Návrh na 40W širokopásmové VHF výkonového zesilovače pro vysílání FM

Úvod

Co to design je pro

Pro zvýšení výstupního výkonu nízkoenergetických budicích pásem FM vysílání je řada z nich komerčně dostupná, ať už jako soupravy, nebo jako hotová. Vidět Jak se Společenství rozhlasová stanice za odkazy na recenze některých z více populárních budiči.

Kdo je to design pro?

• Ti, kteří jsou obeznámeni s elektronikou RF a mechanických konstrukčních technik
• Ti, kteří již úspěšně zkonstruovali a otestovali výkonové zesilovače VHF (> 10W)

Pro srovnání, viz Úvod do Společenství, rozhlasové stanice Electronics

Následující zkušební zařízení bude muset naladit zesilovače:

• Stabilizovaný proud omezen napájení (+ 28V, 3A)
• Multimetr s 3A nebo větší proudový rozsah
• 50W VHF Dummy Load
• RF Power Meter
• FM budič, s cca. 26 - 27 dBm výstupní výkon
• RF Spektrální analyzér
• RF Network analyzátor nebo spektrální analyzátor s tracking generátorem
• Výkon RF atenuátor

Tento design je NENÍ vhodné pro začátečníky a začátečníky VHF RF. Tito lidé mají následující rizika:

• Tepelné a RF popáleniny
• Elektrickým proudem
• Zničení drahých RF komponentů a zkušebního zařízení
• Nežádoucí podvržený RF záření, což má za následek rušení ostatním uživatelům elektromagnetického spektra, a tím riskovat návštěvu od státu, a následné riziko zařízení konfiskace, pokuty a případně uvěznění.
• Hodně stresem a frustrací.

Proč tento návrh je třeba

Věřím, že kvalita naprosté většiny schémat a návrhů vysílacích zařízení FM dostupných na internetu zdaleka není uspokojivá. Viz moje poradenství v oblasti budování od plánů na webu. Zejména informace dostupné na výkonových zesilovačích VHF RF jsou ještě zoufalejší, například návrhy využívající dinosaury zařízení, jako je TP9380. Tento design je založen na novém zařízení MOSFET s vedlejšími výhodami

• vysoký zisk
• vysoká účinnost
• snadnost ladění

Protože většina návrhů na webu je více než 10 let stará, mělo by použití nedávno představeného zařízení maximalizovat životnost návrhu. Také používám tento design jako prostředek k demonstraci množství informací požadovaných pro třetí stranu, která není vybavena schopnostmi čtení mysli, aby úspěšně postavila tento zesilovač. Jde o to: pokud je člověk dostatečně zkušený a zkušený na to, aby vytvořil něco ze skromných návrhových informací, například jen schématu, je stejně schopný to vytvořit z vůbec žádné informace. Naopak, osoba, která není na této úrovni dovedností a zkušeností, bude k úspěchu vyžadovat podrobné pokyny.

---

Postup návrhu

Zesilovač design je založen na nedávno zavedené (1998) Motorola MRF171A MOSFET (MRF171A list in PDF formát).Nepleťte si to s starší, nyní ukončené, MRF171 zařízení.  Ledna 2002 - Motorola změní jejich vysokofrekvenční výkonové zařízení produktové portfolio více než oftern někteří lidé mění své underparts. Vypadá to, že Motorola uvolněn tento přístroj na M / A-Com.

Počítačová simulace

Počáteční proveditelnost byla provedena pomocí lineárního RF a mikrovlnného simulačního balíčku, konkrétně Supercompact. Použitá verze byla 6.0, což upřímně řečeno považuji za software, který je špatný, a vůbec ho nedoporučuji. U tohoto zařízení poskytuje Motorola parametry S a velké impedance signálu na jednom konci. Parametry S se měří při klidovém odtokovém proudu 0.5 A, což představuje krok vpřed v charakterizaci zařízení, protože tradičně měly S parametry tendenci být měřeny při poměrně nízkých odtokových proudech. I když je to pro zařízení se slabým signálem uspokojivé, použití parametrů S měřených při malých odtokových proudech je pro konstrukci výkonového zesilovače omezené. 

Zatímco informace o parametru S měřená při 0.5 A mohla poskytnout užitečný výchozí bod návrhu, rozhodl jsem se založit návrh na impedancích velkého signálu s jedním koncem. Ty jsou měřeny výrobcem zařízení vyladěním zařízení pro nejlepší výkon při každé testovací frekvenci v obecném testovacím přípravku. Zkušební zařízení se poté odstraní a k měření komplexní impedance při pohledu zpět do odpovídající sítě se použije vektorový síťový analyzátor, přičemž tyto jsou ukončeny 50 R. Tento postup se provádí pro vstupní a výstupní odpovídající sítě. Výhodou velkých dat o impedanci signálu je, že je lze měřit při skutečném výstupním výkonu, který je zařízení generováno, a jako takové jsou ve scénáři výkonového zesilovače reprezentativnější. Všimněte si, že velké jednotlivé impedance poskytují pouze informace umožňující syntézu vstupní a výstupní přizpůsobovací sítě, neposkytují žádné informace o pravděpodobném zisku, účinnosti, šumu (je-li to relevantní) nebo stabilitě výsledného zesilovače.

