Статья 'Обзор усилителя Ameritron ALS-600X'

AMERITRON ALS-600X : Простота и надёжность на транзисторах!

На Российском рынке американская фирма AMERITRON уже на протяжении нескольких лет удерживает прочные позиции поставщика недорогих усилителей мощности. В основном продукция фирмы известна своими недорогими ламповыми усилителями мощностью от 500 до 2500 Ватт. Усилители фирмы AMERITRON имеют очень привлекательные цены, порою в 2-3 раза ниже, чем их функциональные аналоги от других производителей, что и делает их успешными на Российском рынке. Выполнены они на современных лампах. Аналоги наших, уходящих в лету Г-811, ГС-35Б, ГУ-74, ГМИ-11 и других ламп, но с гораздо лучшими характеристиками.
В нашей стране, в расцвет эры кремниевых технологий всё ещё бытует распространённое мнение, что мощный усилитель должен быть обязательно на лампах. С одной стороны усилители, построенные на лампах действительно надёжны, с другой стороны современная интеллектуальная схемотехника защиты и управления усилителями позволяет добиться нужной надёжности при изготовлении усилителя на транзисторах. Это означает, что при возникновении нештатных ситуаций, усилитель на транзисторах уйдёт в защиту и не сгорит. При этом сработает сигнализация, и вы сразу узнаете о том, что характеристики антенны или других узлов связи вышли за пределы допустимых характеристик. Этот важный и тонкий момент, который в некоторых крайних случаях может оказаться роковым, и в ламповых усилителях он практически не уловим. Если характеристики антенны в процессе работы начинают изменяться, то обычный пользователь начинает что делать? Нет, он не полезет смотреть антенну, балун или кабель – тут же начинают крутить ручки «PLATE» и «LOAD». В пределе заканчивается это прострелом лампы или её перегревом «до малины» с соответствующим дальше разорением на достаточно крупную сумму денег. С другой стороны – это только вопрос внимательного отношения к своему антенному хозяйству.
Но, допустим, вы внимательный человек и всё своё антенное хозяйство держите в строгости. Антенны у вас хорошо настроены и имеют импеданс близкий к 50 Омам. В таком случае становится оправданным применение полупроводниковых усилителей. Главным их преимуществом перед усилителями на лампах является практически неограниченный ресурс использования. Если при использовании лампового усилителя всегда желательно иметь сменный комплект ламп «про запас», задумываться о том «где их достать, когда запаска помрёт»*, то на полупроводниковом усилителе можно работать практически вечно и к тому же, он сразу готов к работе после включения. Главные условия работы полупроводниковых усилителей: не превышать допустимые уровни сигналов по входу и не допускать резких скачков КСВ по антенному выходу – достаточно легко соблюсти в наше время доступными способами.
* - Ресурс работы лампы определяется режимом её работы, уровнем анодного напряжения и уровнем эмиссии катода. Примерное время наработки ламп на отказ составляет несколько сот часов. Для транзисторов этот параметр может составлять до миллиона часов.

Перейдём теперь от лирики непосредственно к железкам.

В этом обзоре мы ознакомимся с усилителем фирмы AMERITRON ALS 600X.
В 2001 году фирма выпустила первую версию усилителя ALS-600. Он имел внутри одного корпуса блок питания и весил почти 40 Кг.

А в 2009-2010 вышла в свет вторая, улучшенная версия усилителя.

В новой версии введено удалённое управление усилителем от внешнего блока управления или от трансивера через специальный интерфейс, разделены блок усилителя и блок питания, немного улучшены характеристики за счёт доработки схемы и оптимизирована разводка плат.
Усилительный комплекс разбит на два отдельных устройства: это собственно блок усилителя и блок питания. Эти блоки можно располагать на рабочем столе рядом, друг на друге, или блок питания можно убрать со стола и пометить его так, чтобы он не мешал и не занимал лишнего рабочего пространства. Всё зависит от возможностей размещения на вашем столе и ваших личных эстетических вкусов и пристрастий.

Компания AMERITRON выпускает следующие версии усилителя:

• ALS-600 – базовая модель усилителя с простым 50В блоком питания;
• ALS-600X – экспортная базовая модель усилителя с простым 50В блоком питания для подключения к сети 220V;
• ALS-600Y – базовая модель усилителя с простым 50В блоком питания для подключения к сети 110V;
• ALS-600S – базовая модель усилителя с переключаемым блоком питания;
• ALS-600SX – экспортная базовая модель усилителя с переключаемым блоком питания для подключения к сети 220V;
• ALS-600SPS – с переключаемый блоком питания без усилителя.
• В Россию обычно поставляется модель, рассчитанная на подключение к сети 220В ALS-600X или ALS-600SX. Комплекты отличаются блоками питания.

