Создание широкополосных усилителей высокой частоты (ВЧ) на биполярных транзисторах советского/российского выпуска остается актуальной темой для радиолюбителей и проектировщиков НЧ/ВЧ трактов. Транзистор КТ610 (и его аналоги КТ606, КТ904) исторически позиционировались как устройства для работы в режиме класса С, однако энтузиасты успешно применяют их в линейных режимах (класс А, АВ) для построения усилителей в диапазоне до 100–150 МГц. В данной статье рассмотрим принципиальные схемы, особенности расчета согласующих устройств, проблемы линейности и практические рекомендации по сборке.

Транзистор КТ610: параметры и применимость

КТ610, это кремниевый биполярный транзистор с плоскоэпитаксиальной структурой, предназначенный для работы в усилителях мощности и генераторах на ВЧ. Ключевые параметры (типичные):

• Предельная частота переходов (f_T): 400–600 МГц (гарантирует усиление на 100 МГц).
• Максимальная коллекторная мощность (P_K): до 5–7 Вт (требует радиатора).
• Коллекторное напряжение (U_КБ): до 30–40 В.
• Коэффициент усиления по току (h_21э): 15–50.
• Выходная емкость (C_к): ~10–15 пФ.

Важное замечание из сообщества (форум realstrannik.com, CQHAM.RU): Опытные разработчики (в частности, пользователь XYAMAN) подчеркивают, что КТ606, КТ904, КТ610 предназначены для работы в классе С (генераторы, нелинейные УМ). Попытки получить высокую линейность (низкие IMD3) в классе А/АВ на этих кристаллах требуют тщательного выбора режима (тока покоя) и термостабилизации. Тем не менее, на форумах приводятся примеры достижения IMD3 ≈ -50 дБ на КТ610 в входных каскадах линейки.

Основные топологии схем для диапазона до 100 МГц

Каскад с общей базой (Common Base) — классика для ВЧ

Самая простая схема для одного транзистора. Входной сигнал подается на эмиттер, выход снимается с коллектора. База заземлена по переменному току через конденсатор.

• Преимущества: Хорошая устойчивость, низкая входная емкость (Миллеровский эффект отсутствует), широкая полоса.
• Недостатки: Низкое входное сопротивление (~20–50 Ом), требует качественного согласующего преобразователя (50 Ом -> Z_вх).

В коллекторной цепи обязательно используется ВЧ-дроссель или трансформатор для питания и снятия мощности.

Каскодная схема (Cascode) — для высокой устойчивости и полосы

Обсуждалась на realstrannik.com (тема «Генератор с расчетной мощностью выхода около 9 кВт», стр. 9). Состоит из двух транзисторов: нижний — с общей базой (КТ610), верхний — с общей базой или общим эмиттером.

• Задача: Исключить обратную связь через коллекторно-базисную емкость нижнего транзистора, расширить полосу, повысить выходное сопротивление.
• Нюанс согласования: На форуме обсуждалось влияние емкости C4 (блокирующего конденсатора базы верхнего транзистора/экранирования). Уменьшение с 10 нФ до 100 пФ меняет импеданс заземления базы верхнего каскада на рабочей частоте, что критично для УВЧ и может привести к самовозбуждению или сужению полосы.

Двухтактная схема (Push-Pull) в классе АВ, для линейности и мощности

Ссылка на статью 2008 года про полевые транзисторы указывает: «Существенное улучшение энергетических параметров широкополосных УМ возможно лишь при использовании двухтактных каскадов, работающих в режиме класса АВ… При К15 ДБ в полосе 2…100 МГц он обеспечивает Рвых 8 Вт». На биполярных КТ610 это также актуально: два транзистора в противофазе позволяют подавить четные гармоники и увеличить мощность до 5–10 Вт с КПД выше, чем в однтактном классе А.

