Design for 40W laajakaista VHF RF Power Amplifier ULA

esittely

Mitä tämä suunnittelu on

Pienitehoisten FM-lähetyskaistalähettimien lähtötehon lisäämiseksi useita näistä on saatavana kaupallisesti, sekä sarjoina että valmiina. Katso Miten on yhteisön Radio Station linkkejä tarkasteluihin joitakin suosituimmista Herättimet.

Kuka on tämä malli?

• Ne, jotka tuntevat RF-elektroniikkaa ja mekaniikkaa rakennustarvikkeet tekniikoita
• Ne, jotka ovat jo rakentaneet ja testanneet onnistuneesti VHF-tehovahvistimia (> 10 W)

Vertailukohtana, katso Johdatus yhteisön Radio Station Elektroniikka

Seuraavat testauslaitteet vaaditaan virittää vahvistimen:

• Stabilisoitu virtarajoitettu virtalähteen (+ 28V, 3A)
• Yleismittari, jossa 3A tai suurempi virta-alue
• 50W VHF dummy Load
• RF Power Meter
• FM exciter, n.. 26 - 27 dBm lähtöteho
• RF Spektrianalysaattori
• RF MPR tai spektrianalysaattori seuranta generaattori
• RF keinokuorma

Tämä muotoilu on ÄLÄ sopii aloittelijoille ja VHF RF-aloittelijoille. Näillä ihmisillä on seuraavat riskit:

• Lämpö-ja RF palovammoja
• Sähkötapaturma
• Tuhoaminen kalliita RF-komponenttien ja testauslaitteet
• Toivottuja vääriä suurtaajuussäteilylle, jolloin häiriötä muille käyttäjille sähkömagneettisen spektrin, jolloin vaarana vierailun valtion ja johtuvan laitteiden takavarikointi, sakkoja ja mahdollisesti vankeutta.
• Paljon stressiä ja turhautumista.

Miksi tämä malli on tarpeen

Uskon, että valtaosan Internetissä saatavilla olevien FM-lähetyslaitteiden kaavioiden ja mallien laatu on kaukana tyydyttävästä. Katso minun neuvoja rakentamiseen suunnitelmista Webissä. Erityisesti VHF RF -vahvistimista saatavilla oleva tieto on vieläkin epätoivoisempi, esimerkiksi mallit, joissa käytetään laitteiden dinosauruksia, kuten TP9380. Tämä malli perustuu uuteen MOSFET-laitteeseen, jolla on siihen liittyviä etuja

• suuri voitto
• korkea hyötysuhde
• helppous tuning

Koska suurin osa verkon malleista on yli 10 vuotta vanhoja, äskettäin esitetyn laitteen käyttämisen pitäisi maksimoida mallin käyttöikä. Käytän tätä mallia myös ajoneuvona osoittamaan tarvittavan tiedon määrää kolmannelle osapuolelle, jolla ei ole mielenlukutaitoa tämän vahvistimen rakentamiseen. Asia on seuraava: jos henkilö on riittävän ammattitaitoinen ja kokenut rakentamaan jotain niukasta suunnittelutiedosta, esimerkiksi vain kaavamaisesti, hän pystyy rakentamaan sen ilman mitään tietoa. Päinvastoin, henkilö, joka ei ole tällä taito- ja kokemustasolla, vaatii yksityiskohtaisia ​​ohjeita menestymiseen.

---

Suunnittelu Menettely

Vahvistin suunnittelu perustuu äskettäin (1998) Motorola MRF171A MOSFET (MRF171A tiedot in PDF muodossa).Älä sekoita tätä vanhempi, nyt lopetettu, MRF171 laite.  Tammikuu 2002 - Motorola muuttaa niiden RF-teho laite tuotevalikoimaansa enemmän oftern kuin jotkut ihmiset muuttavat alapuoli. Se näyttää Motorola on purettu tämän laitteen M / A-Com.

Computer Simulation

Alun perin toteutettavuus suoritettiin käyttämällä lineaarista RF- ja mikroaaltosimulaatiopakettia, erityisesti Supercompactia. Käytetty versio oli 6.0, jota pidän suoraan sanottuna kipeänä ohjelmistona, enkä suosittele lainkaan. Tätä laitetta varten Motorola toimittaa S-parametrit ja suuret signaalin yksipäiset impedanssit. S-parametrit mitataan 0.5 A: n lepotilassa olevalla tyhjennysvirralla, mikä edustaa askelta eteenpäin laitteen karakterisoinnissa, koska perinteisesti S-parametrit pyrkivät mittaamaan melko pienillä tyhjennysvirroilla. Vaikka tämä on tyydyttävä pienten signaalilaitteiden kohdalla, pienillä tyhjennysvirroilla mitattujen S-parametrien käyttö on rajoitettu tehovahvistimen suunnittelussa. 