Технические характеристики усилителя и особенности:

• Частотный диапазон: 1.5-22 МГц (версия для USA); 1.5-30 МГц (с опционным набором расширения)
• Выходная мощность: 600 Ватт (SSB PEP); 400 Ватт (CW)
• Входная мощность: До 100 Ватт
• Входное КСВ: < 1.5
• Уровень гармоник: 48дб
• Интермодуляционные искажения (IMD): 25дБ (см. график IMD ниже)
• Питание блока усилителя: по цепи 50 В – до 25А; по цепи +/-14В – 1А
• Блок питания от сети: 110В х 11А (Версия для USA); 220В х 8А (Экспортный вариант)
• Размеры (Д/Ш/Гл): 180х255х320мм (Блок усилителя); 155х230х355мм (Блок питания)
• Защита от превышения КСВ
• Автоматическая регулировка выходной мощности ALC
• Защита от перегрузок по входу и выходу
• Хорошо читаемый, подсвечиваемый 2х-стрелочный индикатор «падающей» и отраженной мощности
• Индикатор КСВ
• 2х-стрелочный индикатор напряжения питания и потребляемого тока на блоке питания
• Оперативная регулировка уровня ALC в самом усилителе
• Подстраиваемый уровень ограничения ALC для трансивера
• Реле внешнего управления режимом «RX\TX» (12В с током нагрузки 100мА замыкается на землю в активном режиме)
• Индикация режимов передачи, превышение порога ALC, аварийных режимов

• Дополнительно приобретаемые опции

• MOD-10MB – плата ФНЧ 10-12М диапазонов (актуально для американской версии усилителя)
• QSK-5 – мощный быстрый ВЧ переключатель для быстрых режимов переключения режимов работы RX\TX (режим работы CW QSK или пакетные режимы передачи данных)
• ALS-500RC – модуль дистанционного управления усилителя ALS-600
• ARI-500 – автоматический переключатель диапазонов усилителя ALS-600 и набор кабелей
• ARB-704 – интерфейс полного автоматического управления усилителем от трансивера и набор кабелей

IMD усилителя при подаче на вход 2х тонового сигнала

Описание усилителя

Усилитель представляет собою небольшую лёгкую коробку размерами 18х25х32см и массой 5кг. Блок питания имеет практически те же размеры, и он немного тяжелее. Внутри стоит «правильный» габаритный и тяжелый трансформатор.

Передняя панель блока усилителя содержит все необходимые органы управления усилителем, приборы индикации состояния усилителя и режимов работы. В отличии от лампового усилителя, на транзисторном усилителе органов управления намного меньше. Здесь кнопка включения питания и режим аналогичный ламповому усилителю – «ожидание» и «работа». Во втором режиме напряжение 50 Вольт подаётся на оконечный каскад усиления, и все цепи усилителя полностью переводятся в рабочий режим.
3 светодиода сигнализируют о режиме работы усилителя.

• Желтый светодиод «ALC» – сигнализирует о превышении порога ALC. Оптимальный режим работы усилителя с минимальными искажениями сигнала будет если светодиод «ALC» изредка мигает на пиках. Частое моргание светодиода или его свечение сигнализирует о неправильной работе усилителя, перегрузки усилительного каскада или превышении входного уровня сигнала. В этом режиме линейность усиления падает, и появляются искажения (в народе «Брызги»). Происходит большое «расширение» спектра сигнала, чем можно сильно помешать в эфире соседям по частоте. Поэтому следите что бы уровень ALC не выходил за пределы нормы.
• Зелёный светодиод «XMT» - загорается, когда усилитель переходит в режим передачи (ТХ).
• Красный светодиод «LOAD FAULT» - сигнализирует о неисправности в нагрузке. Это может быть превышение уровня КСВ. Уровень КСВ нагрузки не должен превышать 2. Т.е. импеданс подключаемой антенны может быть в пределах 30-80 Ом, но идеальное согласование усилителя, а значит максимальная отдача мощности в антенну, будет при импедансе антенны 45-55 Ом. Так же этот индикатор сработает, если неправильно установлен переключатель диапазонов или уровень выходной мощности превышает допустимые пределы – т.е. при наличии перегрузки по входу.

