Складання потужності на УКХ
Складання потужності на УКХ.
Використовуючи гібридні кільцеві суматори, можна складати потужності двох ідентичних підсилювачів.
Наприклад, такий підсилювач, як преподобний RIW на діапазон 144 МГц, зібраний на двох лампах 4СХ250. Два таких однакових підсилювача можна увімкнути разом для отримання вихідної потужності близько 1500 Вт. Напівпровідникові підсилювачі (ці "цеглини") можна також комбінувати, що додасть 3 дБ потужності.
Ціна збільшення потужності Вас цілком задовольнить. Всього, приблизно за 25 "баксів" (у нових цінах) можна спорудити цілу комбінацію з гібридних кілець (для підсумовування потужності). Другий RIW може бути придбаний разом із блоком живлення за ціною, що становить половину вартості лампи 8877 (багата країна, однак!).
Я комбінував пару підсилювачів ARCOS з лампами DX -393 A фірми Amperex (8930 фірми Eimac ). Вихідна потужність у комбінованому включенні склала 1500 Вт (ніж дозволені нам 5 Вт гірше?!).
А тепер небагато теорії. Схемотехніка частото-залежних гібридних кілець (комбінованих суматорів) не нова, нею користуються вже багато років. Для незнайомих з основами предмета нашої розмови дозвольте вникнути в деталі:
Кільце складається з шести електричних чвертей довжин хвиль, як показано на кресленні. Сигнал, що надходить з порту А, ділиться на рівні між портами В і С. На порті D потужність дорівнює нулю. Поворот фази порту B становить -90 градусів, на порті З -270 градусів. Потужність, що приходить до порту D з порту А через порт С повернена по фазі вже на -360 градусів щодо порту А. Потужність, що приходить у порт D з порту А через порт, повернена по фазі всього на -180 градусів щодо порту А. В в результаті ці сигнали взаємно знищуються.
Сигнал у вихідне кільценадходить на порт А та порт D . Сигнал, що надходить на порт А і приходить на порт D через порт В приходить у протифазі з сигналом, що проходить від порту А до порту D через порт С. В результаті, сигнали двох підсилювачів взаємно розв'язані. Потужність сигналу в порту складається через подачі сигналів у вхідному кільці в протифазі. Перевага даного методу полягає в тому, що обидва вхідні порти вихідного кільця взаємно незалежні один від одного і не впливають один на одного, згорить один підсилювач, але інший не постраждає.
У разі розімкнутого вхідного порту вихідного кільця, половина вихідної потужності розгойдування піде на вихідний порт С, інша половина буде послана на порт В. З цієї причини вихідне навантаження контуру повинно бути в змозі розсіяти 50% потужності другого підсилювача, що підключається. Це означає: якщо Ви підключаєте два підсилювачі з вихідною потужністю 500 Вт кожен у комбінацію, то потужність резистора навантаження має становити не менше 250 Вт. До порту D вхідного контуру має бути підключене навантаження, яке могло б розсіювати 50% потужності, що підводиться до контуру.
Контур, як такий, виконаний з 75-омної лінії. Кожен чвертьхвильовий відрізок, з'єднаний з іншим, узгоджений під опір 50 Ом, так само, як це робиться зазвичай при трансформації імпедансу у двосторонньому дільнику потужності.
Фізична довжина ліній може бути вирахована з використанням даних по діелектричній постійній діелектриці. Довжини ліній для кожного діапазону зведені в таблицю (при розрахунку застосовувалася діелектрична постійна дорівнює 0,66).
Для потужностей, що не перевищують 100 Вт для вхідного контуру (кільця), можна застосувати кабель RG 58 U . Контур може бути поміщений у металеву екрануючу коробку з використаннямз'єднувачів типу BNC. Важливо чітко виконати з'єднання загального дроту з шасі. Обплетення відрізків кабелів повинні доходити, наскільки це можливо, до кінця ліній і до з'єднувачів (не повинні бути зсунуті).
Слід також попередити Вас від спокуси застосувати різноманітні з'єднувачі Т-ланки тощо, оскільки імпеданси з'єднувачів виходять непередбачуваними (та ще при непрофесійному закладенні кабелів у них), неможливо також визначити коефіцієнт укорочення комбінації з'єднувач - кабель. У умовах хороше узгодження, особливо, на діапазоні 432 МГц, отримати, зазвичай, не вдається.