Vaikka 0.5 A: lla mitatut S-parametritiedot olisivat voineet tarjota hyödyllisen suunnittelun lähtökohdan, päätän perustaa suunnittelun yksipäästöisiin suurten signaalien impedansseihin. Laitteen valmistaja mittaa nämä säätämällä laitteen parhaaseen suorituskykyyn jokaisella testitaajuudella yleisessä testilaitteessa. Testilaite poistetaan sitten, ja vektoriverkkoanalysaattoria käytetään mittaamaan kompleksinen impedanssi vastaavaan verkkoon katsottuna, kun taas ne lopetetaan 50 R. Tämä menettely suoritetaan tulo- ja ulostulosovitusverkoille. Suurten signaaliimpedanssitietojen etuna on, että ne voidaan mitata todellisella lähtöteholla, jonka laite on suunniteltu tuottamaan, ja sellaisenaan ne ovat edustavampia tehovahvistinskenaariossa. Huomaa, että suuret yksittäiset impedanssit tarjoavat vain tietoja tulojen ja lähtöjen sovitusverkon syntetisoimiseksi, eivätkä ne anna tietoja tuloksena olevan vahvistimen todennäköisestä vahvistuksesta, tehokkuudesta, melutasosta (tarvittaessa) tai vakaudesta.

Tämä on tiedosto käytetään syntetisoimaan syöttää verkkoon.

* Mrf171i1.ckt; Tiedoston nimi

* muuttujan määrityslohko, ensimmäinen arvo on pienin sallittu arvo, * kolmas on suurin sallittu arvo, keskimmäinen on muuttuja

C1:? 1PF 30.2596PF 120PF? C2:? 1PF 21.8507PF 120PF? L1:? 1NH 72.7228NH 80NH? C3:? 1PF 179.765PF 180PF? L2:? 1NH 30.4466NH 80NH? BLK; Piirin netlist-korkki 1 2 c = c1-korkki 2 0 c = c2 ind 2 3 l = l1-korkki 3 0 c = c3 ind 3 9 l = l2 res 9 0 r = 33; portin esijännitesyöttövastus yksi 9 mrf171ip; viite 1-porttiseen dataan IPNET: 1POR 1; luo uusi 1-porttinen verkko LOPPU TAAJUUSVAIHE 88MHZ 108MHZ 1MHZ LOPPU

* Optimoinnin ohjauslauseke, käskee simulaattoria optimoimaan välillä * 88 ja 108 MHz ja saavuttamaan paremman tulon menetys kuin * -24 dB

   IPNET R1 = 50 F = 88 MHz 108 MHZ MS11 -24DB LT

LOPETA TIEDOT

* Määritä yhden portin verkko nimeltä mrf171ip vertaamalla suurten signaalien * sarjan vastaavia monimutkaisia ​​impedansseja. Nämä tiedot ovat saatavilla 4 * taajuuspisteessä

* Määritä Z-parametritiedot, todellinen ja kuvitteellinen muoto, * vertailuimpedanssi on 1 Ohm

   mrf171ip: Z RI RREF = 1 * MRF171A Z LÄHDE 30MHz 12.8-3.6 100MHz 3.1 -11.6 150MHz 2.0-6.5 200MHZ 2.2 -6.0 LOPPU

Simulaattorin käyttö ei tietenkään tarjoa mitään apua piiritopologian valinnassa eikä verkkokomponenttien aloitusarvoja. Tämä tieto tulee suunnittelukokemuksesta. Kaikkia optimointiarvoja on rajoitettu maksimilla ja minimillä, jotta tuloksena oleva verkko on toteutettavissa.

Aluksi kokeiltiin 3-napaista sovitusverkkoa, joka ei kyennyt tarjoamaan riittävän laajakaistavastaavuutta 20 MHz: n alueella. 5-napaisen piirin käyttö mahdollisti optimointitavoitteen saavuttamisen. Huomaa, että 33R-portin esijännitys sisältyy simulointiin, koska se auttaa poistamaan Q-tuloverkon ja parantamaan lopullisen vahvistimen vakautta.

Samanlainen menettely suoritettiin lähtöverkolle. Tässä simulaatiossa tyhjennyssyöttö sisällytettiin simulaatioon. Vaikka tämän rikastimen arvo ei ole sen näkökulmasta kriittinen, jos se saa liian suuren vakauden, se voidaan muodostaa, jos se tulee liian pieneksi, siitä tulee osa ulostulon sovitusverkkoa, jonka tässä tapauksessa ei pidetty toivottavana .

Komponentti valintoja

Koska syöttöteho on vain puoli wattia, standardeja keraamisia kondensaattoreita ja trimmeriä käytettiin tulon sovituspiirissä. L1 ja L2 (katso kaavamainen) olisi voitu tehdä paljon pienemmäksi, mutta ne pidettiin suurina, jotta ne olisivat johdonmukaisia ​​lähtöverkossa käytettyjen induktorien kanssa. Lähtöverkossa kiillemetallilla verhoiltuja kondensaattoreita ja kiillepuristustrimmeriä käytettiin tehon käsittelemiseen ja komponenttien häviöiden pitämiseen minimissä. Laajakaistakuristin L3 tarjoaa jonkin verran häviöllistä reaktanssia matalilla RF-taajuuksilla, C8 huolehtii AF (audiotaajuus) -erottelusta.