Принципиальная схема однокаскадного УМ на КТ610 (0.5–100 МГц)

Ниже приведено текстовое описание типовой схемы, собранной на основе данных из каталогов QRZ.RU и статей по «Широкополосным ВЧ усилителям на транзисторах КТ нового уровня» (2023).

Входной тракт (Согласование 50 Ом -> Z_вх)

1. Входной конденсатор C1 (100–1000 пФ, КМ/НПО) — гальваническая развязка.
2. Входной трансформатор Tr1 (ГУН/ферритовое кольцо, например, 600НМ/1000НМ, К15х8х4.5 или аналогичное).
   • Первичная обмотка (50 Ом): 2–3 витка.
   • Вторичная обмотка (вход транзистора): 1–2 витка с отводом (для согласования по току).
3. Смещение базы: делитель R1, R2 (например, 1.2 кОм / 2.2 кОм для U_пит=12-13.8В) + фильтрующий конденсатор C2 (10 мкФ x 100 нФ).

Рабочий каскад (КТ610)

• Эмиттер: Резистор тока покоя Rэ (10–22 Ом, 1-2 Вт) + термически связанный термостабилизатор (диод/транзистор на радиаторе) для класса А/АВ. Для класса С, только Rэ или катушка.
• База: Заземлена по переменному току конденсатором C3 (1–10 нФ, керамика НПО/КМ) параллельно резистору смещения.
• Коллектор: Нагрузка, выходной трансформатор Tr2 или ВЧ-дроссель (для генераторов) + блокирующий конденсатор C4 питания.

Выходной тракт и питание

• Выходной трансформатор Tr2 (согласование коллектора -> 50 Ом). Детали обмотки см. ниже.
• Конденсатор C4 (блокировка питания коллектора): Спорный момент. Авторы схем часто ставят 100 пФ (НПО) максимально близко к ножке коллектора для КВ/ВЧ. Значение 10 нФ может быть избыточным и создавать параллельный резонанс с индуктивностью питания на ВЧ. Рекомендуется комбинация: 100 пФ (НПО) + 1 мкФ (тантал/керамика) + 100 мкФ (электролит) на входе платы.
• Дроссель питания L1 (ферритовое кольцо, 10-20 витков ПЭЛ 0.5-0.8 мм) для подачи постоянного тока и блокирования ВЧ.

Расчет и изготовление ВЧ-трансформаторов (Ключевой элемент)

Именно качество трансформаторов определяет полосу пропускания и КСВ. В статье «Линейный широкополосный усилитель мощности» приводятся конкретные габариты для мощных вариантов, для маломощных (до 1-2 Вт) на КТ610 масштабируются в меньшую сторону.

Параметры выходного трансформатора Tr2 (пример для ~1-2 Вт):

• Сердечник: Ферритовое кольцо К12х6х4.5 мм (или D22 мм, H13 мм для высокой мощности по статье 2023 г.), марка 600НМ ౼ 1000НМ (или тип 43/61 по Fair-rite для 1-100 МГц).
• Провод: ПЭЛ или ПЭЛШО D 0.51 мм (как указано в источнике: «обмотки мотаются двумя слегка скрученными проводами… содержат 13 ⎼ 18 витков до заполнения»). Для маломощного варианта достаточно 4-6 витков скрученной пары (бифиляр).
• Схема включения: Рутковский (Guanella) -:4 или 1:9 (в зависимости от сопротивления коллектора R_к ≈ (U_пит^2) / (2*P_вых)). Для 12В и 1Вт R_к ~ 72 Ом -> трансформатор 1:1.5 или 1:2.

