немного поэкспериментировать, заменив варикапы обычным КПЕ, а после настройки рамочной антенны с помощью КПЕ подобрать тип и количество варикапов.
Другая схема этого же автора также использует дистанционную перестройку, но согласуется с основным приемником с помощью безтрансформаторной схемы.
Для работы с приемниками, не имеющими диапазона 137 кГц GW4ALG разработал
приставку-трансвертер. Конвертерная (приемная) часть состоит из трехконтурного преселектора, кварцованого
гетеродина на биполярном транзисторе и смесителя на двухзатворном полевом
транзисторе, осуществляющего перенос спектра на частоту 10,136 Мгц. Напряжение
с гетеродина также может использоваться и для передающей приставки
Подобную схему преобразования с переносом частоты на 4, 136 Мгц предложил Tim Brannon, KF5CQ.
Шумовые компенсаторы.
В связи с тем, что диапазон 137 кГц очень сильно зашумлен, многие радиолюбители используют шумовые компенсаторы для подавления нежелательных помех.
Принцип действия таких компенсаторов очень прост: Из сигнала, принятого основной антенной вычитается сигнал принятый вспомогательной антенной.
Если вспомогательная антенна не направлена, в
результирующем сигнале будет отсутствовать общий «шумовой фон» в месте приема.
В случае применения направленной вспомогательной антенны в результирующем
сигнале будут подавлены помехи пришедшие с одного(двух) направлений.
Одну из таких конструкций предложил GW4ALG.
С приемной «антишумовой» антенной соединен отдельный преселектор-предусилитель, уже знакомый нам. С этого устройства сигнал помехи поступает на схему вычитания, выполненную на трансформаторах. На второй вход схемы подается сигнал с основной антенны или с ее преселектора предусилителя.
Потенциометром, включенным в эмиттерную цепь выходного транзистора можно регулировать степень подавления помехи, а конденсаторами преселектора –выбирать частоту помехи. Переключателем SW1 (смена фазы сигнала помехи) находят положение при котором помеха подавляется наиболее ощутимо.
И заканчивая знакомить вас с приемными устройствами,
немного о НЧ фильтрах, используемых радиолюбителями. Применение медленного
телеграфа обусловило очень узкий спектр телеграфного сигнала в диапазоне 137
кГц. Теоретически ширина спектра такого сигнала составляет сотые доли Герц. Все
остальное в эфире становится ненужной помехой. Поэтому именно в диапазоне 137
кГц впервые стали применять узкополосные фильтры с полосой пропускания всего
30-50 Гц.
Чаще всего такие фильтры выполняются на сдвоенных или счетверенных операционных усилителях. Одну из этих схем предложил Harry Grimbergen, PA0LQ
Усовершенствованный вариант этого фильтра выполнил GW4ALG:
Переходя к разделу передающих устройств, хотелось бы отметить общий и для передатчиков и для приемников узел – VFO и синтезаторы частоты.
Два генератора мы уже встречали: кварцованый генератор в конвертере и кварцованый генератор с делителем в приемнике прямого преобразования.
Генератор с плавной перестройкой частоты предложил GW4ALG:
Интересную схему генератора для передающего устройства разработал DJ1ZB, а модифицировал DF3LP.
В этой схеме необходимая частота получается путем
вычитания частот двух кварцованых генераторов, один из которых может
перестраиваться в пределах 2-3 кГц. В результате получившимся VFO перекрывается весь участок 135,7
– 137,8 кГц. Третий каскад является одновременно управляемым усилитеолем, на
который подается сигнал манипуляции. Выходной каскад служит для согласования с
оконечным усилителем.
Синтезаторы частоты.
Синтезатор частоты на доступной в России элементной базе уже опубликован на СКР. В оригинале статьи не было отмечено, что при необходимости получить парафазный выходной сигнал можно снимать сигнал не с последнего делителя, а с вывода 11 микросхемы и затем «доделить» его еще раз на 2 с помощью триггера, имеющего парафазные выходы. Это может пригодиться и в смесителях и в усилителях мощности, о чем будет рассказано ниже.
За рубежом разработано несколько таких устройств. Один из них описан G3YXM
и приведен на рисунке.
Схема синтезатора:
Еще одну интересную схему предложил Lyle Koehler, K0LR
Его синтезатор обеспечивает работу в диапазоне 130-190 кГц с шагом 100 гц и работу в режимах BPSK и CW. Внешний вид синтезатора приведен на рисунке.
Схема синтезатора:
Размещение элементов
Чертеж проводников печатной платы.