Parannustilan N-kanavan MOSFETin käyttö (positiivinen jännite kallistaa laitteen johtokykyyn) tarkoittaa, että esijännitepiiri on yksinkertainen. Potentiaalijakaja katkaisee tarvittavan jännitteen matalasta jännitteestä, joka on vakautettu 5.6 V: n zener-diodilla. Toinen 5.6 V: n zener, D2, on asennettu varotoimenpiteenä sen varmistamiseksi, että FET: n porttiin ei kohdistu liikaa jännitettä, mikä varmasti johtaisi laitteen tuhoutumiseen. Puristit stabiloivat lämpötilan esijännitevirran, mutta koska esijännitys ei ole kriittinen tässä sovelluksessa, tätä ei häiritty.

RF-tuloon oli käytetty BNC-liitäntää matalan RF-tulotehon vuoksi. Olen käyttänyt N-tyyppiä RF-ulostulossa, en käytä BNC: tä yli noin 5 W: n enkä pidä UHF-tyyppisistä liittimistä. Henkilökohtaisesti en suosittele yli 30 MHz: n UHF-liittimien käyttöä.

---

rakentaminen

Vahvistin rakennettiin pieneen alumiinivalukoteloon. RF-tulo- ja lähtöliitännät tehdään koaksiaaliliittimillä. Virtalähde ohjataan keraamisen läpivientikondensaattorin läpi, joka on pultattu laatikon seinään. Tämä rakennustekniikka johtaa erinomaiseen suojaukseen, mikä estää RF-säteilyn pääsyn vahvistimesta. Ilman sitä merkittäviä määriä RF-säteilyä voitaisiin säteillä, häiritsemällä muita herkkiä piirejä, kuten VCO: ita ja äänivaiheita, myös merkittäviä määriä harmonista säteilyä. 

Voimalaitteen pohja on valuruudun lattian aukon läpi ja pultattu suoraan pieneen puristettuun alumiiniseen jäähdytyselementtiin. Vaihtoehtona virtalähteen pohja istuisi valukotelon lattialle. Tätä ei suositella kahdesta syystä, jotka molemmat liittyvät tehokkaan polun tarjoamiseen lämmön johtamiseksi FET: stä. Ensinnäkin valukotelon lattia ei ole erityisen sileä, mikä johtaa huonoon lämpöreittiin. Toiseksi, valukotelon lattian pitäminen lämpöreitillä tuo lisää mekaanisia rajapintoja ja siten enemmän lämpövastusta. Valitun rakennetekniikan toinen etu on, että se kohdistaa laitteen johdot oikein piirilevyn yläpintaan.

Määritetyn jäähdytyselementin käyttäminen edellyttää pakkoilmajäähdytystä (tuuletin). Jos aiot olla käyttämättä tuuletinta, tarvitaan paljon suurempi jäähdytyselementti, ja vahvistin tulee asentaa jäähdytyselementin evät pystysuoraan jäähdytyksen maksimoimiseksi luonnollisella konvektiolla.

Piirilevy koostuu palasta lasikuitua (piirilevy), joka on verhottu 1oz Cu (kupari) kummallakin puolella. Käytin Wainwrightia piirisolmujen muodostamiseen - tämä on pohjimmiltaan itsekiinnittyvää bittiä tinatusta yksipuolisesta PCB-materiaalista, leikattu kooltaan mojolla sivuleikkureilla. Helppo vaihtoehto on käyttää 1.6 mm paksuja yksipuolisia piirilevymateriaaleja, leikattu koon mukaan ja sitten tinattu. Ne on liimattu maatasolle syanoakrylaattityyppisellä liimalla (esim. Superliima tai Tak-pak  FEC 537-044). Tämän rakentamismenetelmän tuloksena piirilevyn yläpuoli on erinomainen maataso. Ainoa poikkeus tähän ovat FET: n portin ja tyhjennyksen kaksi tyynyä. Ne luotiin pisteyttämällä varovasti kuparin yläkerros terävällä leikkausveitsellä ja poistamalla sitten kupariosat hienopisteen juotosraudan kärjen ja leikkausveitsen avulla. Rautakärjen juokseminen eristettyä kuparipalaa pitkin löysää liimaa riittävästi, jotta Cu voidaan irrottaa leikkausveitsellä. Näin luotu portti on selvästi näkyvissä valokuva prototyyppi

Kun piirilevyssä oli aukko virtalähteen pohjan istumiseksi, kiedoin kuparinauhan uran läpi liittääkseen ylemmän ja alemman tason koneet. Tämä tehtiin kahdessa paikassa lähdekielekkeiden alla. Kuparinauha juotettiin sitten ylhäältä ja alhaalta.

nähdä valokuva ehdotetuille komponenttien sijainneille. Kotelon oikealla puolella oleva pystysuora näyttö on pala kaksipuolista PCB-materiaalia, juotettu molemmilta puolilta ylempään maatasoon. Tämä on yritys parantaa lopullista harmonista hylkäämistä vähentämällä kytkentää lähtöottelun muodostavien induktorien ja LPF: n muodostavien induktorien välillä. Tällaisten juottotöiden tekemiseen tarvitaan vähintään 60 W: n juotin - mieluiten lämpötilasäädetty. Tämä rauta on liian ylhäällä pienemmille komponenteille, joten tarvitaan myös pienempi rauta.

