Конструкция выходного трансформатора PA Munin2, и его настройка

[UT4UBK]

Добрый вечер,

В попытках улучшить технологичность этого замечательного 100W усилителя наткнулся вот на такой документ 6498__MUNIN Update 05052015.pdf.

В нем автор рассматривает два варианта конструкции трансформатора 1:16:

• 4 витка не экранированного провода (МГТФ-0.8)в оплетке от кабеля RG142
• 4 U-образных куска 25 омного коаксиального кабеляб центральные жилы соединяются последовательно, оплетки объединяются

Вместо стоков транзисторов включаются по 4 параллельно включенных резисторов (4.7/3= 1.56oHms) +160pF в каждое плечо трансформатора.
Я решил повторить его исследования и вот что получилось.

Обычный трансформатор на не экранированном проводе:



Синий график - до подбора емкости, со стандартными значениями из схемы (800pF параллельно первичной обмотке, по 100 pF в каждом плече на землю), желтый - после подбора 1230pF на обмотке, конденсаторы из плеч убраны



Тот же график после компенсации - значение VSWR. На максимальной частоте 30 МГц VSWR = 1.57


Трансформатор на отрезках коаксиального кабеля:



Значения компенсирующих емкостей 1100pF параллельно обмотке, по 330pF в каждом плече на землю



Тот же график после компенсации - значение VSWR. На максимальной частоте 29 МГц VSWR = 1.43


Разница в ВЧ части не сильно большая, но есть. Далее , автор упоминает, что он увеличивал емкости в каждом плече до совершено "неприличных значений" - 680pF
Я проверил и этот вариант.

Трансформатор на отрезках коаксиального кабеля с емкостями 820pF в каждом плече + 910pF параллельно первичной обмотке:





VSWR на частоте 30МГц улучшилось 1.24. Естественно, с такими номиналами конденсаторов в каждом плече транзистора (со стоков на землю) никто усилители не запускает. Или все таки он рекомендует их ставить? Честно говоря - не рискнул. Хотелось бы обсудить полученные результаты. Достаточно ли VSWR 1.43 на 10 метрах или имеет смысл попробовать другие варианты трансформаторов?

Под спойлером - фото собранного макета (трансформатор на отрезках кабеля)

Скрытый текст

[Леонид3]

UT4UBK, но ведь для ШПТЛ 3.125 : 50 Ом (1:16) необходимо волновое сопротивление линии 12.5 Ом, а не 25 Ом
Для коаксиальной линии 12.5 Ом отношение внутреннего диаметра к внешнему при фторопласте с е=2.0 должно быть 1.38, что вполне можно изготовить

[RK4CI]

Вместо стоков транзисторов включаются по 4 параллельно включенных резисторов (4.7/3= 1.56oHms) +160pF в каждое плечо трансформатора.

Что то по ссылке не нашёл схемы. А так, ваша методика некорректна. Вы подключаете постоянную нагрузку, равную усреднённому значению сопротивления нагрузки, за два полупериода. Вы пытаетесь смоделировать работу обычного широкополосного трансфоматора. В реальности этого не существует. В двухтактных УМ, транзисторы работают поочерёдно, отдавая импульс тока за один полупериод, на вдвое меньшую нагрузку, чем ставите вы. В реальности, при указанном вами трансформаторе, каждый транзистор работает на нагрузку менее 0,8 ома. И отдаёт в нагрузку импульс тока более 20 А, это если судить по токам потребления обозначенных в ссылке. А далее, важна схема включения. Присутствует ли в схеме симметрирующий трансформатор, тогда все измерения надо проводить с его участием. Если же нет, то ваши измерения вообще ни о чём. Нет никакого широкополосного трансформатора. Есть сложная КС. Задача которой не только передать импульс работающего транзистора в нагрузку, но и запасти часть импульса в реактивностях схемы. Попробуйте провести те же измерения, но смоделировав работу настоящего транзистора. В вашем случае, подключаем нагрузку 0,75 ома, через быстродействующий диод. Который будет подключать нагрузку только при одной из полуволн сигнала. Можно и небольшое начальное смещение на диоды подать, имитируя ток покоя транзисторов. В этом случае, можно получить гораздо более достоверное представление о работе трансформатора в реальной схеме, да и потери сразу повылезут. Может станет понятнее, почему на 10 метровом диапазоне для получения мощности 100 ватт, требуется 160 ватт подводимой, а на гораздо более низкой частоте, 30 метров а это 10 мгГц, для получения тех же 100 ватт требуется 250 ватт подводимой. Посмотрите на собственные графики. Такое возможно при использовании широкополосного трансформатора? Судя по ним, нет. На более низких частотах эффективность работы трансформатора должна расти. А вот в колебательной системе, максимум КПД будет наблюдаться на частоте резонанса, а в стороне, потери будут довольно сильно расти. Так может хватит уже измерять трансформатор в отдельности, и добиваться от него широкополосности. Может стоит начать рассматривать работу трансформатора в составе колебательной системы? Когда важна индуктивность обмоток, ненагруженная добротность, потери на элементах в стороне от резонанса, и за счёт чего можно их снизить...

