PA на 1296 МГц на лампе ГС34

Толчком к изготовлению этого усилителя стал ARRL EME contest 2005. В первом туре я провел одну единственную связь на 23 см с N2UO да и то с помощью своей программы MWCW Exchanger. С его стороны была тарелка диаметром 3 м. С моей - 2.4 м и 25 Вт. Поляризация линейная. Т.е. я использовал тот комплект, которым работал в Полевом дне. Вдохновленный успехом стал звать «биг ганов» обычным телеграфом. Несколько часов работы и в лучшем случае QRZ?

Я с самого начала сориентировался на водяное охлаждение, поэтому выбрал более простую и понятную двухстороннюю схему. Почему водяное охлаждение? Прежде всего, оно мне нравится своей эффективностью. Небольшая струйка воды легко заменяет громко воющий вентилятор. Водяное охлаждение легко сделать практически бесшумным. Если же надо отвести большую мощность из малого объема, то других способов просто не существует. Впрочем, недостатки у водяного охлаждения конечно тоже есть.

Основная проблема мощных ламповых усилителей диапазона 1296 МГц это термическая расстройка анодного резонатора. Даже если резонатор хорошо сделан и мало нагревается, расстройка происходит за счет изменения емкости анод-сетка. Анод лампы, это медный цилиндр (или приблизительно цилиндр) один торец которого находится на малом расстоянии от плоской сетки, а другой торец предназначен для отвода тепла. Медный цилиндр обладает хорошей теплопроводностью, однако мы хотим использовать лампу в режимах, которые и не снились разработчикам. При этом как ни охлаждай радиатор, торец, прилегающий к сетке здорово нагревается. Как и положено цилиндр от нагревания удлиняется, и емкость анод-сетка возрастает. Если нагреть посильнее, то можно уменьшить расстояние анод-сетка до пробоя. Для получения максимальной мощности желательно повышать анодное напряжение. Однако термодрейф при этом возрастает в квадрате. Скажем мы хотим увеличить напряжение с 1000В до 2000В. Пусть кпд и анодный ток при этом не меняется. В результате мощность, рассеиваемая на аноде, увеличивается в два раза. К тому же оптимальное сопротивление нагрузки для лампы надо удвоить. Для этого ослабляем связь с антенной и увеличиваем нагруженную добротность в два раза. В результате влияние изменения емкости анод-сетка возрастает еще в два раза. Не будем обсуждать более сложные процессы, происходящие в лампе на столь высоких частотах за счет конечного времени пролета электронов. Ясно одно – охлаждение анода должно быть максимально эффективным.

Для получения максимальной эффективности была использована доработка лампы, предложенная KD5FZX. Прямо на анод надевается латунный стаканчик с патрубками для воды. В отличие от оригинала медная трубка, по которой поступает холодная вода, вставлена в углубление в аноде (в котором обычно находится болт крепления радиатора). Это позволило почти в два раза снизить термодрейф. Далее я попытался развить успех и увеличить размеры углубления, чтобы приблизить воду к месту, где выделяется тепло. Результат был плачевный. Оказалось, что всего в двух миллиметрах от дна углубления проходят каналы с газопоглотителем. Теперь эта лампа может служить только наглядным пособием. Кстати в более старых лампах ( ГИ7Б, ГС9Б и т.д. ) таких каналов нет. Там в принципе можно из анода сделать медную чашку. Только сделать это, не угробив лампу довольно тяжело.

На рисунке показан латунный стаканчик в разрезе. Медные трубки плотно вставлены в отверстия в дне стаканчика и опаяны обычным припоем. После этого длинная трубка подогнута так, чтобы ее конец находился в центре стаканчика. Для пайки стаканчика к лампе я использовал пасту, которая используется для печатных плат с поверхностным монтажем. Предварительно облуживал внутреннюю поверхность 9мм проточки. Затем наносил пасту на боковую поверхность анода, надевал одно на другое и грел мощным феном. Как только припой начинал плавиться, помогал стаканчику встать на свое место. После этого все это медленно охлаждал. Две лампы, которые я подверг такому издевательству, пережили экзекуцию без последствий.