До конструкції вихідного контуру слід віднестися з особливою увагою, тут "гулятимуть" потужності близько 1500 Вт. Незважаючи на те, чи припускаєте Ви використовувати РА в безперервному або уривчастому режимах, можна застосувати кабель RG 11 U, але конструкцію слід здійснювати з особливою ретельністю.
Для підключення до підсилювачів та навантаження слід використовувати "хвостики" з кабелю RG 8 U, що дозволяють зробити більш технологічні кільця з більш товстого кабелю. Така технологія зменшує втрати та дозволяє працювати з великими потужностями.
Щоб додати повторювані відрізки кабелю в ¼ і ¾ довжини хвилі до "хвостикам" з кабелю RG 8 U, потрібно трохи подумати, як це краще зробити. Проблема може бути вирішена застосуванням Т-ланок з'єднувачів, виконаних із мідної водопровідної труби. У ¼ дюймових переходів - відповідний внутрішній діаметр. Контур (кільце), таким чином, може бути приєднано до підсилювачів, антени, навантаження з мінімальними втратами. Особливо це важливо на частотах діапазону 432 МГц та вище.
Почніть виготовляти пристрій відрізанням трьох шматків кабелю RG 11 U за розмірами А та одного – за розмірами В. При відрізанні кабелюнамагайтеся, щоб жилки внутрішнього провідника не розходилися (були разом).
Видаліть 3/16 дюйма (1 дюйм дорівнює 25,2 мм) верхньої захисної оболонки кабелю, його обплетення та діелектрика з кожної сторони кожного відрізка. Ще видаліть 1/2 дюйма зовнішньої оболонки. Виберіть відповідну довжину для "хвостиків" з кабелю RG 8 U і відріжте 4 однакових шматка. На 432 МГц це має бути трохи більше 18 дюймів. Підготуйте один кінець відрізків як описано вище для RG 11 U, на інший кінець відрізків пристосуйте штекери з'єднувачів.
Відріжте 12 шматочків довжиною 1/2 дюйма від тонкостінної латунної трубки діаметром 9/32 дюйма. Акуратно введіть відрізки трубки між обплетенням і діелектриком кабелю, розправте обплетення поверх трубок і припаяйте обплетення до них. Щоб не розплавити діелектрик, застосовуйте малопотужний паяльник (легкоплавкий припій, що відповідає флюсу, краще також попередньо зачистити і пролудити трубки та оплетку). Використання надлишкової кількості припою запобігає сповзанню кабелю трубчасту Т-ланку, виконану з водопровідної мідної труби. Просвердліть ¼ та 5/16 дюйма отвори для доступу у верхній частині Т-подібної ланки з'єднання. Ретельно приберіть на отворах задирки. Вставте два відрізки кабелю RG 11 U сегмента кільця та “хвостик” з кабелю RG 8 U у трубки Т-ланки так, щоб усі три центральні провідники відрізків кабелів зійшлися в одній точці в центрі Т-з'єднувача. Використовуйте природну кривизну кабелю (не докладайте зусиль для того, щоб перегнути кабель по-новому), щоб сформувати кільце. Для підтримування всього вузла при монтажі використовуйте будь-який затискач, інший пристрій. Прогрійте “тіло” Т-подібного з'єднувача, з тією метою, щоб припій затік всередину трубок, припаявши таким чином оплетки кабелів всередині (температурний режим слідвибирати обережно, інакше можна розплавити ізолятор кабелю, змістити відносно центру або замкнути на обплетення його центральний провідник; припій слід вибирати з мінімальною температурою плавлення (аж до сплаву Розі); трубки Т-з'єднувача слід з країв попередньо пролудити і зсередини -UA 9 LAQ). Латунні трубки, вставлені між оплетками та ізоляторами відрізків кабелів (див. вище), виступаючи за межі Т-подібного з'єднувача, будуть перешкоджати згинання відрізків кабелів у місцях пайок. Через технологічний отвір (див. вище) всі (три) внутрішні провідники відрізків кабелів спаюють всередині Т-ланки разом. Всі з'єднання закриваються за допомогою термозбіжних трубок (ТТ). (Наприклад, одягнувши ТТ на відрізок кабелю, простягаємо її і одягаємо на один з кінців Т-подібного з'єднувача. При подальшому нагріванні ТТ стискається, щільно охоплюючи зовнішню оболонку кабелю та з'єднувач, чим забезпечується герметичність з'єднання та додаткова стійкість вигину-UA 9 LAQ ). За вищеописаною технологією закладаються всі відрізки кабелів у кільці. Після закінчення робіт слід перевірити все з'єднання в кільці на розрив і коротке замикання, щоб виключити втрату часу в майбутньому – кільце має бути справним.