Передающие устройства.
Ассортимент передающих устройств необычайно велик, от микромощных до киловаттников. Особенности длинных волн позволяют использовать практически весь ассортимент полупроводниковых и электровакуумных приборов.
Наибольшее применение получили и мощные полевые транзисторы, используемые обычно в блоках питания и стабилизаторах напряжения. Однако обо всем по порядку.
Для проведения местных экспериментов и настройки антенных систем предназначен маломощный передатчик Lyle Koehler, KШLR.
Частота настройки устанавливается резистором. Указанное пунктиром соединение позволяет получить модулированный по частоте с очень небольшим сдвигом сигнал.
Заметить такие изменения частоты можно с помощью компьютера и обычного программного обеспечения, используемого для PSK. При замене резистора 1 MEG на диод, можно получить двухчастотный манипулированный сигнал.
Если вам нужна еще меньшая мощность, можете просто
подключить антенну к выводам 6,8,10 и 12 микросхемы через конденсатор емкостью
0,22 мкф.
Другая конструкция этого автора также предназначена для настройки антенн.
QRP передатчик, который может быть возбудителем для более мощных каскадов разработал GW4ALG. Генератор с плавной перестройкой, который мы рассмотрели ранее, подключается к каскаду манипуляции и предварительного усиления.
Манипуляция осуществляется по входу KEY IN замыканием входа на корпус.
Выходной сигнал снимается со вторичной обмотки трансформатора и подается на следующий, выходной, каскад передатчика.
Выходные транзисторы должны обеспечивать работу с током коллектора до 600 мА.
Конструкция трансформаторов показана на рисунке.
Следующим по мощности идет усилитель того же автора, примененный им в трансвертере.
:
Усилитель обеспечивает мощность в 10 Ватт и потребляет от источника ток 1,2 А.
Усилитель конструкции G3YMC обеспечивает мощность 35 Ватт на нагрузке 50 Ом и питается от источника напряжением 24 Вольта:
Модифицированный вариант этого усилителя имеет улучшенный фильтр на
выходе и меньший уровень гармоник.
Остальные параметры усилителя остались теми же.
David Bowman предлагает использовать усилитель в несколько непривычном для радиолюбителей классе D. Данный режим применяется обычно в импульсных схемах, обеспечивая очень высокий КПД, но и вместе с тем имеющий больший коэффициент гармонических составляющих. Подавление гармоник обеспечивается в многозвенном выходном фильтре и резонансных цепях системы согласования с антенной.
Особенностью усилителя является то, что на его вход подается сигнал с удвоенной частотой т.е. 272 кГц. Этот сигнал делится на 2 триггером и затем с его парафазных выходов подается на глубоко запертые полевые транзисторы, поочередно открывая их. Этот усилитель развивает мощность до 100 Ватт на активной 50-омной нагрузке и имеет КПД -76%
Аналогичная схема была испытана мною на отечественных
транзисторах КП958 и показала отличные результаты. Мощность сигнала на нагрузке
50 Ом составляла 50 Ватт в непрерывном длительном режиме.
Второй вариант практически такой же схемы был собран на составных транзисторах КТ827. Достигнутая в последнем случае мощность составляла 70 Ватт при напряжении питания 27 Вольт.
В обоих случаях для возбуждения каскадов использовался доработанный синтезатор частоты с дополнительным триггером на выходе.
Схема выходного каскада усилителя мощности 400 Ватт, с использованием мощных полевых транзисторов STW34NB20 питается от источника напряжением 45 вольт.
И наконец среди усилителей мощности этого диапазона ламповый экземпляр, используемый все тем же GW4ALG:
Каких либо особенностей усилитель не имеет, С 2 kV на анодах, при 10 Ватт на входе легко выдает 400 Ватт, при анодном токе 350 mA.
Внешний вид аппарата приведен на фото.
Ну и наконец, кратко ознакомимся со схемами согласования и настройки антенн, используемых в этом диапазоне.
Схема измерительного моста для выяснения входного сопротивления антенн разработана SM6LKM
Трансформаторы намотаны на ферритовых кольцах, их обмотки
имеют по 18 витков тонкого провода. Т1 намотан двумя сложенными проводами.
Обмотки T2 находятся на противоположных сторонах тороида, чтобы минимизировать емкость между ними.
Соедините сигнал-генератор с портом A.
Соедините осциллограф или другой чувствительный прибор к порту B.
Соедините антенну, включая удлиняющую катушку и элементы согласования
к порту C.