Практическая сборка и печатная плата

1. Корпус транзистора: КТ610 выпускается в металлокерамических корпусах (КТ610А — КТ610Д, КТ610БМ и т.д.). Критично обеспечить контакт коллектора (корпуса) с радиатором через термопасту. Коллектор часто соединен с корпусом — радиатор «горячий» (на потенциале коллектора), требует изоляции от корпуса устройства.
2. Монтаж: Только поверхностный (SMD) или проводной с минимальной длиной выводов. Используйте двухслойную плату с сплошным полигоном земли (GND) на нижнем слое.
3. Разводка: Входные и выходные цепи разнесены максимально далеко. Питание ведется «звездой» от конденсаторов C4 к коллектору.
4. Экранирование: При многокаскадных схемах (каскод, 2-3 каскада) обязательны межкаскадные экраны (стенки на плате или «каны» из белого железа/меди).

Настройка, измерения и типичные проблемы

Установка тока покоя (для класса А/АВ)

Без входного сигнала регулируют резистором смещения базы (или подбором R1/R2) ток коллектора I_К0.

• Класс А: I_К0 = I_Кмакс / 2 (большой нагрев, высокая линейность).
• Класс АВ: I_К0 = 5-10% от I_Кмакс (компромисс).
• Термостабилизация: Обязателен датчик температуры (диод 1N4148 или транзистор KT315 в диодном включении), приклеенный к радиатору рядом с КТ610, встроенный в цепь смещения базы.

Измерение АЧХ и КСВ

Используйте ВЧ-анализатор (NanoVNA, DG8SAQ и т.д.). Цель: КСВ < 1.5 в полосе 1–100 МГц. Если КСВ растет на верхах — проверьте емкости блокировки (C3, C4) и качество обмоток трансформаторов (межвитковые емкости).

Линейность (IMD3) и мощность

• На двухтональном тесте (f1, f2 с шагом 10-100 кГц) измеряют уровень третьих межмодуляционных продуктов (IMD3).
• На форуме CQHAM.RU обсуждали: «Слышал мнения о том, что 610-е дают слишком много IMD… Зависит от того, откуда руки растут… Человек заявляет линейность имд3 -50дБ, с КТ610 в начале линейки». Это подтверждает: при грамотном смещении (класс АВ, термостабилизация) и низком уровне сигнала на входе (до 0.1-0.5 Вт) КТ610 может быть линейным драйвером.
• Для выходной мощности > 2-3 Вт на КТ610 в классе С/В — ожидайте высокие IMD. Для линейных режимов (SSB, QAM, OFDM) лучше смотреть в сторону современных LDMOS (BLF188, MRFE6VP61K25H) или ГАС-полевников, как указано в обзоре 2026 года.

Сравнение с современными решениями

Согласно обзору «Топ-5 схем усилителя мощности ВЧ» (2026), современные модули на BLF188 или MRFE6VP61K25H обеспечивают работу в диапазоне 1.8 МГц – 500 МГц и выше с мощностью десятков ватт и высокой линейностью без подстройки согласования. Сборка на КТ610 сегодня имеет смысл только для:

• Образовательных целей (изучение ВЧ-техники).
• Ремонта старой техники (военная/гражданская связь 80-90-х).
• Спортивного интереса / QRP (маломощная передача, CW/FT8, где допустимы IMD).
• Дешевых генераторов/источников сигнала (класс С).

Чек-лист компонентов (BOM) для экспериментальной платы

Построение широкополосного усилителя на КТ610 для диапазона до 100 МГц — задача выполнимая, но требующая понимания физики биполярных транзисторов на границе их частотных возможностей. Ключевые факторы успеха:

1. Качественные ферритовые трансформаторы (бифилярная обмотка, правильный феррит).
2. Грамотная разводка платы (микролента, полигон GND, короткие выводы).
3. Правильная блокировка питания (C4 = 100 пФ НПО у ножки коллектора — обязательно).
4. Обязательная термостабилизация тока покоя для линейных режимов.

Для задач, требующих высокой линейности (SSB, цифровые виды связи) и мощности > 5 Вт в 2026 году, рациональнее использовать современные LDMOS/ГАС-полевники. Однако КТ610 остается отличным учебным материалом и надежным «рабочим конем» для маломощных драйверов, генераторов и приемников.