усиления (АРУ). Переменными резисторами R1 и R4 устанавливается необходимый порог срабатывания регулировки.

useo Т гт

~r - IN 1 [И I-гг-

п I0 Й«Й?1й ffl нэп

-Г* /г*

/,7 Ж

Рис. 5.13. Слема датчика падающего и отраженного сигналов с использованием трансформатора тока (Вход 1 - от фильтра усилителя; Выход 1 - к согласующему устройству; Выход 2 - к УПТ АРУ)

о-f t {-ZLZl-l-i-i-\\--о

Рис. 5.14. Схема датчика падающего и отраженного сигналов на основе резистивного моста (Вход 1 - от фильтра усилителя: Выход 1 - к согласующему устройству; Выход 2 - к УПТ АРУ)

На рис. 5.14 показана схема более простого датчика, регистрирую-щего изменения нагрузки, начиная с определенного предела [76]. Его основу составляет сбалансированный мост из резисторов Rl - R3 и сопротивления нагрузки (включаемого через согласующее устрой ство); в одну диагональ моста включен выход усилителя (через фильтр), а в другую - промежуток эмиттер - база транзистора VT1 и резистор R4. Конденсатор СЗ необходим в этом устройстве для предотвращения пробоя транзистора при превышении амплитудой сигнала напряжения питания датчика.

При использовании таких датчиков особое внимание следует обращать на необходимость их слабой связи с каналом передачи сигнала. При несоблюдении этого требования за счет нелинейных элементов датчика возрастают нежелательные колебания. Часто именно по этой причине уровень гармоник не удается ослабить ниже минус 70 - 80 дБ.

Среди других датчиков следует отметить датчик тока потребления. Его основу, как правило, составляет включаемый в цепь питания резистор, по падению напряжения на котором устанавливает ся порог регулирования; по достижении порога регулирующий элемент цепи АРУ снижает уровень входного сигнала, обеспечивая работу усилителя без превышения потребляемой от источника питания мощности.

ш nffits выходе

Рис. 5.15. Схема датчика потребляемого тока (Выход 1 АРУ; Выход 1 - от источника питания)

к зажимам питания усилителя; Выход 2 - к УПТ

Схема такого датчика, примененного в усилителе выходной мощности 15 Вт диапазона 2 - 30 МГц,

показана на рис. 5. 15. Работает датчик следующим образом. С повышением тока через резисторы R2, R3 возрастает ток транзистора У2, и увеличившееся на пряжение на резисторе R5 через резистор R7 и диод VD1 поступает в цепь авторегулировки. Транзистор У1 в диодном включении и стабилитрон VD2 здесь необходимы для обеспечения стабильной работы датчика в условиях меняющихся температуры окружающей среды и напряжения питания.

Of

Рис 5.16. Схема датчика остаточного напряжения и устройства стабилизации режима предоконечного каскада (Вход У - смешение предоконечного каскада; Выход 1, 2-к коллекторам транзисторов выходного каскада усилителя; Выход 3 - к УПТ АРУ)

В линейных усилителях часто используется датчик остаточного напряжения на коллекторах транзисторов выходного каскада. С его помощью снижается уровень сигнала, как только режим работы достигает границы области недонапряженного режима, при переходе через которую начинают резко расти нелинейные искажения. Схема этого датчика вместе со схемой источника смещения транзисторов предоконечного каскада усилителя с выходной мощностью 15 Вт диапазона 2 - 30 МГц приведена на рис. 5.16. Работа устройства заключается в следующем. При уменьшении остаточного напряжения на коллекторах транзисторов выходного каскада ниже напряжения открывания любого из обратносмещенных диодов VD3 VD4 Диод VD4, выпрямляя переменный сигнал, уменьшает положительное напряжение смещения транзистора триггера 1 У1 и тем самым 2У1. Появляющееся вследствие этого напряжение на резисторе R14 через резистор R15 и развязывающий диод VD5 поступает в канал авторегулировки. Каскад на транзисторе VT1 вырабатывает напряжение, определяющее порог открывания диодов VD3, VD4, и напряжение смещения для транзисторов триггеров 1 У1 и 1 У2. Кроме того, этот каскад обеспечивает необходимое для работы в линейном режиме напряжение смещения транзисторов предоконечного каскада усилителя мощности и его изменение по требуемому закону [77] с изменением температуры корпуса радиатора в месте расположения этих транзисторов (с помощью диода VD2 - датчика температуры). Такая же цепь, обеспечивающая требуемые для линейного усиления напряжение и выходное сопротивление источника смещения выходного каскада, показана на рис. 5.17.