Замкните выключатель S, к порту D не подключайте ничего
Корректируйте положение потенциометра R и элементы согласования антенны до тех пор, пока осциллограф не покажет минимальный уровень сигнала.
Теперь разомкните выключатель S, и измерите сопротивление R, подсоединив омметр к порту D.
Омметр покажет величину активного сопротивления антенной системы.
Согласующее устройство для рамочных антенн предложил GW4ALG:
Типичные величины емкостей для рамки периметром 60 метров:
C1; C2: 18,000 пФ; C3: 0.15 мкФ. При использовании антенны на передачу следует использовать исключительно высоковольтные конденсаторы
Катушка L1: 18 витков бифилярной намотки на сердечнике диаметром 58 мм
Тип сердечника — 3C85.
Для облегчения процесса настройки конденсатор С3 выполнен в виде набора переключаемых емкостей.
Аналогично выполнены и конденсаторы С1 и С2.
Этот же автор предложил и схему согласующего трансформатора для антенных систем и формулы для расчета:
а также измеритель степени согласования(КСВ-метр)
Наконец в недрах Интернета мне удалось обнаружить схему и данные П-контура для диапазона 137 кГц, для разных значений входных сопротивлений. Это может вам пригодиться при конструировании усилителей и антенных согласующих устройств.
В этом кратком обзоре не удалось рассмотреть и 10% того, что сделано радиолюбителями.
Для тех, кто желает более подробно ознакомится с радиолюбительскими разработками в этой области предлагаю посетить страничку ссылок
или воспользоваться кратким переводом этой странички на русский язык
Использованы ссылки со страницы
I. AНТЕННЫ
Приемная петлевая антенна для длинных волн (by DF3LP)
Вертикальная антенна с удлиняющей индуктивностью (by ON7YD)
250 — 400 µH Вариометр (by G0MRF)
Экспериментальная приемная петлевая антенна (by KШLR)
Восьмиугольная петлевая антенне (by N4YWK)
Экспериментальная вертикальная антенна на 136 kHz (by GW4ALG)
Передающая петлевая антенне (by GW4ALG)
Дистанционно управляемый тюнер (by GW4ALG)
Компактная удлиняющая катушка на феррите(by DK5PT)
Конструкция длинноволновой антенны (by W9RB)
Суперрамочная антенна для 136 кГц (by G3LDO)
Антенна для длинных волн за 10 долларов (by Bruce K. Opitz)
Дистанционная настройка антенны (by A. J. Cawthorne)
Конструкция вариометра (by IN3OTD)
Экранированная рамочная антенна (by Bruce Carter)
Предусилитель рамочной антенны (by G3NYK)
Эксперименты с вертикальной антенной (by G3NYK EI0CF)
Удлиняющая катушка-вариометр для диапазона 137 кГц (by W5JGV)
Конструкции вариометров (by W5JGV)
II. Измерения и приборы
Измеритель напряженности поля (by PA0SE)
Измеритель КСВ (by G0MRF)
Изолированный шунт (by SM6LKM)
Источник опорного сигнала (by ON7YD)
Измерение напряженности поля на 136 кГц (by SM6PXJ)
Переносной анализатор длинноволновых антенн (by K0LR)
Mодификация анализатора антенн МFJ-259 (by WB6VKH)
Измеритель КСВ (by GW4ALG)
Простой мост полных сопротивлений для длинных волн (by DF8ZR)
Измерение потерь в заземлении для длинных волн (by G3NYK and EI0CF)
III. ПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА
Приемный предусилитель (by K0LR)
Длинноволновый конвертер (by DF3LP)
Пассивный конвертер (by SM6LKM)
Преселектор-предусилитель для 136 кГц (by G3YXM)
Предусилитель для рамочных антенн на 136 кГц. (by G3YXM)
Преселектор для 136 кГц (by DL4YHF)
Высокоэффективный длинноволновый конвертер (by KF5CQ)
Универсальный длинноволновый предусилитель (by KШLR)
Преселектор с минимальным затуханием (by CT1DRP)
Интегрированный длинноволновый предусилитель (by KA2QPG)
«Как я дал новые уши моему TS-950SDX» (by I2PHD)
Электромеханический приемник для длинных волн (by M0BMU)
Оптимальный длинно волновый приемник (by DF8ZR)
Преселектор и усилитель на 136 кГц (by IK2PII)
