12) Регулирование выходной мощности (усиления в передающем тракте, или "раскачки") изменением смещения (и вообще изменением режима) - так, в частности, как это было сделано в трансивере UW3DI (в каскаде усиления DSB на пентоде с "короткой" проходной характеристикой) - недопустимо. При "подзапирании" каскада для уменьшения усиления, режим его работы приближается к принципиально нелинейному классу "С" и, как это ни парадоксально выглядит, хотя "раскачка" последующих каскадов снижается, но относительный уровень искажений передатчика в целом не уменьшается, а может даже расти - из-за "нижней отсечки" в регулируемом каскаде.
Для автоматической регулировки уровня раскачки (ALC) следует применять двухзатворные полевые транзисторы или резисторные оптроны, а для ручной регулировки - резистивные аттенюаторы (простой проволочный потенциометр прямо в сигнальной цепи ПЧ и даже ВЧ вполне справляется с такой задачей).
1) Активные элементы - лампы, транзисторы - надо использовать в их "родных" режимах. Мало мощности - поставь лампу покрупнее, много - поставь помельче: не надо ни насиловать, ни стрелять из пушки по воробьям.
"Выжимание" 150 Вт из ГУ-50 - никакая не доблесть, а простая радиотехническая неграмотность. С другой стороны, если каскад рассчитан на работу в классе АВ (и тем более, в классе B) с мощностью 100 Вт, а раскачивается только до 10…15 Вт, то относительный уровень его искажений может оказаться выше, чем при полной мощности (т.к. вся работа протекает на нижнем изгибе амплитудной характеристики). Когда стандартный 100-ваттный трансивер используется таким образом для раскачки мощного усилителя (например, на лампе, включенной по схеме с общим катодом), относительное увеличение сплэттера становится уже абсолютным. В таких случаях следует или переводить выходной каскад трансивера в "чистый" класс А, или раскачивать трансивер до 60-80% номинальной мощности, а весь ее излишек превращать в тепло в поглощающей нагрузке (аттенюаторе).
2) Для сохранения линейности режим работы анодной (коллекторной) цепи всех усилительных каскадов обязательно должен быть недонапряженным. Это достигается снижением эквивалентного сопротивления нагрузки лампы, т.е. увеличением связи выходного контура с нагрузкой (в классе АВ"провал" постоянной составляющей анодного тока при резонансе, по сравнению с расстроенным контуром, должен быть не глубже 15%,) и использованием источников анодного (коллекторного) питанияс наибольшим напряжением, разрешенным для использования данного усилительного прибора в "официальном" рабочем режиме.
Так называемый "облегченный", по сравнению с рекомендованным, режим работы ламп (пониженное анодное напряжение), как правило, ухудшает линейность. На самом деле, при росте входного сигнала и низком напряжении питания режим работы анодной цепи (а нередко - и сеточной цепи) быстрее становится перенапряженным. Облегчение режима может состоять только в уменьшении пикового (но ни в коем случае не начального!) анодного тока (по сравнению с максимально допустимым расчетным) за счет снижения уровня входного сигнала.
3) При использовании большинства ламп для линейного усиления недопустима работа с током управляющей сетки - его нужно обязательно контролировать достаточно чувствительным (единицы миллиампер) прибором и очень полезно применение ALC (автоматической регулировки уровня раскачки) с малым временем срабатывания (0,1 сек) и большим временем разряда (6-8 сек). Источники постоянных сеточных напряжений (и управляющей, и экранной сетки) обязательно должны иметь низкое выходное сопротивление - и статическое, и динамическое.
Лучше всего стабилизаторы всех сеточных напряжений строить по параллельной схеме с высоковольтным полевым транзистором или достаточно мощной электронной лампой в качестве регулирующего элемента [6]. Стабилизаторы последовательного типа (и ламповые, и транзисторные) не способны поглощать ток, который в сеточных цепях (особенно, экранной) может течь и в обратном направлении, т.е. не обеспечивают никакой стабилизации напряжения при обратном токе сетки. Всплески обратного тока в процессе усиления SSB могут составлять только часть периода модулирующих колебаний, поэтому стрелочными приборами не всегда индицируются. Простая цепочка стабилитронов должной стабилизации не обеспечивает из-за большого дифференциального сопротивления.