Kuten jäljempänä, LPF induktansseihin juotettu suoraan välilehtiä metallipäällysteinen kondensaattoreita.

Ehdotetut alkeellinen Rakentaminen Menettely

1. Leikkaa pala kaksipuolinen PCB materiaalia emolevyn (noin 100 x 85mm)
2. Luo aukko FET: lle käyttämällä poroja ja tiedostoja. Käytä FET-mallia tarvittaessa, mutta älä räjäytä sitä staattisella. Varmista, että päädyt viemäriin oikealla puolella.
3. Poraa kuusi reikää PCB, nämä ovat pitämään PCB Valualumiinikotelo
4. Aseta PCB ruutuun ja käyttää reiät PCB porata läpi laatikon
5. Väliaikaisesti ruuvi PCB ruutuun
6. Selvitä, missä jäähdytyselementti menee laatikon alle. Laitteen tulisi päätyä kohti jäähdytyselementin keskustaa. Joko poraa lisää reikiä koko erän läpi ja käytä uudelleen joitain olemassa olevia piirilevyn / laatikon reikiä ja jatka niitä alas jäähdytyselementin läpi. Ruuvaa jäähdytyselementti väliaikaisesti piirilevy / laatikkokokoonpanoon. Kun katsot laatikon yläosaa, sinun pitäisi nyt nähdä paljastunut jäähdytyselementti, sama koko kuin FET: n pohja.
7. Riki itsesi joitakin staattisia suojaa (jos sinulla vanha räjähtänyt laite tai kaksisuuntainen laite samassa paketissa sinun ei tarvitse vaivautua tämän) ja pudota laitteen aukkoon hallituksessa.
8. Käytä FET antaa annat keskiasentoon sen "kiinnitysreiät
9. Ota kaikki taas pieniksi. Tee kaksi reikää jäähdytyselementtiin FET: ää varten
10. Porata reiät molemmissa päissä laatikko RF-liittimet ja läpiviennin kondensaattori
11. Tina piirilevy, ylhäältä ja alhaalta, suurella raudalla. Käytä vain tarpeeksi juotetta saadaksesi tasaisen pinnan, mutta älä liikaa luoda kohotettuja juotosalueita, etenkin pohjalle, koska ne estävät piirilevyä istumasta tasaisesti laatikon lattiaa vasten.
12. Luo kaksi saarta varten FET portti ja viemäröintityöt, jotka on esitetty edellä kohdassa
13. Juottaa kuparinauha välillä ylä-ja alapinnat PCB alla, jossa lähde välilehdet
14. Luo PCB saaret, tina niitä, kiinni ne PCB käyttäen valokuva oppaaksi
15. Luo ja asenna näytön ja vahvistimen välillä LPF alueet
16. Sopivat kaikki jäljellä olevat PCB komponentit, lukuun ottamatta FET
17. Asenna PCB ruutuun ja siili
18. Asenna ja kytke ja RF-liittimet ja läpivienti kondensaattori
19. Levitä antistaattiset varotoimet uudelleen ja levitä mahdollisimman ohut jatkuva kalvo lämmönsiirtotahnaa FET: n pohjaan. Tämä voidaan tehdä kätevästi puisella cocktailpuikolla
20. Taivuta kummankin FET: n johtimen viimeiset 2 mm. Tämä tekee sen poistamisesta paljon helpompaa tarvittaessa
21. Kierrä FET jäähdytyselementtiin. Liian löysä ja laite ylikuumenee, liian tiukka ja vääristät laitteen laippaa ja jälleen kerran se ylikuumenee. Jos sinulla on momenttiruuvimeisseli, etsi suositeltu momentti ja käytä sitä. 
22. Jos olet ymmärtänyt ohjeet oikein, laitteen kielekkeet ovat osittain piirilevyn yläpuolella. Juotos FET sisään iso rauta, ensin lähteet, sitten viemäri, lopuksi portti. Sinun on ehkä irrotettava L4 ja L5, kun asennat FET: ää, mutta älä irrota R3: ta, koska se tarjoaa laitteelle staattisen suojan.