Рис. 5.17. Схема устройств стабилизации режима оконечного каскада

В усилителях мощности часто применяются датчики температуры, с помощью которых снижается уровень сигнала при достижении заданного наибольшего значения температуры корпуса транзистора или, что проще, температуры определенного места радиатора. В качестве такого датчика обычно используется имеющий хороший тепловой контакт с радиатором терморезистор или полупроводниковый диод, включаемый в цепи, аналогичные показанным на рис. 5 15 и 5.16.

На рис. 5.18 показана схема усилителя постоянного тока АРУ усилителя с выходной мощностью 15 Вт диапазона 2 - 30 МГц вместе с необходимой при усилении AM сигнала цепью, обеспечивающей малую

постоянную времени установления и большую - поддержания авторегулировки, а также с цепью снижения постоянной времени поддержания АРУ при настройке антенно-согласующего устройства (на транзисторе триггера 2У1).

Наряду с датчиками и усилителем постоянного тока важную роль в цепи автоматики играет регулирующий элемент. Как правило, это малосигнальный усилитель с регулируемым коэффициентом

передачи [78, 79], устанавливаемый в канале промежуточной частоты тракта формирования сигнала или в тракте усиления сформированного сигнала. В самом усилителе мощности его роль может также играть управляемый регулятор напряжения питания предварительного усилителя. В этом случае обеспечивается высокая устойчивость усилителя в процессе регулировки, но такая регулировка к сожалению, неприемлема для линейных усилителей. Нередко в качестве регулирующих элементов, особенно на высоких частотах и при больших уровнях сигналов, используются цепи на p-i-n диодах Иногда, как уже отмечалось, цепи автоматики используются для контроля основных параметров усилителя и индикации его работоспособности. Для этого на соответствующие разъемы (для контроля) и люминесцентные диоды (для индикации на табло оператора) подаются усиленные сигналы соответствующих датчиков.

Рис. 5.18. Схема усилителя постоянного тока системы АРУ с цепями управления (Вход 1 - датчики АРУ; Вход 2 - внешнее управление; Выход 1 - на регулировочный элемент АРУ; Выход 2 - к цепи смещения; Выход 3 - управление при настройке СУ)

5.5 КОНСТРУКЦИЯ УСИЛИТЕЛЕЙ МОЩНОСТИ

Важную роль как при построении, так и при эксплуатации усилителя мощности играют конструкция и связанные с ней вопросы теплоотвода. Поскольку конструкцией в значительной степени определяется объем усилителя, в последнее время все чаще используется оценка по такому параметру конструкции, как удельная мощность, определяемому отношением номинальной выходной мощности к объему усилителя. Если не учитывать радиатор, функции которого в усилителях с выходной мощностью до 15 Вт обычно выполняет корпус приемопередатчика, то для современных усилителей мощности диапазона до 100 МГц, характеризующихся максимальным перекрытием по частоте, удельная мощность составляет 20 - 40 Вт/дм3. На частотах выше 100 МГц это значение возрастает до 60 - 100 Вт/дм3 за счет сокращения числа сосредоточенных и увеличения занимающих значительно меньший объем распределенных элементов. Интересно, что соотношение объемов трех составляющих усилитель мощности узлов: каскадов усиления, фильтрации и автоматики - примерно одинаково во всех диапазонах частот и составляет соответственно 40, 45 и 15 %. Это, например, видно из рис. 5.20, где в развернутом виде показан усилитель с выходной мощностью 80 Вт диапазона частот 2 - 30 МГц. Здесь фильтры поддиапазонов частот, коммутируемые с помощью электромагнитных реле, размещены на печатной плате, крепящейся к откидной крышке корпуса усилителя (см. рис. 5.20 слева). Катушки индуктивностей фильтров не видны, так как они расположены с обратной стороны платы. Каскады усиления и цепи автоматики смонтированы на печатных платах, крепящихся к корпусу-радиатору (см. соответственно внизу и вверху правой части рис. 5.19).