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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Hybrider linearer Leistungsverstärker. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Zivile Funkkommunikation Bei Kurzwellen-Transceivern enthält der Sendepfad üblicherweise einen leistungsstarken Endverstärker mit Vakuumröhre und einen Vorverstärker mit Transistoren. In diesem Fall werden zur Anpassung des Vorverstärkers an den Endverstärker Resonanzkreise verwendet. Ähnliche Schaltungen sind zwischen dem Vorverstärker und dem letzten Mischer des Sendepfads enthalten. Dieses Design des Transceiver-Übertragungspfads kann nicht als optimal angesehen werden. Die Verwendung von zwei umschaltbaren Resonanzkreisen am Ein- und Ausgang des Vorverstärkers kompliziert die Vorrichtung. Darüber hinaus kann die Einbeziehung des Kollektors eines leistungsstarken Transistors in den Resonanzkreis aufgrund der großen Nichtlinearität der Kapazität des Kollektorübergangs des Transistors zum Auftreten nichtlinearer Verzerrungen führen. Die Abbildung zeigt ein Diagramm eines Hybrid-Leistungsverstärkers, dessen Ausgangsstufe eine Kaskodenschaltung eines Bipolartransistors VT4, der in einer gemeinsamen Emitterschaltung angeschlossen ist, und einer VL1-Lampe, die in einer gemeinsamen Netzschaltung angeschlossen ist, verwendet.
Dieses Design ermöglichte nicht nur eine gute Anpassung der niedrigen Ausgangsimpedanz eines leistungsstarken Transistors an den Eingang der Lampe, sondern sorgte auch für eine außergewöhnliche Linearität des Amplituden-Frequenzgangs der Kaskade. Ein weiterer wichtiger Vorteil besteht darin, dass drei Elektroden in der Lampe „geerdet“ waren – das erste und das zweite Gitter sowie strahlformende Platten. Die Durchsatzleistung der Lampe wurde vernachlässigbar klein, so dass eine Neutralisierung nicht erforderlich war. Um den Eingangswiderstand der Endstufe zu erhöhen, ist an ihrem Eingang ein Emitterfolger des Transistors VT3 angeschlossen. Da der Emitter dieses Transistors direkt mit der Basis des Transistors VT4 verbunden ist, kann der Ruhestrom der Ausgangsstufe durch den an den Basiskreis von VT20 angeschlossenen Trimmwiderstand R3 angepasst werden. Um die Linearität und Temperaturstabilität des Verstärkers zu erhöhen, wird die Kaskodenstufe durch zwei parallel geschaltete Widerstände R23 und R25 seriell gegengekoppelt. Mit einem Ruhestrom von 25 mA, einer Anodenspannung von 600 V und einer Signalleistung am Eingang des Emitterfolgers von 8...10 mW liefert der Verstärker auf allen HF-Bändern eine Leistung von mindestens 130 W. In diesem Fall beträgt der konstante Anteil des Anodenstroms 330 mA. Die Intermodulationsverzerrung dritter und fünfter Ordnung beträgt bei einer Ausgangsleistung von 140 W nicht mehr als -37 dB. Der Verstärker schützt den VT4-Transistor vor Durchschlag bei Lampenstörungen sowie bei transienten Vorgängen beim Aufwärmen. Dazu ist der Kollektor des Transistors VT4 über die Dioden VD2, VD3 mit einer Zenerdiode VD4 mit einer Stabilisierungsspannung von 50 V verbunden. Im Normalbetrieb des Verstärkers sind die Dioden VD2, VD3 geschlossen, da die Spannung an der Kollektor VT4 überschreitet nicht 35 V. Wenn die Momentanspannung am Kollektor aus irgendeinem Grund 50 V überschreitet, öffnen die Dioden VD2, VD3 und werden durch den niedrigen Differenzwiderstand der Zenerdiode VD4 überbrückt. Die Eingangsimpedanz der Kaskodenstufe (vom Eingang des Emitterfolgers) ist praktisch aktiv, hängt wenig von der Frequenz ab und liegt nahe bei 400 Ohm. Um eine Ausgangsleistung von 130 W zu erhalten, reicht ein HF-Signal von 1,8 V am Eingang des Emitterfolgers aus, ein solcher Pegel kann durchaus von einem Transistormischer bereitgestellt werden. (Wenn im Transceiver der letzte Mischer des Sendepfads auf Dioden ausgeführt ist, überschreitet die Leistung des HF-Signals am Ausgang des Mischers in der Regel 0,05 ... 