Kaavamainen

Osaluettelo

Huomautuksia

1. Farnell Osa Numerot ovat vain ohjeellisia - muut vastaavat osat voidaan korvata.
2. Metallipäällysteinen kondensaattorit ovat joko Semco MCM-sarja, Unelco J101 -sarja, Underwood tai Arco MCJ-101 sarja saatavilla, muun paikoissa, RF-osat.
3. MRF171A saatavilla BFI (UK) Richardson or RF-osat (USA)
4. Arco tai Sprague trimmerit ovat saatavilla Viestintä Käsitteet (USA)
5. 18 SWG (vakio lankatulkki) on noin 1.2mm halkaisija
6. 22 SWG (vakio lankatulkki) on noin 0.7mm halkaisija
7. Induktorien tekemiseksi - kierrä tarvittava määrä kierrosta sopivan kokoisen edeltäjän ympärille, käytä aluksi yhtä langan halkaisijaa kunkin kierroksen välillä. Vedä sitten käännökset toisistaan ​​saadaksesi osaluettelotaulukossa vaaditun pituuden. Tarkista lopuksi arvo verkkoanalysaattorilla ja säädä vastaavasti.
8. Poikkeuksena edellä väli sääntö on L4, joka on lähellä haava.
9. Kupari folio on saatavilla käsityöliikkeitä (käytetään lasimaalauksia päätöksenteossa)
10. / R = tarpeen mukaan

Valokuva Prototype vahvistin

Huomaa suunta FET. Lyijyä slash on valua, ja on oikea

---

Alipäästösuodin Testing

Kaikki RF-vahvistimen on seurattava alipäästösuodattimen (LPF) vähentämiseksi harmoniset hyväksyttävälle tasolle. Mikä tämä taso on luvattomassa sovelluksessa, on kiistanalainen asia, mutta kun lähtöteho kasvaa, on kiinnitettävä enemmän huomiota harmoniseen vaimennukseen. Esimerkiksi -3dBc: n kolmas yliaalto 30W: n yksikössä on 1uW, mikä ei todennäköisesti aiheuta vaivaa, kun taas -1dBc: n kolmas harmoninen vaimennus 30KW: n ulostulossa johtaa 3W: n tehoon kolmannella harmonisella, mikä on mahdollisesti ongelmallista. Joten absoluuttinen taso harmonisen säteilyn toisessa esimerkissä olla sama kuin ensimmäinen, meidän on nyt tukahduttaa kolmas harmoninen, jonka 60dBc.

Tässä suunnittelussa päätin ottaa käyttöön 7-napaisen Chebyshevin alipäästösuodattimen. Vaiheeksi valittiin Chebyshev, eikä läpikaistan amplitudi aaltoilu ollut kriittinen, ja Chebyshev antaa paremman pysäytyskaistan vaimennuksen kuin sanottiin Butterworth. Suunniteltu pysäytyskaista valittiin 113 MHz: iin, mikä antoi 5 MHz: n toteutusmarginaalin korkeimmalta halutulta päästökaistan taajuudelta 108 MHz: llä ja pysäytyskaistan alun 113 MHz: llä. Seuraava kriittinen suunnitteluparametri oli päästökaistan aaltoilu. Yhden taajuuden suunnittelussa on normaalia käytäntöä valita suuri, esimerkiksi 1dB: n kaistan aaltoilu ja virittää viimeisten päästökaistojen maksimien huippu halutulle lähtötaajuudelle. Tämä antaa parhaan pysäytyskaistan vaimennuksen, koska suurempi päästökaistan aaltoilu johtaa nopeammin pysäytyskaistan vaimennukseen. Seitsemän napaisessa suodattimessa on 7 reaktiivista elementtiä, tässä rakenteessa neljä kondensaattoria ja kolme induktoria. Mitä enemmän napoja, sitä parempi pysäytyskaistan vaimennus, lisääntyneen monimutkaisuuden ja suuremman päästökaistan lisäyshäviön kustannuksella. Pariton määrä napoja vaaditaan, koska sekä tulo- että lähtöimpedanssi on suunniteltu 50R: ksi.

Koska tämä malli on laajakaistainen, tämä rajoittaa päästökaistan aaltoilua tasolle siten, että päästökaistan paluuhäviö ei tule kovaksi. Erinomaisen Faisyn shareware --suodatinohjelman (saatavana osoitteesta FaiSyn RF Design Software Kotisivu) avulla nämä kompromissit voidaan helposti tutkia, ja olen tyytyväinen päästökaistan aaltoiluun 0.02 dB. Tämä ohjelma laskee myös suodatinarvot puolestasi ja tuottaa verkkoluettelon muodossa, joka soveltuu suosituimpien lineaaristen piirisimulaattorien syöttämiseen. 7 napaa käytettäessä oli mahdollista käyttää 4 kondensaattoria ja 3 induktoria tai 3 kondensaattoria ja 4 induktoria. Valitsin edellisen, koska se johtaa yhteen vähemmän komponenttia tuuleen. Faisyn-ohjelmasta annettuja kondensaattoriarvoja tutkittiin sen tarkistamiseksi, että ne olivat lähellä ensisijaista arvoa. Jos ne olisivat laskeneet suositeltujen arvojen väliin, vaihtoehdot sisältäisivät kahden kondensaattorin rinnakkaisen rinnakkain asettamisen, mikä nostaisi tarpeettomasti komponenttien lukumäärää, tai sääteli hienovaraisesti pysäytyskaistan taajuutta ja päästökaistan aaltoilua halutun arvojoukon saamiseksi.

