PA 1296 МГц на ГС34 (Часть 2)

С момента появления первой части статьи прошло два месяца. За это время сделал вариант усилителя на ГИ7Б, однако к усилителю на ГС34 продолжал возвращаться все это время. К сожалению до сих пор нет ощущения, что работа закончена. Многое дала работа с ГИ7Б, однако поведение ГС34 заметно отличается. Вернее сказать поведение похожее, только проявляется намного ярче. Главная проблема - это несимметричное поведение усилителя при расстройке анодного резонатора вверх и вниз по частоте.

Провал анодного тока слабо выражен и смещен в сторону расстройки резонатора вверх. Если увеличивать настроечную емкость и перестраивать резонатор вниз, то анодный ток растет и растет выходная мощность. Наконец мощность достигает максимума и начинает снижаться. Анодный ток при этом продолжает расти. Лампа попадает в очень тяжелый режим. Подводимая мощность растет, а выходная быстро снижается. В результате перегрева настройка резонатора уходит еще ниже и происходит лавинообразное движение в опасную эону. Получается так, что наилучшие результаты по кпд и выходной мощности получаются на границе опасной зоны.

Первое, что пришло в голову, это плохая развязка между выходом и входом усилителя. Появилась надежда, что с помощью дополнительной нейтрализации обратной связи можно победить проблему. Потратил много времени на проверку различных вариантов нейтрализации и все с нулевым результатом. Впрочем в усилителе на ГС34 развязка между выходом и входом и без нейтралиэации составляет около 20 dB ( с нейтрализацией получал более 30 dB ).

Скорее всего проблема связана с инерцией электронов. Подобные эффекты проявляются тогда, когда время пролета электронов от катода к сетке и от сетки к аноду становится соизмеримым с периодом колебаний. К сожалению процессы, происходящие при этом в лампе становятся существенно более трудными для понимания. В литературе, которую сумел разыскать, много общих слов и мало конкретных рекомендаций. Единственно, что нашел - это делать связь с антенной больше оптимальной и не использовать большое запирающее смещение на сетке (работать в классе B). Впрочем я и сам пришел к этому экспериментальным путем.

Если сделать связь с антенной немного больше оптимальной, то при КПД 42...45% можно легко получить до 500 Вт выходной мощности в телеграфном режиме. При охлаждении 1.5 л в минуту усилитель работает очень спокойно, постепенного сползания в опасную зону не наблюдается. Можно также немного расстроить резонатор вверх, чтобы создать некоторый запас по нагреву. Как показали измерения выходная мощность при этом падает, а КПД сохраняется т.к. анодный ток тоже падает (по крайней мере при снижении мощности на 10...20%).

Лампа на удивление крепкая. Я не раз доводил сетку до такой температуры, что возникала термоэмиссия и все это обходилось без заметных последствий. Возможно сетка сделана из вольфрама или молибдена. Повторяемость от лампы к лампе хорошая. Правда надо отметить, что все лампы были из одной партии.

На рисунке показан последний вариант усилителя.

Анодная часть осталась без изменений. Только неиного увеличил размер петли связи с антенной.

Сеточная цанга стала на 4 мм короче. В катодной части изменений больше. Во первых вернулся к более удобной емкостной связи со входом. Во вторых уменьшил диаметр катодной линии. Теперь она вставляется внутрь катодного кольца лампы и фиксируется более надежно. Для лучшей экранировки торец внешней трубы закрыт диском с вентиляционными отверстиями. Накал подается через два скрученных провода длиной 50 мм.

Усилитель имеет достаточно надежную экранировку. Утечки СВЧ энергии невелики даже при максимальной мощности. Емкость проходных конденсаторов в цепи накала 1000...3300 пФ. Прокладка анодного блокировочного конденсатора сделана из фторопластовой или каптоновой пленки толщиной 0.05 мм. Если есть более тонкая пленка, то ее можно положить в два или три слоя. Полезно также увеличить толщину внешней обкладки конденсатора. Миллиметровая латунь пружинит и не обеспечивает равномерного прижима по всей площади. Наверное 2 мм будет достаточно. Для начала 6 мм трубки в анодной линии можно взять с запасом. Однако после настройки лишнее лучше обрезать. Оставить только 5 мм для пластиковой трубки. Длинные концы трубок работают как четвертьволновые штыри и утечки при этом растут.

Водяное охлаждение я использовал самое примитивное. Бачок омывателя от Нивы и 24 В насос омывателя стекла от КАМАЗа или СуперМАЗа (он такой же, как жигулевский, просто более удобное для меня напряжение). Для более интенсивной работы можно или добавить радиатор отопителя или просто увеличить объем дистиллированной воды. Скажем поставить под стол канистру на 20...30 л и вентилятор, который ее немного обдувает.

На фотографиях показан новый катодный резонатор. На торцевой крышке удобно разместить небольшой 40 мм вентилятор. Разборка узла достаточно проста. Отпустить первый хомут и вынуть крышку с вентилятором. Отпаять два накальных провода. Отпустить второй хомут и снять верхнюю трубу. Снять центральную трубку с лампы.