В крайнем случае, при наличии многократного запаса мощности выпрямителя и последовательного стабилизатора сеточного напряжения, можно улучшить работу усилительного каскада, зашунтировав выход стабилизатора мощным низкоомным балластным резистором. Однако увеличение тока нагрузки потребует пропорционального увеличения фильтрующих емкостей в выпрямителе.
4) При использовании современных ламп с высокой крутизной недопустимо сколько-нибудь заметное отклонение от официально рекомендованного режима линейного усиления даже при использовании их в схеме с общей сеткой. Если начальный ток такой лампы установлен хоть немного меньше требуемого, линейность резко ухудшается на 15 - 25 дБ, а схема с общей сеткой может ее улучшить только на 6 дБ по сравнению со схемой с общим катодом. Таким образом, пытаясь "сэкономить" на токе молчания, высоколинейную, в принципе, лампу заставляют работать хуже, чем лампы совсем не предназначенные для линейного усиления. Ошибка в большую сторону при установке начального тока (ближе к классу А) не столь критична.
5) Мощные пентоды (особенно старых конструкций - например, ГУ-50, ГК-71, ГУ-80, ГУ-81М) работают лучше, если им подобрать небольшое высокостабильное положительное смещение на защитную сетку (несколько процентов от величины анодного напряжения). Цепь этой сетки должна быть тщательно заземлена по ВЧ конденсаторами. При этом отрицательное смещение на управляющей сетке придется немного увеличить для получения нормального начального анодного тока, а положительное напряжение на экранной сетке должно оставаться стандартным и стабильным.
6) Лампы, включаемые параллельно, нужно подбирать парами, снимая их проходные характеристики хотя бы в двух-трех точках, а рабочую точку каждой из них юстировать индивидуально (по минимуму искажений усилительного каскада в целом). Это, кстати, выгодно с точки зрения и получения максимальной выходной мощности, и равномерного износа ламп. Более двух ламп параллельно включать нежелательно.
7) Настоятельно рекомендую выходную цепь передатчика делать не в виде обычного П-контура, а в виде двухзвенного. Двойной П-контур имеет много преимуществ: намного большее подавление гармоник, значительно более широкая частотная полоса пропускания в заданном диапазоне, меньшие потери. При согласованной антенне он позволяет работать без подстройки на разных краях диапазона. Рассчитывается и настраивается он так же легко, как и однозвенный (на эту тему подготовлена отдельная статья).
8) Опытные конструкторы, хорошо знакомые с теорией обратной связи и устойчивости, могут дополнительно улучшить качество сигнала, охватив последние каскады передатчика отрицательной обратной связью. Наилучшие результаты дает применение комбинированной ООС как по ВЧ, так и по огибающей. Нужно обратить особое внимание на собственную линейность детектора огибающей, линейность регулировочной характеристики того каскада, к которому подводится ООС и обеспечение надлежащих АЧХ и ФЧХ этой цепи.
9) Ферриты - вещь, в принципе, нелинейная. В сигнальном тракте следует применять их с осторожностью: только там, где это действительно необходимо, только таких марок, которые предназначены для работы в мощных полях, а сечения сердечников трансформаторов должны соответствовать передаваемым мощностям. Неудачно сконструированный антенный симметрирующий трансформатор может создать такой же сплэттер, как и плохой усилитель мощности. Нелинейность увеличивается в постоянных магнитных полях, в том числе, и вызванных протеканием постоянного тока через обмотки дросселей и трансформаторов.
В то же время, не жалейте низкочастотных ферритовых колец для намотки дросселей на всех без исключения кабелях (сигнальных, управления и питающих), входящих и выходящих из всей без исключения аппаратуры. Дроссели, хотя бы по нескольку витков, желательно делать на обоих концах каждого соединительного кабеля. Для толстых и жестких кабелей неплохо подходят сердечники отклоняющих систем и трансформаторов строчной развертки от телевизоров и видеомониторов.
10) Хилые источники питания - это источники многих бед. Хороший запас мощности трансформаторов и запас емкости конденсаторов фильтров еще никогда и никому не вредил!