Jedná se o soubor používaný k syntéze vstupní sítě.

* Mrf171i1.ckt; Jméno souboru

* blok definice proměnné, první hodnota je minimální povolená hodnota, * třetí je maximální povolená hodnota, střední hodnota je proměnná

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; Uzávěr netlistu obvodu 1 2 c = c1 cap 2 0 c = c2 ind 2 3 l = l1 cap 3 0 c = c3 ind 3 9 l = l2 res 9 0 r = 33; rezistor napájecího napětí brány 9 171 mrf1ip; reference na 1 port dat IPNET: 1POR 1; vytvoření nové 88 portové sítě KONEC FREKV KROK 108MHZ 1MHZ XNUMXMHZ KONEC OPT

* Prohlášení o optimalizaci řízení, říká simulátoru, aby optimalizoval mezi * 88 a 108 MHz a dosáhl ztráty návratnosti vstupu lepší než * -24 dB

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

KONEC ÚDAJŮ

* Definujte síť s jedním portem s názvem mrf171ip s odkazem na ekvivalentní komplexní impedance řady s velkým signálem *. Tato data jsou k dispozici ve 4 * frekvenčních bodech

* Definujte informace o parametrech Z, skutečný a imaginární formát, * referenční impedance je 1 Ohm

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

Použití simulátoru samozřejmě neposkytuje žádnou pomoc při výběru topologie obvodů ani počáteční hodnoty pro síťové komponenty. Tyto informace pocházejí ze zkušeností s designem. Všechny optimalizační hodnoty byly omezeny maximy a minimy, aby byla výsledná síť realizovatelná.

Zpočátku byla vyzkoušena 3pólová srovnávací síť, která nebyla schopna zajistit dostatečně širokopásmovou shodu přes 20 MHz. Použití 5pólového obvodu umožnilo dosáhnout cíle optimalizace. Všimněte si, že předpětí brány 33R je zahrnuto v simulaci, protože to pomáhá de-Q vstupní síť a zlepšuje stabilitu koncového zesilovače.

Podobný postup byl proveden pro výstupní síť. V této simulaci byl do simulace zahrnut odtok. I když na první pohled není hodnota této tlumivky kritická, pokud bude příliš velká, může být složena stabilita, pokud bude příliš malá, stane se součástí sítě odpovídající výstupu, což v tomto případě nebylo považováno za žádoucí .

Komponentní volby

Vzhledem k tomu, že vstupní výkon je pouze půl wattu, byly v obvodu přizpůsobení vstupu použity standardní keramické kondenzátory a trimry. L1 a L2 (viz schématický) mohly být mnohem menší, ale byly zachovány velké kvůli konzistenci s induktory použitými ve výstupní síti. Na výstupní síti byly použity slídové pokovené kondenzátory a slídové kompresní trimry pro zvládnutí výkonu a udržení ztrát komponent na minimu. Širokopásmová tlumivka L3 poskytuje určitou ztrátovou reaktanci při nižších vysokofrekvenčních frekvencích, C8 se stará o oddělení AF (zvukové frekvence).

Použití N-kanálového MOSFETu s vylepšeným režimem (kladné napětí předurčuje zařízení do vedení) znamená, že předpínací obvody jsou jednoduché. Oddělovač potenciálu odvádí požadované napětí z nízkého napětí stabilizovaného zenerovou diodou 5.6 V. Druhý 5.6 V zener, D2, je namontován jako preventivní opatření, aby se zajistilo, že na bránu FET nebude přivedeno nadměrné napětí, což by jistě vedlo ke zničení zařízení. Puristé by teplotu stabilizovali zkreslující proud, ale protože zkreslení není v této aplikaci kritické, nebylo to obtěžováno.

Pro vstup RF byla použita zásuvka BNC kvůli nízkému vstupnímu výkonu RF. Použil jsem typ N pro RF výstup, nepoužívám BNC nad asi 5W a nemám rád UHF stylové konektory. Osobně nedoporučuji používat UHF konektory nad 30MHz.