[UT4UBK]

UT4UBK, но ведь для ШПТЛ 3.125 : 50 Ом (1:16) необходимо волновое сопротивление линии 12.5 Ом, а не 25 Ом
Для коаксиальной линии 12.5 Ом отношение внутреннего диаметра к внешнему при фторопласте с е=2.0 должно быть 1.38, что вполне можно изготовить

Для начала я просто повторил его конструкции, возможно он вставляет трубки в бинокль, как в трансформаторе UA6CL.
Полученые параметры в его варианте очень приличные.
Максимальный диаметр кабеля для такого бинокль ограничен значением 2,6мм.

Добавлено через 9 минут(ы):

Что то по ссылке не нашёл схемы. А так, ваша методика некорректна. Вы подключаете постоянную нагрузку, равную усреднённому значению сопротивления нагрузки, за два полупериода. Вы пытаетесь смоделировать работу обычного широкополосного трансфоматора. В реальности этого не существует. В двухтактных УМ, транзисторы работают поочерёдно, отдавая импульс тока за один полупериод, на вдвое меньшую нагрузку, чем ставите вы. В реальности, при указанном вами трансформаторе, каждый транзистор работает на нагрузку менее 0,8 ома. И отдаёт в нагрузку импульс тока более 20 А, это если судить по токам потребления обозначенных в ссылке. А далее, важна схема включения. Присутствует ли в схеме симметрирующий трансформатор, тогда все измерения надо проводить с его участием. Если же нет, то ваши измерения вообще ни о чём. Нет никакого широкополосного трансформатора. Есть сложная КС. Задача которой не только передать импульс работающего транзистора в нагрузку, но и запасти часть импульса в реактивностях схемы. Попробуйте провести те же измерения, но смоделировав работу настоящего транзистора. В вашем случае, подключаем нагрузку 0,75 ома, через быстродействующий диод. Который будет подключать нагрузку только при одной из полуволн сигнала. Можно и небольшое начальное смещение на диоды подать, имитируя ток покоя транзисторов. В этом случае, можно получить гораздо более достоверное представление о работе трансформатора в реальной схеме, да и потери сразу повылезут. Может станет понятнее, почему на 10 метровом диапазоне для получения мощности 100 ватт, требуется 160 ватт подводимой, а на гораздо более низкой частоте, 30 метров а это 10 мгГц, для получения тех же 100 ватт требуется 250 ватт подводимой. Посмотрите на собственные графики. Такое возможно при использовании широкополосного трансформатора? Судя по ним, нет. На более низких частотах эффективность работы трансформатора должна расти. А вот в колебательной системе, максимум КПД будет наблюдаться на частоте резонанса, а в стороне, потери будут довольно сильно расти. Так может хватит уже измерять трансформатор в отдельности, и добиваться от него широкополосности. Может стоит начать рассматривать работу трансформатора в составе колебательной системы? Когда важна индуктивность обмоток, ненагруженная добротность, потери на элементах в стороне от резонанса, и за счёт чего можно их снизить...

Еще раз проверил, документ прикреплен нормально. Для начала я проверил его измерения, все сходится, вплоть до характера кривых. Проверил работу усилителя после подбора ёмкостей, начал работать заметно лучше и с более высоким кпд
Его методика - это просто способ подбора компенсирющих ёмкостей в конкретной схеме.
По поводу симметрирующего трансформатора, как раз сегодня установил всю цепь и повторил измерения, он не оказывает никакого влияния.
По схеме Мюнина2 она используется практически без изменений в айкомовских трансиверах.

[RK4CI]

По поводу симметрирующего трансформатора, как раз сегодня установил всю цепь и повторил измерения, он не оказывает никакого влияния.

Конечно, когда в схеме понатыкана куча реактивностей, которые обеспечивают резонанс на какой то определённой частоте. Реактивное сопротивление симметрирующего трансформатора достаточно велико, и просто не сможет существенно изменить резонанс. И если хотим строить не резонансную систему, а систему трансформаторов, обеспечивающих прямую трансформацию импульса тока в нагрузку, так стоит и к конструкции самого симметрирующего трансформатора подходить не менее серьёзно, чем к конструкции основного. Ведь это он должен обеспечить первичную трансформацию сопротивления в плече каждого транзистора, 0,75 ома, к сопротивлению первичной обмотки, около 3 ом. Не нужны там никакие десятки витков на колечке. Нужен провод, способный пропустить импульс тока в десятки ампер, с минимальными потерями. Каковы там будут параметры линии, для волнового сопротивления около 1,5 ома. Подобной и выполнить обмотки. И количество виточков, для сопротивления 3 ома, там будет минимально. Может так же не кольцо, а бинокль попробовать использовать...
Вся эта широкополосность, волновое сопротивление линий, важны пока речь идёт именно о широкополосной трансформаторной системе. Если же выбирать резонансную систему, то все ваши изыскания с трансформаторами, просто пустая трата времени. Важна только индуктивность обмоток, и минимизация активных потерь. А это, впихнуть как можно больше меди в отверстие бинокля. Минимум изоляции, и максимум меди. Желательно серебрённой.