Мощные трансформаторы с выпрямителями лучше размещать в отдельном, удаленном от рабочего места железном ящике, а выходные (или дополнительные) конденсаторы фильтров и стабилизаторы - прямо в корпусах трансивера и усилителя мощности. Для подачи высоких питающих напряжений от отдельного выпрямителя вполне подходит обыкновенный коаксиальный кабель PK-50-7 или РК-50-9.
Лучший способ хранить свои запасы электролитических конденсаторов - под напряжением (иначе с годами они расформовываются), поэтому подключайте к цепям питания все, какие есть. Впрочем, и конденсаторам других типов, пригодным для фильтров, нет смысла лежать без дела. От работы в правильном режиме они не испортятся.
При расчете емкостей фильтров трехфазных выпрямителей надо иметь в виду, что при частоте пульсаций 300 Гц эффективная емкость обычных электролитических конденсаторов заметно ниже номинальной. При более высокой частоте пульсаций (в импульсных источниках питания) их эффективная емкость снижается во много раз. Явление снижения эффективной емкости с повышением частоты надо учитывать и при расчете динамического внутреннего сопротивления источников питания, имея ввиду, что при усилении SSB спектр частот пульсаций тока нагрузки простирается до 5 - 7 кГц. Полезно подключать параллельно электролитическим конденсаторам металлобумажные (особенно, предназначенные для работы на повышенных частотах, например, МБГЧ) и керамические, конструктивно располагая их как можно ближе к нагрузке.
При больших токах и сравнительно низких напряжениях питания транзисторной аппаратуры, между блоком питания и трансивером надо использовать соединительные провода большого сечения и разъемы с хорошими контактами. Если сопротивление каждого из двух проводов или контактов разъема всего по 0,03 Ом, а токна пиках сигнала 20 А, то просадка напряжения будет до 1,2 В (это при идеальном стабилизаторе в БП!). При 13 вольтах - это уже заметная дополнительная нестабильность - почти 10%. Даже добротные фирменные трансиверы при просадке питания на пиках сигнала ниже, чем 11,7 - 12 В начинают "захлебываться" и излучают в эфир такую грязь, какая и искровым передатчикам не снилась.
Совет на крайний случай
"У нас же страна Советов, а не страна баранов…"
Из старого советского анекдота
Настраивать выход
SSB/CW-передатчика, просто "накручивая" всё на
максимум отдачи - недопустимо, так как максимум
отдаваемой мощности достигается только в очень
нелинейном режиме. Такой режим допустим только
для ЧМ-телефонии.
Когда нет никакой возможности провести регулировку лампового выходного каскада передатчика с помощью надлежащей измерительной техники, а выйти в эфир позарез надо, то придется проделать следующие действия. Настройка малосигнальных каскадов, балансировка несущей и предварительная "прогонка" выходного каскада должны быть сделаны заранее на неизлучающий эквивалент нагрузки (естес-с-ственно!!!).
1) В такое время, когда на нужном диапазоне нет и не может быть дальнего прохождения, надо найти свободное место шириной 8-10 кГц. Внимательно убедиться, что по обе стороны от выбранной вами частоты никого нет (по крайней мере, нет любительских станций. На 10-м диапазоне самые подходящие места для настройки - это частоты, незаконно оккупированные "Си-Би" и им подобными. Hi).
2) В телеграфном режиме настроить все резонансные цепи на максимум отдачи в антенну (не забывая передавать свой позывной!).
3) Уменьшить раскачку (только регулятором уровня, а не расстройкой каких-либо контуров!) так, чтобы ток управляющей сетки настраиваемого каскада снизился до нуля. Если измерителя сеточного тока нет, то уменьшить раскачку так, чтобы выходная мощность снизилась процентов на 15-20.
4) Увеличить связь выходного контура с нагрузкой (уменьшая емкость выходного/антенного конденсатора П-контура) процентов на 20.
5) Подстроить анодный конденсатор П-контура по минимуму постоянной составляющей анодного тока лампы (не обращая внимания на выходную мощность). При резонансе ток должен спадать на 15% по сравнению с тем, когда контур расстроен. "Провал" не глубокий, поэтому точную подстройку надоделать тщательно.