Suotimen toteutukseen, päätin käyttää vakiokoko metallipäällysteinen kondensaattorit tekemät Unelco tai Semco. Induktorit valmistettiin 18 SWG: stä (tavallinen lankamittari) tinatusta kuparilangasta. Kokemukseni mukaan hopeapinnoitetun kuparilangan käytöstä on vähän hyötyä. Induktorit muodostettiin standardin keskustan ympäri RS or Farnell säätämistä työkalu (FEC 145-507) - tämän halkaisija on 0.25 tuumaa, 6.35 mm. Muussa tapauksessa käytä sopivan kokoista poranterää. Kaksi ulompaa induktoria kierrettiin myötäpäivään, sisempi kelattiin vastapäivään. Tämä on yritys vähentää induktoreiden keskinäistä induktiivista kytkentää, mikä yleensä heikentää pysäytyskaistan vaimennusta. Samasta syystä induktorit on järjestetty 90 °: een toisiinsa, eikä kaikkia suorassa linjassa. Induktorit on juotettu suoraan metallipinnoitettujen kondensaattoreiden kielekkeisiin. Tämä pitää tappiot minimissä. Huolellisesti rakennetulla tämän tyyppisellä suodattimella päästökaistan lisäyshäviö voi olla parempi kuin 0.2 dB. Tässä ovat prototyyppiyksikön testitulokset.

Tietäen induktoreille vaaditut arvot, tein kokemuksen perusteella koulutetun arvoituksen siitä, kuinka monta kierrosta tarvitsin, ja käytin sitten oikein kalibroitua RF-verkkoanalysaattoria mittaamaan luomani induktanssin induktanssin. Tämä on ylivoimaisesti tarkin tapa määrittää pieniarvoisten induktanssien arvo, koska mittaus voidaan suorittaa suodattimen todellisella toimintataajuudella. Kun olet mitannut arvon ja säätänyt induktanssit vastaavasti, sinun pitäisi huomata, että kun koko suodatin rakennetaan, yllättävän vähän säätöä tarvitaan suodattimen virityksen viimeistelemiseksi.

Paras tapa virittää tämä suodatin on minimoida pääsykaistatulon paluuhäviö verkkoanalysaattorin avulla. Minimoimalla tulon paluuhäviöt minimoidaan passband-lähetyshäviö ja passband-aaltoilu. 20MHz span kaavio osoittaa, että saavutin päästökaistan paluuhäviön -18dB. Jos sinulla ei ole verkkoanalysaattoria, asiat ovat hieman hankalampia. Jos virität vain pistetaajuutta, asenna RF-virtalähde ajamaan suodattimeen suunnatun tehomittarin kautta. Suodatin lopetetaan hyvällä 50R: n kuormalla. Seuraa nyt suodattimesta palaavaa heijastuvaa tehoa ja viritä suodatin heijastuneen tehon minimoimiseksi. Jos haluat laajakaistan suorituskyvyn, sinun on yritettävä tehdä tämä sanomalla, kolme taajuutta, kaistan ala-, keski- ja yläosa. Vaihtoehtoisesti, jos onnistut mittaamaan induktorit riittävän hyvin muilla keinoilla, voit vain koota suodattimen ja jättää sen siihen ilman enempää säätöä.

Hienosäädetty minimipäästökaistan paluuhäviölle, pysäytyskaistan vaimennus huolehtii itsestään, sinun ei pitäisi virittää sitä, koska sekoitat pääsykaistan lisäyshäviön. 200MHz span kaavio osoittaa, että onnistuin hylkäämään 36dB 2MHz: n toisella harmonisella, mikä on pahin tapaus. Viitaten 600MHz span kaavio osoittaa 3rd harmonisen 88MHz tukahdutti-55dB, ja korkeampi tilausten määrä on suurempi kuin tämä.

Vahvistin Testaus

Käytin HP 8714C -verkkoanalysaattoria tämän vahvistimen virittämiseen. Ilman pääsyä verkkoanalysaattoriin sinun on oltava erittäin kekseliäs virittämään laajakaistan suorituskykyä. LPF: n virittämisen jälkeen seuraava tehtävä on asettaa FET-bias. Tee tämä lähtöan liitetyllä spektrianalysaattorilla (kautta sopiva määrä vaimennus ainakin 40dB) väärinkäyttelyjen tarkkailemiseksi. Liitä hyvä 50R: n kuorma tuloon ja kytke vakaa virtalähde (virtalähde), jonka virtaraja on 200 mA.

Aseta kaikki trimmerit keskialueelleen. Määritetyillä pienikokoisilla keraamisilla trimmerillä, kun trimmerin ylälevyllä oleva puolikuun metallointi on täysin linjassa trimmerin rungon tasaisen osan kanssa, trimmeri on suurimmalla kapasitanssilla. Kierrä 180 ° täältä minimi kapasitanssin saavuttamiseksi. Aseta R1 minimijännitteelle (kokeile ennen kuin sovitat FET: n, jos et tiedä miten tämä on). Lisää syöttöjännitettä hitaasti 0 V: sta + 28 V: een. Ainoan vetämän virran tulisi olla esijännitepiirin ottama, noin 14 mA. Säädä nyt R1 lisäämällä 100mA tähän lukuun. Virtalähteestä otetussa virrassa ei saa olla yhtäkkiä äkillisiä askelia. Jos sellaisia ​​on, vahvistin värähtelee melkein varmasti.

