РЕВЕРСИВНЫЙ ШИРОКОПОЛОСНЫЙ КАСКАД
Владислав АРТЕМЕНКО (UT5UDJ)
В предлагаемой статье рассмотрена конструкция реверсивного каскада на широкополосных ВЧ усилителях, имеющих одинаковое значение коэффициента передачи в обоих направлениях прохождения сигнала. Он может быть установлен в радиолюбительский трансивер между первым смесителем и фильтром основной селекции (ФОС).
Реверсивный каскад состоит из двух нереверсивных усилителей на транзисторах VT1 и VT2 (рис. 1), каждый из них работает только для своего направления прохождения сигнала. Например, при работе усилителя на VT1 (на его порт питания С подано напряжение +12 В) усиление ВЧ сигналов происходит в направлении от порта А к порту В.
Puc.1
Усилители выполнены по схеме с общей базой и отрицательной обратной связью на нешумящих реактивных элементах (так называемая обратная связь типа X), которая позволяет обеспечить оптимальный динамический диапазон и высокую чувствительность [1]. Усилители данного типа, при коэффициентах усиления 4,5...9,5 дБ, практически не склонны к самовозбуждению даже при подключении к портам А и В нагрузок (узлов трансивера) с активным сопротивлением, значительно отличающемся от 50 Ом, и наличии большой реактивной составляющей.
Между собой усилители соединены короткими отрезками коаксиального кабеля. Чтобы исключить влияние неработающего в данный момент усилителя (например, на VT2) на работающий (на VT1) и тем самым устранить возможность самовозбуждения реверсивного каскада в целом в схеме, установлены ключевые диоды VD3VD4 и VD7VD8.
Цепочкой из диодов VD1VD2 и резистора R2 задается ток покоя транзистора VT1, а цепочкой VD5VD6 и резистором R6 - ток покоя VT2. Резисторы R1, R3, R5, R7 и дроссели L2, L4 - антипаразитные, но при слишком большой их индуктивности происходит завал АЧХ в области ВЧ.
Присоединение узлов трансивера к портам А и В также должно быть выполнено короткими отрезками кабеля.
Конструктивно реверсивный каскад выполнен на двух печатных платах (каждый усилитель отдельно) из односторонне фольгированного стеклотекстолита. Следует предусмотреть максимально возможную площадь дорожки общего провода.
К каждой плате усилителя по всему периметру припаяна полоска-экран из луженой жести шириной 20 мм, симметрично выступающая своими краями над верхней и нижней поверхностями платы.
В усилителях применены широко распространенные радиодетали: резисторы - МЛТ-0,25, конденсаторы - КМ, К10-17. Диоды КД522А можно заменить на любые кремниевые.
Дроссели L1 и L4 намотаны проводом ПЭВ-2 0,2 в один слой виток к витку, до заполнения, на кольцевых ферритовых магнитопроводах проницаемостью 1000-2000НМ типоразмера К10х6х4 мм. Их индуктивность должна быть в пределах 100...220 мкГн.
Дроссели L2 и L3 намотаны на кольцевых ферритовых магнитопроводах проницаемостью 1000НМ типоразмера К7х4х2 мм. Их обмотки содержат по два витка провода ПЭВ-2 0,25. Дроссели монтируют непосредственно на выводах транзисторов.
Трансформаторы Т1 и Т2 намотаны проводом ПЭВ-2 0,25 на кольцевых ферритовых магнитопроводах М2000НМ-А типоразмера К16х10х4,5 мм. Обмотки I и II трансформатора содержат по 10 витков, а обмотка III - 2 витка. Чтобы не повредить изоляцию провода, перед намоткой трансформаторов, у магнитопроводов с помощью абразивного камня спиливаем (заваливаем) острые края снаружи и внутри.
Далее, скрутив между собой в "витую пару" два отрезка провода с расчетом 3...4 скрутки на один сантиметр, наматываем равномерно по окружности кольца 10 витков. Это будут обмотки I и II трансформаторов.
Для добавления обмотки III сматываем два витка "витой пары" с любой стороны кольца и обвиваем смотанную часть третьим проводом того же диаметра и в том же направлении. При этом делаем два оборота провода обмотки III на сантиметр "витой пары". Далее восстанавливаем полную обмотку трансформатора. Устанавливая трансформаторы на платы усилителей, остается только распустить выводы обмоток и правильно сфазировать их при распайке.
Общее требование при монтаже усилителей - выводы радиоэлементов должны иметь минимальную длину.
Транзисторы VT1 и VT2 имеют тепло-отводы площадью около 50 см2.
Собранные усилители настраиваем отдельно по следующей методике (рассмотрим на примере усилителя на VT1). На плате отпаиваем один из выводов конденсатора С2, а обмотки дросселей и трансформаторов замыкаем проволочными перемычками. Подаем напряжение питания +12 В на порт С. Подбирая резистор R2, устанавливаем ток через транзистор VT1 величиной 45...50 мА. Через 10 мин с момента подачи напряжения повторно контролируем этот параметр и при необходимости корректируем. Отключаем напряжение питания. Снимаем перемычки с индуктивностей и впаиваем С2.
Вновь подаем питание. Убеждаемся в отсутствии самовозбуждения усилителя по отсутствию прироста потребляемого тока. Самовозбуждение не должно возникать как при наличии нагрузочных сопротивлений по входу и выходу, так и при их отсутствии. В противном случае следует несколько увеличить число витков дросселя L2 и/или уменьшить сопротивления резисторов R1 и R3. На практике чаще всего самовозбуждение возникает при ошибочной фазировке обмоток трансформатора.
К порту А подключаем ГСС с Rвых„=50 Ом, а к порту В - ВЧ вольтметр с Rвх=50 Ом. Снимаем АЧХ усилителя. Затем, наоборот, к порту В подключаем ГСС, а к порту А - ВЧ вольтметр.
Характеристики усилителей в обоих направлениях и между собой должны быть по возможности идентичны. Закончив настройку, спаивают вместе экранированные платы усилителей. Их входы и выходы соединяют между собой отрезками коаксиального кабеля согласно рис. 1 и внешними цепями (узлами трансивера).
АЧХ авторского варианта усилителей показана в верхней части рис. 2. В нижней части показаны две кривые. Одна из них Ку (обр.) показыва ет коэффициент затухания, вносимый усилителем при отсутствии напряжения питания (т. е. его можно использовать и как аттенюатор), вторая Ку, (разв.) - коэффициент развязки между портами в зависимости от частоты.
Puc.2
В "реальных" трансиверах в режиме приема усиление каскада желательно иметь большее, чем в режиме передачи, так как при передаче сигнал формируется на более высоких уровнях. Схема данного реверсивного каскада позволяет реализовать необходимые коэффициенты усиления для различных направлений прохождения сигнала подбором лишь числа витков обмотки ООС (III) соответствующего трансформатора.
ЛИТЕРАТУРА
1. Рэд. Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике. - М.: Мир, 1990, с. 58-71.
2. Измерение КСВ на коротких волнах. - "Радиоежегодник". - М.: ДОСААФ, 1983, с. 73-79.
Радио, 2002 г., № 1, с.66-67.