Project Tsunami or 3 years of work due to a bet about a crate of Bitburger beer

Перевод небольшой части подробной статьи: http://www.dc9dz.de/en/tsunami.html

Пара замечаний:

1. Автор так любит это пиво, что заморочился  на 3 года из-за ящика?
2. Усилитель за 25 000 евро? Спасибо, но я пас :)

= = =

Проект Цунами или 3 года работы из-за спора на ящик пива Bitburger

Burkhard, DF5XV, www.classicbroadcast.de, владеет усилителем Monster-PA R & S под названием VK20. Живой вес этого усилителя составляет 1,6 тонны, ему нужна отдельная большая комната с определенным количеством приточного и вытяжного воздуха, а его мощность достигает пугающих 20 киловатт, даже в режиме RTTY. Burkhard имеет официальное разрешение BNA на 20 кВт для коротковолнового радиовещания, но не для радиолюбительских целей. Такие огромные значения мощности передачи бросают вызов даже творчеству опытного в области ВЧ инженера. Что ж, три года назад автор этой статьи заключил пари с Burkhard-ом о том, что создаст усилитель с более чем наполовину выходной мощностью от VK20 в режиме SSB, но при этом его можно будет уместить в багажнике компактного автомобиля, а вес его будет вполне подъёмным. Burkhard ответил: «Ни за что!» Итак, гонка началась!

 По прошествии трех лет проект с рабочим названием «Цунами» наконец-то завершен. Была реализована даже дополнительное требование минимальной требуемой входной мощности всего 100 Ватт, достигаемой любым любительским трансивером, для достижения полной мощности передачи SSB приблизительно 15 киловатт. Общее усиление около 21 дБ технически очень амбициозно.

Лампа, которая точно соответствует техническим требованиям проекта «Цунами» - 4CX10000D. Согласно спецификации Eimac для линейного усиления SSB, этот тетрод рассеивает на аноде 12 киловатт (Ua, макс - 7500 В; Ia, макс - 4 A) и обеспечивает непрерывную мощность 16 киловатт в пределах гарантированных значений Eimac. В этом случае потребляемая мощность составляет 25 киловатт. Если добавить мощность накала 563 Вт, мощности, рассеиваемые на экранной и управляющей сетках, а также вентилятор и другие системные потребители, необходим мощный трехфазный источник переменного тока. Блок предохранителей в доме на одну семью, принадлежащем автору, обеспечивает подключение трёх фаз по 40 А при напряжении 400 В, следовательно, постоянная номинальная мощность 28 кВА. Этого едва хватает для работы такого 16-киловаттного усилителя - однако следует избегать одновременного включения стиральной машины :)

Конечно, в режиме SSB эти расчёты будут иными. Без речевого компрессора средняя мощность в непрерывном типичном QSO составляет всего 20-25 процентов от пиковой мощности, а при использовании компрессора средняя мощность увеличивается до 30 процентов. Высоковольтный трансформатор усилителя мощности Tsunami рассчитан на 10 кВА, потому что для выходной мощности SSB 15 киловатт с КПД усилителя 65 процентов и средней голосовой мощностью, превышающей 33 процента (при ужасной модуляции, используемой в контестах), требуемая мощность трансформатора составляет 7,6 кВА (15 кВт / 0,65 х 0,33). Таким образом, трансформатора 10 кВА на пластинчатом железе более чем достаточно для проведения непрерывных QSO в SSB. В случае, если время от времени оператор переходит на приём, размеры трансформатора просто роскошны.

Трехфазный трансформатор мощностью 10 кВА, весит всего 70 килограммов.

Кроме того, усилитель мощности Tsunami использует трансформатор с тороидальным сердечником 1,2 кВА для оставшихся напряжений. Процедура включения очень мягкая, и уже через 10 секунд усилитель готов к работе.

После того, как были определены размеры основных электронных компонентов, проектировщик стремился создать единственный в мире выходной каскад с использованием 4CX10000D, который поместится на любом приемлемом столе станции. Невозможно построить усилитель мощности 15 кВт SSB меньшего размера: общая высота «Цунами» составляет всего 31 см. Между нижней частью корпуса и патрубком имеется напряжение 1000 В, но расстояние между ними составляет всего 8 мм. Между анодом и крышкой корпуса имеется напряжение 7000 В, но зазор  всего 22 мм. Хотя эти расстояния достаточны даже при высокой влажности, меньшие зазоры просто невозможны. Кроме того, ширина усилителя уменьшается благодаря пластинчатому трансформатору и роликовому индуктору до оптимального значения 57,5 ​​см. То же касается и его глубины: 58,5 см. Меньший усилитель мощности на 15 кВт SSB определенно невозможен!

П-контур: вариометр, пара вакуумных КПЕ с приводом от электродвигателей.

Поток воздуха для охлаждения был оптимизирован. Холодный воздух всасывается ниже анодного трансформатора, сохраняя его прохладным. Затем теплый воздух выводится по кратчайшему пути над радиатором. Использован самый лучший и самый тихий из доступных вентиляторов, который крепится к корпусу с помощью резинового соединения, чтобы минимизировать вибрации. Кроме того, при приеме скорость вентилятора снижается, чтобы еще больше снизить шум. Тем не менее, радиальный вентилятор рассчитан на абсолютную безопасность, поэтому при передаче увеличивается поток воздуха через лампу усилителя, что создаёт определённый шум. Но зато усилитель остается холодным, даже во время безостановочной работы.

Готовый усилитель мощности "Tsunami" на изготовленном на заказ специальном устойчивом столе из акрилового стекла. Вес усилителя - 132 кг.

Некоторые комментарии по результатам измерения параметров

Измерения выходной мощности усилителя мощности Tsunami показали снижение выходной мощности на более высоких частотах. Оказалось, что это происходит в основном из-за трансивера ICOM (IC 7400), так как его выход уменьшается при увеличении частоты. Хотя он по-прежнему показывал выходную мощность 100 Вт на своем дисплее, но фактическая мощность на 10 м, например, составляла всего 74 Вт (с тюнером). Тем не менее, Tsunami обладает впечатляющей выходной мощностью во всем диапазоне частот от 160 до 10 метров.

Полное изготовление «Цунами» выходит далеко за рамки традиционных радиолюбительских средств. Конечно, особенно важно обратить внимание на характеристики антенн, антенных переключателей, кабельных соединений и т.д. Поскольку автор соблюдает правила, «Цунами» выставлен на продажу - но, конечно, аукцион должен быть выигран.

Конечно, с увеличением мощности мешающие факторы также увеличиваются. Так что приходится иметь дело с такими осложнениями, как, например, у автора сгорели модемы DSL. Как только ферритовые защелки были надеты на шнуры питания 230 В и 400 В, а также на кабели управления PTT и HF, все снова пришло в порядок.

Но являются ли выведенные из строя модемы DSL приемлемыми для людей? Конечно, нет! Как говорит немецкий философ Max Weber: «Каждый человек несет ответственность за свою свободу». В нашем случае это можно перевести так: Нужно излучать столько мощности, сколько позволяют обстоятельства и люди.