Регулятор «ALC SET» - регулятор уровня ALC. Орган оперативного управления, ограничивающий выходную мощность и не позволяющий усилителю перегружаться на пиках сигнала. В режиме постоянной мощности (RTTY или FM) им можно оперативно менять выходную мощность усилителя. Оптимально и без искажений это уровень выходного сигнала составляет примерно 300-350 Ватт. В режиме АМ – модуляции этот регулятор необходимо выставить в максимальное положение и не трогать его. При этом уровень несущей и боковых полос будет иметь соотношение 1:4 и выходная мощность будет составлять примерно 150 Ватт.
Последняя ручка – это управление диапазоном работы усилителя. При переключении соответствующей ручки внутри усилителя переключается фильтр низких частот (ФНЧ) на свой участок частот. Положение ручки «AUX» включает ФНЧ диапазон частот 22-30 МГц. В американской версии усилителя цепи этого ФНЧ отсутствуют. В версии усилителя, поставляемого в Россию, он обычно присутствует. ( ФНЧ для положения «AUX» можно увидеть ниже по тексту на фото в описании начинки усилителя) В положении ручки «REMOTE» всё управление переходит на внешний блок удалённого управления ALS-500RC подключаемого к соответствующему разъёму «REMOTE» на передней панели усилительного блока.

Так же возможно полное автоматическое управлением усилителем от трансивера. Для этого предусмотрен блок трансиверного интерфейса ARB-704 и блока автоматического переключателя диапазонов ARI-500 с соответствующими кабелями для каждой модели трансивера.

Задняя панель усилительного блока содержит разъёмы для подключения усилительного блока к блоку питания, разъёмы подключения к трансиверу, антенный разъём и ручку порога ограничения ALC для трансивера. Схема подключения усилителя к трансиверу проста и стандартна. Она описана в инструкции по эксплуатации, но приведем её и в этом обзоре.

Подключение трансивера к усилителю достаточно просто. С помощью стандартного кабеля с RCA разъёмом подключается управление передачей от трансивера к усилителю, и вторым кабелем подаётся сигнал ALC с усилителя на трансивер. Ручкой «ALC LIMIT» выставляется порог ограничения мощности трансивера. При подаче на вход усилителя несущей максимальной мощностью 100 Ватт вращением этой ручки, выставляется максимальная выходная мощность усилителя в районе 500Ватт. При этом мощность в режиме РЕР будет составлять 600-700 Ватт. Стрелка индикатора выходной мощности в пределе настройки не должна превышать значения 700Ватт. После настройки уровня ALC трансивера все остальные настройки выходной мощности можно оперативно подстраивать ручкой ALC на передней панели усилителя. Минимум искажений усиленного сигнала при этом будет при подаче сигнала на вход усилителя мощность 50-80 Ватт.
Почти половина пространства задней панели занимает огромный, но тихий вентилятор. Он специально подбирался так, что бы обеспечить необходимый для охлаждения радиатора поток воздуха и при этом имел минимальный уровень шума.
Блок питания подключается к блоку усилителя толстым гибким изолированным кабелем. Разъём для подключения имеет специальный ключ и вставить его неправильно или вверх ногами не получиться.

Тут же находятся 3 колодки под предохранители, которые идут в комплекте с усилителем. 2 предохранителя ставятся по цепи 220 Вольт и один по цепи 50 Вольт.
Шнур подключения к сети имеет вилку американского стандарта, поэтому, при покупки усилителя проверьте, что бы её вам поменяли на вилку нашего стандарта или озаботьтесь сами приобретением правильной вилки под наши розетки.
На передней панели блока питания расположена кнопка переключения режима работы и индикатор питаемого напряжения и потребляемого тока усилительным блоком.

Переключаемый блок питания имеет 2 режима работы:

• Режим для работы в SSB-модуляции – когда на усилитель подаётся полное напряжение 50-55 Вольт.
• Режим для работы в RTTY/FM – режимах модуляции. В этом режиме работы на усилитель подаётся пониженное напряжение 35-40 Вольт и выходная мощность снижается до 300 – 350 Ватт. Сделано это для теплового облегчения работы усилительного каскада во время долговременной передачи сигнала. (Например во время RTTY\PSK соревнований) Обычное соотношение работы приём\передача в этом режиме составляет - 50%.

• Внутреннее содержание усилителя
• Основу аппарата составляет 2х-тактная схема усилителя (типа push-pull). Это распространённая схема усилителей радиочастоты, зарекомендовавшая себя в хорошей работе уже в течении многих лет. Такую структуру построения усилительных схем так же применяют многие фирмы производители трансиверов и усилителей. (Для более детального понимания работы усилительных схем см. статью по усилителям фирмы RM https://www.radioexpert.ru/articles/vtoroj-razdel/108/ )

Ниже приведена схема усилителя, которая не является секретной и взятая из фирменного руководства по эксплуатации усилителем.