6) Если "провал" тока при резонансе глубже 15%, то повторить п.4 и п.5.
7) Запомнить показание анодного амперметра выходного каскада при резонансе.
8) Переключиться в режим SSB; убедиться, что начальный ток лампы не слишком мал.
9) Громко посвистеть с разной высотой тона перед микрофоном, регулируя только "раскачку" так, что бы во всех случаях анодный ток не превышал 80% - 85% от той величины, которая была достигнута в п.7. (в резонансе, при раскачке без сеточного тока). Настройку резонансных цепей при этом не менять! (Если свист удается без призвуков, то он представляет из себя почти чистое синусоидальное колебание. Надо держать микрофон всегда несколько сбоку ото рта так, чтобы струя воздуха на него не попадала.).
Не забывайте в процессе настройки в эфире давать свой позывной, а если делаете паузы в передаче, то каждый раз перед тем, как ее возобновить, не забывайте снова убеждаться, что частота все еще свободна!
10) Если есть миллиамперметр в цепи смещения управляющей сетки, то и при наболее громких звуках он должен оставаться практически на нуле. Если ток сетки сколько-нибудь заметно появляется, то снизить раскачку еще.
11) Убедиться в том, что когда микрофон отсоединен, а SSB передатчик включен на передачу, начальный анодный ток выходной лампы составляет не менее 30% от той величины, которая достигнута в п.9 (при громком свисте перед микрофоном) для "крутых" линейных ламп (металлокерамических и металлостеклянных) или около 25% для ламп с низкой крутизной (старых стеклянных). Многие лампы, специально предназначенные для линейного усиления, должны использоваться при еще больших начальных токах.
Если вы уверены, что анодному амперметру можно доверять и вам доподлинно известно, какова должна быть величина начального тока для данной лампы в линейном режиме при используемых вами напряжениях питания, то следует изначально ее и придерживаться (эта величина должна быть того же порядка, как указанные выше. В том числе и в схемах с общей сеткой!).
Если начальный ток меньше, чем следует, то надо уменьшить напряжение смещения и начать все снова с п.1. Если ток молчания значительно больше, чем должен быть, надо проверить, нет ли самовозбуждения. При отключенном микрофоне на выходе SSB-передатчика не должно быть буквально никакого сигнала, так же, как и при ненажатом ключе в режиме CW - это надо проверять при различных сочетаниях положений органов настройки!
12) При произнесении перед микрофоном громкого "а-а-а" среднее значение анодного тока не должно превышать значение начального тока более, чем на треть и всегда должно быть меньше половины того, что получается при свисте в микрофон. При нажатии телеграфного ключа, анодный ток не должен превышать ту величину, что достигается при свисте в микрофон на SSB. Уровень тонального сигнала RTTY/PSK31 следует установить таким, чтобы раскачка получалась чуть меньше.
13) Если вам не нравится, что при нормальном разговоре перед микрофоном на SSB стрелки приборов отклоняются слишком мало - сделайте измерители пиковых значений. (Или просто не смотрите на них во время передачи…- Hi).
14) Вызовите громко слышимую станцию (лучше местную), по обе стороны от которой нет никаких других, и, попросите очень внимательно помотреть ваш сигнал, а особенно по бокам от него, и как можно критичнее его оценить. Если ответ положительный, надо это проверить еще как минимум с двумя-тремя другими.
На рапорта типа "пять-девять-досвидания" или "599 TU" не стоит обращать никакого внимания. Рапорт "56", к сожалению, на самом деле может означать вовсе не 56, а 38 или 44. Слова "очень хороший сигнал" нередко означают только то, что он громкий, а не обязательно чистый. Чем "вреднее" и "привередливее" корреспондент, тем больше можно узнать правды о своем сигнале.
Приятные слова о том, что "по бокам всё чисто" имеет смысл принимать во внимание только тогда, когда ваш сигнал превосходит по силе уровень эфирных шумов и помех как минимум на 50 дБ (то есть, когда вам дают не меньше, чем "девять с плюсами"). Если хоть один отзыв отрицательный - значит придется следующий выход в эфир делать только после инструментальной настройки передатчика в надлежащих условиях.