Приемник прямого преобразования на 136 кГц (by IK2PII)
IV. ПЕРЕДАТЧИКИ и УСИЛИТЕЛИ
Усилитель класса D (by G3YXM)
Линейный усилитель мощностью 1 киловатт (by G0MRF)
AУсилитель класса D мощностью 100 ват при напряжении 12,6 В (by G0MRF)
Простой усилитель мощностью 1 Ватт (by K0LR)
Конструкция усилителя класса Е (by WD5CVG)
Передатчик мощностью 50 Ватт (by DF3LP)
PIC контроллер для радиомяка CW/BPSK (by SM6LKM)
Длинноволновый трансвертер (by AA1A)
Одноплатный передатчик мощностью 300 Ватт (by G0MRF)
Блок питания в ключевом режиме для передатчиков (by G3YXM)
Трансвертер на 136 кГц (by GW4ALG)
Усилитель мощности на 400 Ватт на лампах типа 572B (by GW4ALG)
Цифровой амплитудный модулятор (by W9QQ)
Цифровой линейный усилитель (by W9QQ)
BPSK модулятор (by M0BMU)
Усилитель мощности на 600 Ватт (by G4JNT)
«Марафон-5» Усилитель малой мощности для 136 кГц (by GW4ALG)
Передатчик мощностью 200 Ватт (by IK2PII)
Полный усилитель мощностью 5 Ватт для 136 kHz (by OM2TW)
Разработка усилителя класа E (by G3NYK, GW4HXO and EI0CF)
Модуль передатчика (by G3NYK)
Тестовый передатчик (by K0LR)
Передатчик с встроенным телеграфным манипулятором (by K0LR)
V. ГЕНЕРАТОРЫ И СИНТЕЗАТОРЫ
Цифровой VFO (by SM6LKM)
Программное обеспечение для цифрового VFO для 137 кГц (by DK5PT)
Простой дискретный цифровой VFO для 136 кГц (by OK1DX)
Смеситель VXO (by G3NYK)
136 kHz передатчик VXO (by IK2PII)
VI. ФИЛЬТРЫ И ПОДАВИТЕЛИ ПОМЕХ
НЧ фильтр с полосой 30 Гц и подавитель шума (by PA0LQ)
Синхронный подавитель шумов (by KA5QEP)
Уменьшение шумов на входе длинноволновых приемников (by WA4GHK)
Подавитель шумов для 136 кГц (by GW4ALG)
Простой компенсатор помех на 136 кГц для защиты от сигналов системы LORAN (by G3GRO)
VII. ДРУГОЕ
Оценка неизвестных ферритовых тороидов (by G3NYK)
НЧ согласующий фильтр (by G3NYK)
Векторный анализ фазы сигнала (by M0BMU)
Дальних вам связей!
Н.Филенко (UA9XBI), Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
НЧ 136 кГц | Щелкните ↓ | голосов ↓ | Флаг ↓ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Диапазон 136 кГц единственный диапазон, который вы можете услышать сразу все, OK117FIG
3. Этапы проектирования3.1. Измерение проницаемости тороидаНамотайте тороид на несколько оборотов, используйте любые изолированным проводом и, в соответствии с таблицей 1 , измерьте индуктивность с помощью подходящего инструмента. Затем с помощью программы TOROID (TNX G4FGQ, R.J. Эдвардс), введите механические размеры, попробуйте некоторые значения проницаемости. и найдите значение µ, которое дает расчетную индуктивность, близкую к измеренный (если вы перфекционист, сделайте какую-нибудь форму регрессии). В в моем случае µ = 180 привел к значениям, указанным в третьем линия из таблица 1 .
3.2. Расчет выходного каскада
Pout был рассчитан для оценки эффективности 80%. Zout был рассчитан с использованием справочника ARRL. упрощенный формула: Zout = Vdc 2 / 2Pout (1)Полная формула должна учитывать падение напряжения на МОП-транзисторе: Zout = (Vdc — V DS (вкл.) ) 2 / 2Pout (2) Если ты при разработке двухтактной ступени можно применить следующую формулу: (TNX G0MRF, Дэвид Боуман) Zout (сток в сток) = 2 (Vdc — V DS (вкл.) ) 2 / Надутый (2bis) Справочник ARRL предполагает, что нерезонансный ВЧ трансформатор должен иметь индуктивный реактивное сопротивление (X L ), по крайней мере, в 4 раза больше импеданса.я решил используйте X L = , в 6 раз превышающее импеданс. На основании предыдущего опыта я решил для гипотезы столбца 5, поэтому для первичной обмотки: Z = 4,1 Ом и L = 28,8 мкГн Из стол 1 первичная обмотка должна иметь 10 витков (28,3 мкГн). Вторичная обмотка должна соответствовать антенне импеданс, в моем случае около 50 Ом. |