Особенностью этой схемы является наличие правильных цепочек отрицательно-обратной связи (ООС). Благодаря этим ОС усилитель имеет хорошую устойчивость к самовозбуждению, а значит, высокую надёжность и стабильность работы. Другой особенностью этой схемы является параллельное включение транзисторов в каждом плече усиления. За счёт этого схемного решения в сочетании с высоким питающим напряжением удалось получить высокую выходную мощность усилителя, применяя относительно дешевые транзисторы. Цена применяемых в этом усилителе транзисторов MRF150 составляет всего 30-50долларов за штуку. Для сравнения, цена более мощных транзисторов для подобных усилителей составляет более 150 долларов за штуку. Надо заметить, что этим приёмом (включением дешевых транзисторов в параллель) занимаются многие фирмы, производящие усилители мощности бюджетного класса и любители «самоделкопаяния». Такое упрощение схемы оборачивается сложностью настройки аппарата. Посмотрим на схему ещё раз. Органов настройки смещения питания транзисторов целых 4 штуки. Для того что бы вывести такой усилитель в линейный режим работы при самодельном изготовлении, понадобится не один измерительный прибор, опыт настройки и куча времени. Поэтому такой усилитель выгоднее купить, чем делать самому. На заводе аппараты хорошо настраивают и выводят в линейный режим усиления.
Об очень хорошем качестве работы усилителя говорит и схема фильтрации сигнала, установленная по выходу усилителя. Применены ФНЧ 5-ого порядка которые обеспечивают подавление внеполосных составляющих сигнала не менее чем на 40дБ.

Схема защиты представляет собою направленный ответвитель, завязанный на схему автоматики и управляющей изменением уровня сигнала по входу усилителя и формирущей сигнал ALC для трансивера.

Заглянем во внутрь корпуса усилительного блока:

Общий вид внутренностей усилителя

Вид сбоку

Как видим усилитель собран «Этажеркой». В основании «бутерброда» находится массивный радиатор. На нём сверху располагается плата самого усилителя с транзисторами. И в верхнем слоем находится плата фильтра нижних частот (ФНЧ), плата направленного ответвителя КСВ-метра и блок коммутанции.

Что сразу бросается в глаза – это наличие дополнительного опционального ФНЧ для 10-12М диаппазона частот.

Сбоку находится плата автоматики.

В нашей лаборатории было проведёно тестовое включение усилителя и проверена его работа.
В качестве устройства возбуждения усилителя была применена радиостанция Yaesu FT-857D. Нагрузкой усилителя использовался мощный 75 Омный эквивалент антенны от советской военной радиостанции с подключенным к нему высокоомным ламповым вольтметром В7-15.

Измерения проводились при подаче разных мощностей от 5 до 50 Ватт.
200 Ватт усилитель отдавал при подаче на вход примерно 10-15 Ватт
При подаче несущей мощностью 40 Ватт и работе блока питания в режиме SSB усилитель отдавал 400 Ватт . При работе блока питания в режиме RTTY – примерно 250-270 Ватт. На максимальных значениях мощности подаваемого сигнала тестирование не проводилось.
Работа усилителя в режиме SSB: Вход-35Ватт, выход 400 Ватт

Работа усилителя в режиме RTTY\PSK: Вход 35 Ватт, выход – 250 Ватт

Вывод

На сегодняшний день развитие полупроводниковых усилителей достиг уровня, позволяющего выпускать относительно дешевые транзисторные усилители такой же мощности, какой обычно достигаются, применяя лампы. При этом надёжность таких усилителей ни сколько не страдает. Это фактор выводит полупроводниковые усилители на те же позиции рынка усилителей мощности, на каких всегда были ламповые усилители. А некоторые характеристики полупроводниковых усилителей, такие как долговечность работы, при правильном их использовании, физические размеры устройства и возможность мгновенно быть готовыми к работе ставят их в выгодную позицию относительно ламповых усилителей. Усилитель AMERITRON ALS 600X – один из этого числа усилителей. За относительно небольшие деньги вы обретёте надёжного друга и помощника в соревнованиях, тестах и просто приятного провождения времени в эфире.

radioexpert.ru,

Обзор усилителей RM Italy

Обзор усилителя Ameritron AL-811HX