Вниманию публики предлагается усилительный модуль на мощном СВЧ mosfet. Почему не усилитель, а именно модуль? Потому, что это не законченная конструкция, а только основа для неё. А ещё потому, что размеры модуля невелики, его удобно устанавливать в разные устройства как оконечный усилитель мощности и удобно использовать несколько модулей для суммирования мощности.

Собственно схема вполне стандартная, подобных опубликовано в сети множество. Необычность заключается в применённом транзисторе.  Как явствует из даташита, транзистор предназначен для работы в полосе частот 2100-2170МГц с выходной мощностью 44 ватта. Поэтому-то такие транзисторы отпугивают радиолюбителей от применения в своих конструкциях, несмотря на то, что они относительно доступны. (А на вот такую строчку из того же даташита - "Pout @ 1db Compression Point >= 150 Watts CW" - почему-то внимания уже не обращают. Да и полоса частот - рекомендуемая, в которой параметры транзистора оптимальны, благодаря наличию во входных цепях резонансных линий. Но добротность этих линий не настолько велика, чтобы полностью вырезать частоты ниже рекомендуемых. Возможно, на несколько дб упадёт усиление, но это компенсируется ростом усиления с понижением частоты. По моим измерениям, усиление по мощности транзистора MRF7S21150HSR3 на частоте 145Мгц и при напряжении питания 28в. составляет более 20дб, что для оконечного усилителя мощности даже очень много... 

Принципиальная схема.

Классическая схема на СВЧ mosfet с общим истоком. Вход и выход согласованы настроенными резонансными цепями на основе полосковых линий. На входе усилителя установлен 3дб. аттенюатор на резисторах, служащий для согласования входных цепей и для дополнительного ослабления входного сигнала. Аттенюатор, изображённый на принципиальной схеме, в реальной конструкции отсуствует, так как выполнен на отдельной плате.

       Детали, наладка и конструктив..

Типы и номиналы большинства  элементов есть на принципиальной схеме, всё остальное хорошо видно на фотографиях. Особое внимание надо уделить качеству ВЧ конденсаторов в выходной цепи усилителя. В качестве усилительного элемента можно использовать практически любые СВЧ мосфеты подходящей мощности. Я пробовал, кроме указанного в схеме, также MRF7P20040HSR3, MRF7S21130HSR3, MRF8S21200H, MRF184, MRF9180, BLF1820-90, BLF4G10LS-120. Всё работает.

Конструктивно усилитель выполнен на двух платах из двухстороннего фольгированного текстолита FR4  толщиной 1.5мм, по краям припаяны полоски фольги, которые соединяют стороны текстолита. Дорожки сформированы при помощи резака.  Обе платы и транзистор установлены на медной пластине толщиной 4мм и размерами 100x60мм. При повторении конструкции необходимо уделить особое внимание качеству заземления истока транзистора, (см. на фото)  обычного крепления  при помощи двух болтов может оказаться недостаточным. При наличии даже минимальной паразитной индуктивности или сопротивления в цепи истока может возникнуть трудноустранимое самовозбуждение усилителя из-за чрезвычайно высокого усиления. В этом случае из-за значительной ёмкости затвор-исток схема превращается в банальную ёмкостную трёхточку. Со всеми вытекающими последствиями, такими, как выход дорогого транзистора из строя.

Настройку усилителя следует начинать, подав только напряжение управления на цепь затвора. Подстроечным резистором R5 устанавливаем на затворе транзистора постоянное напряжение 2.5в. Затем подключаем к выходу усилителя эквивалент 50 Ом с измерителем мощности, подаём на стоковую цепь пониженное напряжение питания, например 13.8в. Вращая  подстроечник R5 убеждаемся в том, что при изменении тока покоя транзистора в пределах от 0 до нескольких ампер не происходит самовозбуждения. Признаком самовозбуждения может быть резкое изменение тока стока или показания PowerMeter.

Если всё нормально, устанавливаем ток покоя усилителя порядка 0.7А, подаём на вход сигнал от генератора ВЧ частотой 145МГц и с амплитудой 2-3в. (Вольта, а не Ватта!!!) При этом ток стока увеличивается до 1.5-2А. Настройкой подстроечных конденсаторов добиваемся максимальной мощности на эквиваленте, которая даже при пониженном питании может достигать 15-20 ватт. После настройки выходных согласующих цепей увеличиваем входной сигнал до 7-8в. Это порядка 1 ватта мощности. Выходная мощность при питании 13.8в должна возрасти до 40-50 ватт. Полезно ещё раз немного подстроить конденсаторы, следя за тем, чтобы они не находились в крайнем положении. Если ёмкости не хватает, то следует включить параллельно подстроечному конденсатор постоянной ёмкости небольшого номинала - 10-15пФ.

Ну и заключительный этап  - проверка и испытание усилителя при полном питании 24-28в. При таком питании и входной мощности порядка 1 ватта, выходная мощность может достигать 100-120 ватт при токе стока 7-8А. При некотором увеличении входного сигнала мощность достигает 150-170 ватт, но, к сожалению, имеющиеся у меня в наличии подстроечные и постоянные конденсаторы в выходной цепи начинают очень сильно греться. Вплоть до отпайки. Несомненно, при качественных деталях, например, при использовании металло-слюдяных ВЧ конденсаторов, можно было бы получить надёжную работу усилителя с мощностью 150 ватт, транзистор это позволяет, но в моих условиях более приёмлемым оказался способ наращивания мощности, используя сложение мощностей отдельных 100 ваттных модулей.  

R1ZH © 2017