Jos kaikki on kunnossa, katkaise virta. Kalibroi verkkoanalysaattori. Tämän sovelluksen HP 8714C -laitteessa normalisoin S11: n avoimeksi piiriksi ja suoritan S21: n läpikalibroinnin 40 dB: n vaimennuksella linjassa. Käytettyjen vaimentimien on luonnollisesti oltava vähintään 50 W radiotaajuuksia VHF-taajuuksilla.

Nyt elämä muuttuu hieman monimutkaiseksi. Normaalisti suosittelen vahvistimen ja LPF-yhdistelmän etsimistä, mutta koska LPF-katkaisupiste on vain 5MHz vahvistimen halutun päästökaistan yläpuolella, on mahdotonta nähdä vahvistimen vastemuotoa, jos tämä sattuu olemaan yläkaistalla 108MHz: stä . Tästä syystä tein alkuperäisen vahvistimen virityksen LPF: n ohituksella, mikä antoi minulle mahdollisuuden asettaa verkkoanalysaattorin alue tarpeeksi laajalle nähdäksesi missä vahvistimen vaste oli.

Kun 0dBm kätisyys, nipistää pois päästä noin 15dB voiton ja paremmin kuin 10dB tuoton menetys koko 88 ja 108 MHz (piensignaalivahvistus tontti, Pin = 0 dBm). Nyt taajuusmuuttaja vahvistimeen, taaksepäin virtaraja asianmukaisesti. Huomaat, että kun lisäät RF-asemaa, vahvistus kasvaa ja tulon palautushäviö paranee. Tämä käyttäytyminen on seurausta FET: n puolueellisuudesta suhteellisen kevyesti. Voisit kallistaa pähkinät FET: stä ja puolueeksi sen, esimerkiksi 0.5 A, tämä antaa sinulle enemmän hyötyä matalammilla asematasoilla. Normaaleissa sovelluksissa suosittelen pienemmän esijännityksen käyttämistä. Suuri esijännitys pienillä ulostulotasoilla vähentää tasavirtaa RF-tehokkuuteen.

Sinun on nyt jäähdytettävä vahvistin tuulettimella, ellet ole asentanut siihen valtavaa jäähdytyselementtiä. HP 8714C: n avulla voit saada + 20dBm lähdetehon (se sanotaan näytöllä, se on itse asiassa pienempi kuin se) (keskipitkän signaalitaso tontti, Pin = + 20 dBm). Tämän taajuusmuuttajan avulla voit nyt virittää 18 - 20 dB: n vahvistuksen ja palautuksen häviön paremmin kuin 15 dB. Yhdistän tässä vaiheessa LPF: n uudelleen ja kavensin verkkoanalysaattorin alueen 20 MHz: iin, jonka keskipiste on 98 MHz. Vahvistimen ajaminen yli 108 MHz: n teholla LPF: ään ei ole suositeltavaa. Ennen kuin siirryt liikaa, vaihda CW-asentoon (parasta pidentää pyyhkäisypyyhkäisyä useaan sekuntiin CW: ssä, jotta analysaattorit eivät sekoita niitä takaisin) ja katsokaa spektrianalysaattorin lähtöä. Lähdön tulee olla puhdas kuin ajettu lumi. Muista tarkistaa, että lähtö on sillä taajuudella, jolla jännität vahvistinta, jos se ei ole, katsot kauhistuttavaa kaistan sisäistä värähtelyä.

Viimeisen tehon tasaisuuden virittämistä varten, koska minulla oli pääsy älykkääseen RF-laboratorioon, jossa oli kaikki mitä tarvitset (testilaitteita joka tapauksessa), käytin Mini-Circuits ZHL-42W -laajakaistavahvistinta tehostamaan verkkoanalysaattorin lähtöä mahdollistamaan minun on viritettävä vahvistimien vahvistusvaste tasaiseksi täydellä lähtöteholla. Lopullinen vahvistuskäyrä otettiin asettamalla lähdeteho asianmukaisesti ja tekemällä sitten läpikalibrointi Mini-Circuits-vahvistimen ja tehonvaimentimien kanssa linjassa. Tämän ansiosta sain piirtää vain vahvistimen vahvistuksen. Sitten vaihdoin hitaaseen pyyhkäisemiseen ja käytin kalibroitua RF-tehomittaria mittaamaan tarkasti RF-lähtötehoa. RF-lähtötehon ja vahvistuksen tunteminen antoi minulle mahdollisuuden laskea tehovahvistimen tuloteho. Tämä juoni osoittaa, että tehon vahvistus on alle 20dB: n varjo ja noin 0.3dB tasainen bändin poikki (suuri signaali voitto tontti, Pin = + 26.8 dBm). Tasaisuuden virityksen yhteydessä tehokkuus tulisi tarkistaa. Hallitsin vähintään 60% 88 MHz: n taajuudella 40 W: n ulostulolla parantamalla suurempia lähtötehoja. Sanoisin, että hyvä hyötysuhde on tärkeämpää kuin hyvä tasaisuus. Kuuntelijoiden näkökulmasta ero 35 W: n ja 45 W: n välillä on vähäinen, mutta pienemmän tehon käyttäminen hyvällä hyötysuhteella tarkoittaa, että FET toimii viileämmin, kestää kauemmin ja kestää paremmin vikatilanteita, kuten korkea VSWR.