---

Konstrukce

Zesilovač byl zkonstruován v malé hliníkové lité krabici. RF vstupní a výstupní připojení jsou realizovány koaxiálními zásuvkami. Napájení je vedeno přes keramický průchozí kondenzátor přišroubovaný ve stěně krabice. Výsledkem této konstrukční techniky je vynikající stínění, které zabraňuje úniku RF záření ze zesilovače. Bez něj by mohlo být vyzařováno značné množství vysokofrekvenčního záření, které by interferovalo s jinými citlivými obvody, jako jsou VCO a zvukové stupně, a také by mohlo nastat značné množství harmonického záření. 

Základna napájecího zařízení prochází výřezem v podlaze tlakově litého boxu a je přišroubována přímo na malý extrudovaný hliníkový chladič. Alternativou by byla základna napájecího zařízení umístěná na podlaze tlakově litého boxu. To se nedoporučuje ze dvou důvodů, které se týkají zajištění účinné cesty k vedení tepla z FET. Podlaha tlakově litého boxu není nejprve nijak zvlášť hladká, což má za následek špatnou tepelnou cestu. Zadruhé, když má podlaha tlakově litého boxu v tepelné dráze, přináší více mechanických rozhraní, a tedy větší tepelný odpor. Další výhodou zvolené konstrukční techniky je, že správně vyrovná vodiče zařízení s horní stranou desky plošných spojů.

Použití uvedeného chladiče bude vyžadovat použití nuceného chlazení vzduchem (ventilátor). Pokud plánujete nepoužívat ventilátor, bude zapotřebí mnohem větší chladič a zesilovač by měl být namontován s vertikálními žebry chladiče, aby se maximalizovalo chlazení přirozenou konvekcí.

Deska plošných spojů se skládá z kusu materiálu ze skleněných vláken PCB (deska s plošnými spoji) opláštěného 1oz Cu (měď) na každé straně. K vytvoření uzlů obvodu jsem použil Wainwright - to jsou v podstatě samolepicí kousky pocínovaného jednostranného materiálu PCB, rozřezaného na rozměr pomocí statného páru bočních řezaček. Snadnou alternativou je použití kusů jednostranného materiálu PCB o tloušťce 1.6 mm, rozřezaného na požadovanou velikost a poté pocínovaného. Ty se lepí na základní plochu lepidlem kyanoakrylátového typu (např. Super-lepidlo nebo Tak-pak  FEC 537-044). Tento způsob konstrukce má za následek, že horní strana desky plošných spojů je vynikající pozemní rovina. Jedinou výjimkou jsou dvě podložky pro bránu a odtok FET. Ty byly vytvořeny pečlivým bodováním horní vrstvy mědi ostrým skalpelem a následným odstraněním kousků mědi pomocí hrotu páječky s jemným hrotem a skalpelu. Pohybování železnou špičkou po izolovaném kusu mědi dostatečně uvolní lepidlo, aby bylo možné skalpelem odloupnout Cu. Takto vytvořený blok brány je jasně viditelný na fotografie prototypu

Poté, co jsem na PCB vytvořil otvor pro základnu napájecího zařízení, prošel jsem skrz štěrbinu měděnou páskou, abych spojil horní a dolní pozemní roviny. To bylo provedeno na dvou místech, pod záložkami zdroje. Měděná páska byla poté připájena nahoře a dole.

See fotografie pro navrhované polohy komponent. Svislá obrazovka napravo od krytu je kusem oboustranného materiálu PCB, připájeného k horní zemní rovině na obou stranách. Toto je pokus o zlepšení konečného odmítnutí harmonických snížením vazby mezi induktory, které tvoří výstupní shodu, a induktory, které tvoří LPF. K provádění tohoto druhu pájecích prací bude zapotřebí páječka o výkonu 60 W nebo větší - nejlépe s řízenou teplotou. Tato žehlička bude příliš malá pro menší součásti, takže bude také zapotřebí menší žehlička.

Jak je uvedeno níže, LPF induktory jsou připájeny přímo na kartách kondenzátorů kovů plátovaných.