Кожне кільце має бути перевірено на симетрію поділу потужності. Це слід робити на зниженій потужності. Поділ потужності між портами В і С має бути однаковим з невеликими втратами (невеликим незначним загасанням у схемі пристрою). Тепер з'єднайте обручки разом без підсилювачів. Загальні втрати комбінованого пристрою, і в цьому випадку повинні бути незначними. Нарешті, перевірте потужність порту D кожного кільця – тут потужність має бути придушена більш як 23 дБ. Якщо Ви маєте генераторчастоти, що коливається (ГКЧ), то можете перевірити симетрію та ізоляцію “гібрида”, подаючи сигнал на порт А і знімаючи його для контролю з порту D . На розрахунковій частоті (і тільки на ній!) ГКЧ сигнал буде пригнічений приблизно на 27 дБ. Множинні провали на характеристиці кільця свідчать про відсутність симетрії. Ретельніше виміряйте відрізки кабелів! Для порівняння ізоляція у вхідного комбайнера, виконаного з кабелю RG 59, на частотах 400 ... 440 МГц краще, ніж 27 дБ і погіршується до 26 дБ на 450 МГц. У вихідного кільця такі параметри.
При остаточному підключенні кілець до підсилювачів пам'ятайте, що всі коаксіальні сполучні лінії (кабелі) між підсилювачами та вхідними та вихідними кільцями повинні мати однакову довжину. Це робить однаковими вхідну та вихідну схеми (слід подбати, напевно, і про “ізоляцію” “однакових вхідних та вихідних ланцюгів” один від одного, щоб уникнути самозбудження підсилювачів за схемою “налаштований вхід - налаштований вихід” на частоті налаштування кілець –UA 9 LAQ ). У деяких РА вбудований невеликий шматок кабелю, від РЧ гнізда з'єднувача до, власне, ланцюга сітки, що управляє, лампи РА. Його необхідно враховувати, особливо, це стосується саморобних конструкцій РА, де довжина цього відрізка кабелю може виявитися будь-якою (якщо потрібна симетрія, то симетрія повинна бути у всьому: підсилювачі повинні бути суворо ідентичні–UA 9 LAQ). В принципі, це не проблема: різну довжину згаданих внутрішніх відрізків кабелю можна компенсувати подовженням або укороченням з'єднувальних кабелів. Отже, всі перевірки здійснено. Вам залишилося тільки зробити остаточні з'єднання підсилювачів з кільцями (суматорами потужності - "комбайнерами"), які використовуються для складання потужності двох ідентичних підсилювачів і можна виходити в ефір.
Можливо застосувати для складання потужності відрізки ліній з повітряною ізоляцією через їх більшу ефективність та стійкість до пошкоджень. З початку експлуатації вихідного кільця (вхідне працює за меншої потужності, тому надійніше –UA 9 LAQ) минуло вже вісім місяців. При цьому проведено понад 200 зв'язків із відображенням від нашого природного супутника – Місяця (EME QSO). Після тривалої роботи трохи нагрівається вихідний порт, але це не катастрофічно (мабуть, десь присутня (або з'являється при роботі) асиметрія або КСВ досить високий -UA 9 LAQ). Всі інші з'єднання (порти) холодні. Схемотехніка, наведена тут, має на увазі підключення антени з вхідним опором в 50 Ом, якого слід домагатися якнайточніше (КСВ якомога ближче до 1 : 1).
SSB і CW сигнали не встигають нагрівати пристрій, звичайно, якщо Ви не натиснете на ключ і чекатимете, що станеться. Налаштування пропоную виконувати, подаючи серію точок зі швидкістю 40 зн/хв.