Minkä lähtötehon valitset lopulta ajaa, on sinun tehtäväsi, MRF171A toimii mielellään vähintään 45 W ja todennäköisesti paljon enemmän, vaikka en suosittele sitä. Noin 40-45 W on paljon - katso Miten säilyttää Final RF Virtalähde Alive lisätietoja.

Vahvistin Tulokset

Mitään yliaaltoja ei voitu mitata vahvistimen ulostulosta melutasoon -70dBc asti. Tämän on odotettavissa, koska nopea tutkimus osoitti vahvistimen raakaharmoniset harmoniat ennen LPF: ää arvoon -40dBc. Suodattimella on jo osoitettu olevan vähintään toinen harmoninen vaimennus -2dBc. Väärää tuotosta ei ollut näkyvissä.

Virallisia mittauksia ei tehty huonoilla VSWR: llä. Suoritin vahingossa vahvistimen täydellä teholla avoimeen piiriin muutaman sekunnin ajan, eikä se räjäyttänyt. Virtalähteen käyttö huolella asetetulla virtarajalla auttaa estämään vahvistinta tekemästä mitään tyhmää näissä olosuhteissa.

---

Hakemus

Esimerkkinä hakemuksen tämän vahvistimen käytin Broadcast Warehouse 1W FM LCD PLL Exciter 40 W: n laajakaistavahvistimen käyttämiseksi. Broadcast Warehouse -yksikön muokkaamisen välttämiseksi käytin laboratorion 3DB BNC -levyä herätteen ja tehovahvistimen välissä, jotta vahvistin saisi oikean ajotason. Herätin ohjelmoitiin kolmelle eri taajuudelle, kullakin taajuudella mitattu lähtöteho ja virrankulutus, mikä mahdollisti DC-RF-hyötysuhteen laskemisen.

Power Amplifier jännite = 28V
Exciter syöttöjännite = 14.0V, Exciter virrankulutus = 200 mA noin.

Broadcast Warehouse -herätin sisältää lukitsemattoman RF-sammutustoiminnon, jota käytetään PLL-uudelleenohjelmoinnin aikana siten, että RF-signaalia ei synny ennen kuin taajuslukko on palautettu. Kun herätteiden RF-sammutus oli aktiivinen, vahvistimen lähtö pieneni vastaavasti - eli vahvistin pysyi vakaana.

---

Yhteenveto

Olen osoittanut laajakaistavahvistimen, joka kun se on viritetty, ei vaadi enää säätöä kattamaan 87.5–108 MHz: n FM-lähetyskaistan. Suunnittelu käyttää huipputekniikkaa MOSFET-tekniikkaa, joka tarjoaa lähes 20 dB: n vahvistuksen yhdellä vaiheella, sillä on hyvä DC-RF-hyötysuhde, alhainen komponenttien määrä ja se on helppo rakentaa. Osien hinta ei saa ylittää 50 puntaa, prototyypissä käytetty FET maksaa alle 25 puntaa

Jos tätä vahvistinta käytetään laajakaista exciter ja antenni, jolloin yhdistelmän avulla käyttäjä voi vaihtaa lähetystaajuus mielensä ilman tarvittavien muutosten tapauksessa lähe-ketjun.

Vahvistin vaatii melko paljon RF-teho kokemusta virittää ja saada asiantuntevaa RF testauslaitteet

---

Tuleva työ

• Rakentaa uusia yksiköitä arvioimaan toistettavuus
• Suunnittelu piirilevy
• Vakauden parantamiseksi huonoissa tulo täsmää ehdot
• Vähennä muuttuva osa luottaa
• Tutki eri FET estovirtaa muuttaa vahvistimen voitto

 

---

Osaltaan

Myötävaikuttanut Ainutlaatuinen Electronics (Woody ja Alpy)
"Tässä on piirilevy MRF171A: lle, 45 watin mosfetille, sivullasi.
Tiedosto on bmp-muodossa. Käytä laserkalvoa ja lasertulostinta, se tulostaa koon mukaan. "

MRF171A_1_colour.bmp (14 kb)

Meidän muiden tuotteiden:

Ammattimainen ukkossuojajärjestelmä Towerille	Ammattimainen FM-radioasemalaitepaketti	FMUSER FU-1000C 1000W FM-lähetin USB-äänituloliitännällä
FMUSER 200W FM-radiolähetyspaketti	Hotelli IPTV-ratkaisu	FMUSER FSN-1000T V5.0 1KW FM-radiolähetin