15) Повторите все действия п.1 - п.14 на каждом из диапазонов, с каждой из имеющихся антенн и каждым видом работы.. Если приходилось регулировать начальный ток лампы, оставьте для всех диапазонов и видов работы такую его величину, которая получалась наибольшей. Положения органов настройки и регуляторов уровня раскачки для каждого диапазона и вида работы занесите в таблицу или сделайте соответствующие метки около ручек управления. На относительно широких диапазонах скорее всего понадобится разная настройка в разных участках.
16) Прослушивание своего собственного телефонного сигнала через дополнительный приемник, одновременное с передачей, позволяет заметить только очень грубые нелинейные искажения и не позволяет самому правильно оценить действительную частотную характеристику передатчика. Оценить на слух качество работы микрофона, микрофонного усилителя и спич-процессора можно, записав через них свою речь на магнитофон. Однако прослушивать запись нужно через полосовой фильтр 350 - 2800 Гц с крутыми скатами, имитирующий действие фильтров основной селекции вашего передатчика и приемника корреспондента, иначе звучание совсем не будет похоже на то, что услышат ваши корреспонденты в эфире. Для большей наглядности, к магнитофонной записи можно микшировать с разными уровнями реальные шумы и помехи с выхода приемника (конечно, напрямую, а не через испытуемый микрофон!).
Всегда бывает полезно попросить кого-то из местных радиолюбителей записать ваши передачи на хорошем магнитофоне (не через громкоговоритель и микрофон, а соединив напрямую линейные выход приемника и вход магнитофона) и самому пристрастно прослушать эти записи. Хорошо, если достаточно длинные записи сделают несколько человек на разной аппаратуре, в разное время и незаметно для вас. Возможно, что после этого вам захочется скорректировать не только звучание передатчика, но и манеру речи. На CW тоже бывает очень полезно взглянуть на себя "со стороны".
17)Помните, что никакое увеличение раскачки сверх выверенного уровня нисколько и никогда не увеличивает шансы пробиться к DX'у - при любом виде работы. Даже если вам и удастся "выжать" мощность хоть на треть, хоть вдвое больше нормы, ничего, кроме проблем, от этого не прибавится.(Это точно установленный медицинский факт! - Hi)
Когда все эти заметки были уже написаны, я получил номер журнала "Радиолюбитель КВ и УКВ" со статьей Е.Гончара, EW3LB "Еще раз о дефектах CW" [14]. Присоединяюсь ко всему сказанному в ней, хотя, на мой взгляд, некоторые выражения в ней излишне смягчены. Например, "если … сигнал очень сильный, то остатки несущей и шумы мешают принимать очень слабые станции" или "если каскад очень сильно перекачан…"
Когда сигнал перекачан или грязен даже и не очень, побочные излучения все равно мешают окружающим принимать отнюдь не только очень слабые станции. Если в данную минуту такой сигнал не очень силен здесь, то где-нибудь в другом месте или в другое (самое неподходящее!) время он все равно обязательно окажется достаточно сильным, вместе со всей сопутствующей ему грязью! C помехами другого присхождения мы вынуждены волей-неволей мириться и к ним приноравливаться, но зачем осложнять жизнь еще и этими? Если бы некоторые радиолюбители были хоть немного более аккуратны и хоть немного менее эгоистичны, таких помех не было бы совсем…
Однако никак нельзя согласиться с фразой "…каждый должен на передачу занимать не более 500 Гц - по 250 Гц в одну и другую стороны". Не слишком ли жирно будет? При любой скорости ручной передачи, правильно сформированый CW сигнал должен занимать полосу втрое меньше, а по стандарту ему вообще отведена полоса 100 Гц (т.е. плюс-минус 50 Гц от частоты несущей). И этого вполне достаточно во всех случаях, кроме работы через метеоры на УКВ. Что касается полосы пропускания приемника, то любой серьезный DX-мэн не так уж редко пользуется фильтрами не только с полосой 250 Гц, но и 150, и 100 Гц, а то и уже. Раз такой полосы хватает для вполне разборчивого приема даже на больших скоростях, ясно что и на передачу она не должна быть больше. Конечно, и стабильность частоты должна (обязана!) соответствовать сегодняшнему уровню развития радиотехники.