0,1 mW nicht). Um die Verstärkung zu erhöhen, ist am Eingang des Emitterfolgers ein zweistufiger Breitbandverstärker mit den Transistoren VT1 und VT2 enthalten. Die Eingangsimpedanz des Verstärkers beträgt etwa 200 Ohm, was gut mit der Ausgangsimpedanz herkömmlicher Diodenmischer übereinstimmt. Die Verstärkung im Frequenzbereich 1...30 MHz ist nahezu konstant und beträgt 26 dB. Um eine Ausgangsleistung von 130 W zu erhalten, reicht es aus, ein Signal mit einer Leistung von 0,05 mW an den Eingang des Vorverstärkers anzulegen, d. h. der Verstärker kann direkt am Ausgang des Diodenmischers des Senders eingeschaltet werden Pfad des HF-Transceivers. Wenn am Eingang kein HF-Signal anliegt, verbraucht der Verstärker einen Strom von etwa 40 mA von einer +15-V-Quelle und 25 mA von einer +600-V-Quelle. Daher ist es vorteilhaft, den Verstärker im Empfangsmodus „zu schließen“. Zu diesem Zweck sind die Ausgänge der Wechselrichter D1–DD3 mit den Leistungskreisen der Basen von drei Transistoren VT1.1–VT1.3 verbunden. Im Empfangsmodus liegt an ihren Eingängen die logische 1. In diesem Fall ist das Potenzial an den Ausgängen der Inverter kleiner als die Öffnungsspannung der Siliziumtransistoren, wodurch alle Verstärkerstufen geschlossen sind. Im Sendemodus liegt ein niedriger Logikpegel an den Eingängen des Wechselrichters. Das Potential an den Ausgängen der Elemente DD1.1-DD1.3 wird hoch und der Verstärker öffnet. Der Ersatzwiderstand der Ausgangsstufe des Verstärkers beträgt etwa 900 Ohm. Die berechneten Werte der reaktiven Elemente der P-Schleife zur Anpassung des Verstärkers an die Antenne sind in der Tabelle angegeben. Der Wert der Elemente der P-Schleife
Der Passwert der zulässigen Verlustleistung an der Anode der 6P45S-Lampe beträgt 35 Watt. Bei diesem Verstärker werden bei einem Anodenstrom von 330 mA etwa 70 Watt Leistung an der Anode der Lampe dissipiert. Dies verringert jedoch die Zuverlässigkeit der Lampe nicht wesentlich, da die Verlustleistung nur an den Spitzen der SSB-Signalhüllkurve oder während Telegrafenbursts 70 W erreicht. Die durchschnittliche Verlustleistung überschreitet normalerweise nicht den zulässigen Wert. Strukturell sind die 6P45S-Lampe und die Elemente der passenden P-Schaltung in einem abgeschirmten Fach untergebracht, dessen Rückschlüsse über KTP-Durchgangskondensatoren erfolgen. Um die Lampenkühlung zu verbessern, sollten die obere und untere Abdeckung perforiert sein. Zu beachten ist, dass die Lampe bei horizontaler Positionierung besser kühlt. Die Transistoren VT1 und VT3 sind in unmittelbarer Nähe des Lampenpanels platziert und am Gehäuse montiert, um eine gute Wärmeableitung zu gewährleisten. Die restlichen Elemente des Verstärkers können auf den Transceiver-Leiterplatten platziert werden. Der L6-Induktor besteht aus einem zylindrischen dielektrischen Rahmen mit einem Durchmesser von 14 mm und enthält 270 Windungen PEV 0,33-Draht, Windung um Windung gewickelt. Die Drossel L7 enthält 3 Windungen des Drahtes PEV 0,11, platziert am Widerstand R21. Bei korrekter Installation ist keine Anpassung des Verstärkers erforderlich; die einzige erforderliche Anpassung ist die Einstellung des Ruhestroms der Endstufe mithilfe des Trimmwiderstands R20. Veröffentlichung: cxem.net
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