Потому и я тоже призываю: давайте не будем "мужественно молчать"(с каких это пор молчать, видя непорядок, стало почитаться за мужество?), а, для начала, хотя бы будем всем правильно давать объективные RST/RS и не лениться непременно (в том числе, и в контестах!) извещать друг друга о всех неполадках. Если обоснованные замечания воспримет хотя бы часть работающих в эфире, то всем станет жить полегче… А если до кого-то не доходит сразу - надо повторять снова и снова, каждый день! Корректно, но настойчиво. Однако надо самому при этом иметь безукоризненный сигнал!
Думаю, что тех "контестменов", которые намеренно и злостно делают свой сигнал грязным во время соревнований, надо бойкотировать - просто их не вызывать, а если они позовут сами - то давать им вместо контрольного номера только сообщение о плохом качестве сигнала. Да, мы тоже не получим при этом лишнее зачетное очко, но многие ли из нас на самом-то деле борются в каждом контесте именно за очки и места? Тут надо выбирать между сиюминутными и долговременными соображениями - или продолжать мириться с этим свинством и соучаствовать в нем (и самим же от него страдать), или что-то предпринимать для исправления ситуации. Организаторам разных соревнований тоже давно пора принимать со своей стороны какие-то меры, чтобы контесты не превращались из дружеского состязания HAM'ов в парадхамства.
Очень верно подметил уважаемый коллега то, что многие конструкции, публикуемые в литературе, не рассчитаны на работу с мощным "прицепом". Учитывая "особенности национальной охоты", авторам конструкций даже QRP-передатчиков при их публикациии надо иметь ввиду, что обязательно найдутся очередные безграмотные "умельцы", которые не поленятся "подковать блоху" пудовыми подковами, а потом этими подковами будут топтаться по их же ушам… Хотя, увы, один из законов Мэрфи гласит, что нельзя создать аппарат со стопроцентной "защитой от дурака", ибо дураки столь изобретательны…
(Между прочим, господа гордые потомки и последователи Левши, не забывайте, чем заканчивается знаменитая история об этом легендарном умельце: заводную аглицкую блоху-то он и впрямь подковал, но только ведь после этого она уже не танцевала… Hi.)
1. Верзунов М.В.
Однополосная модуляция в радиосвязи. Воениздат,
Москва,1972
2. Lechner D., Finck P. Kurzwellensender.
Militaerverlag der DDR, Berlin, 1979
3. Дроздов В.В.
Любительские КВ трансиверы. Радио и связь,
Москва, 1988
4. Поляков В.Т. Трансиверы
прямого преобразования. Изд. ДОСААФ, Москва, 1984
5. Маньковский В.С. Основы
звукооператорской работы. Искусство, Москва, 1984
6. White I., G3SEK. Power and Protection for
Modern Tetrodes. QEX, October 1997
7. K7SZL. Volks RTTY. QST, April 1998,
pp.46-50.
8. Городецкий С.Э.
Радиопередающие устройства магистральной связи.
Связь, Москва, 1980
9. Галевский В.Д.
Настройка и регулировка радиовещательных
передатчиков с анодной модуляцией. Связь, Москва,
1971
10. Hawker P., G3VA. A Guide to Amateur
Radio. Newnes-Butterworths, London, 1979
11. Цыкина А.В., Усилители.
Учебник для техникумов. Связь, Москва, 1972
12. Бунимович С., Яйленко
Л. Техника любительской однополосной связи.
ДОСААФ, 1970
13. Левит М., UA3DB.
Формирователь телеграфных сигналов. "Радио"
№10, 1984, стр. 21
14. Гончар Е., EW3LB. Еще раз о
дефектах CW. Радиолюбитель КВ и УКВ, № 9, 2000, с.7
15. Балтин Ю., YL2DX. Береги уши с молоду!
Радиолюбитель КВ и УКВ, № 6, 2000, с.6-7.
16. Cапожков М.А.
Электроакустика. Связь, Москва, 1978