Doporučená Rough and Ready Stavební řízení

1. Vystřihněte kousek oboustranné DPS materiálu na základní desce (cca 100 x 85mm)
2. Vytvořte clonu pro FET pomocí výběru vrtáků a pilníků. Pokud je to nutné, použijte FET jako šablonu, ale nevystřelte to staticky. Ujistěte se, že skončíte s odtokem na pravé straně.
3. Vyvrtejte šest otvorů v desce, jedná se držet PCB na odlitku pole
4. Umístěte desku do pole a pomocí otvorů v DPS provrtat krabici
5. Dočasně přišroubujte desku ke skříňce
6. Vypracujte, kam bude chladič směřovat, pod krabici. Zařízení by mělo skončit směrem ke středu chladiče. Buď vyvrtejte do celé šarže další otvory a znovu použijte některé ze stávajících otvorů pro PCB / krabice a prodlužte je dolů chladičem. Dočasně přišroubujte chladič k sestavě desky plošných spojů / krabice. Když se podíváte do horní části krabice, měli byste nyní vidět odhalený kus chladiče, stejné velikosti jako základna FET.
7. Rig si nějaký statický ochranu (pokud máte starý foukané-up zařízení nebo bipolární zařízení ve stejném balení nebudete muset obtěžovat s tím) a pusť zařízení do otvoru v desce.
8. Použijte FET, aby vám dát středových pozic svých "montážních otvorů
9. Vezměte všechno znovu na kousky. Na chladiči vytvořte dva otvory pro chladič
10. Vyvrtejte otvory ve dvou koncích pole pro RF konektory a feedthrough kondenzátoru
11. Pocínujte desku plošných spojů, horní a dolní, velkým žehličkou. Použijte jen tolik pájky, abyste získali hladký povrch, ale ne příliš, abyste vytvořili vyvýšené oblasti pájky, zejména na spodní straně, protože to zabrání tomu, aby deska plošných spojů seděla naplocho na podlaze krabice.
12. Vytvořte dva ostrovy pro FET brány a kanalizace, jak je uvedeno v předchozím odstavci
13. Pájecí měděná páska mezi horními a dolními plochami PCB vespod, kde jsou zdrojové karty budou
14. Vytvořte ostrovy PCB, cín jim, nalepte je na PCB pomocí fotografie jako vodítko
15. Vytvoření a vešly na obrazovku mezi zesilovačem a LPF oblasti
16. Vhodné pro všechny zbývající komponenty do PCB, s výjimkou FET
17. Nasaďte desku do krabice a chladiče
18. Fit a připojit a RF konektory a napájení přes kondenzátor
19. Znovu proveďte antistatická opatření a na základnu FET naneste co nejtenčí souvislou fólii teplonosné pasty. To lze pohodlně provést pomocí dřevěné koktejlové tyčinky
20. Ohněte poslední 2 mm každého z vodičů FET. Díky tomu bude mnohem snazší jej odstranit, pokud to bude potřeba
21. Našroubujte FET na chladič. Příliš uvolněné a zařízení se přehřívá, příliš těsně a narušíte přírubu zařízení a opět se přehřeje. Pokud máte momentový šroubovák, vyhledejte doporučený moment a použijte jej. 
22. Pokud jste správně pochopili pokyny, karty zařízení budou zlomkově nad PCB Pájejte FET s velkým železem, nejprve zdroji, poté odtokem, nakonec branou. Možná budete muset odpojit L4 a L5, když instalujete FET, ale neodpojujte R3, protože to poskytuje statickou ochranu zařízení.

Schématický

Seznam náhradních dílů

Poznámky

1. Farnell Čísla dílů jsou pouze orientační - jiné rovnocenné díly mohou být nahrazeny.
2. Kovů plátovaných kondenzátory jsou buď Semco Řada MCM, řada Unelco J101, Underwood nebo Arco MCJ-101 série k dispozici od mimo jiných místech, RF Parts.
3. MRF171A dispozici od BFI (UK) Richardson or RF Parts (USA)
4. Arco nebo Sprague trávníků jsou k dispozici od Komunikační koncepty (USA)
5. 18 SWG (standardní průřez vodiče) je přibližně průměr 1.2mm
6. 22 SWG (standardní průřez vodiče) je přibližně průměr 0.7mm
7. Chcete-li vyrobit induktory - naviňte požadovaný počet závitů kolem vhodně dimenzovaného formátoru, použijte nejprve rozteč průměrů drátu mezi jednotlivými otáčkami. Poté zatáhněte za sebe a získejte požadovanou délku v tabulce kusovníku. Nakonec zkontrolujte hodnotu pomocí síťového analyzátoru a podle toho upravte.
8. Výjimkou z výše uvedeného pravidla je rozteč L4, který se nachází v blízkosti rány.
9. Měděná fólie je k dispozici od řemeslné obchody (používané v vitráže výrobě)
10. A / R =, jak je požadováno

Fotografie prototypu zesilovače

Poznámka orientaci FET. Vedení s lomítkem je odpad, a je na pravé straně

---

Low Pass Filter Testování

Jakékoliv RF zesilovač musí následovat low-pass filtr (LPF) ke snížení harmonické na přijatelnou úroveň. To, co tato úroveň v nelicencované aplikaci je, je diskutabilní bod, ale jak se zvyšuje výstupní výkon, je třeba věnovat větší pozornost potlačování harmonických. Například třetí harmonická -3dBc na 30W jednotce je 1uW, což pravděpodobně nezpůsobí žádné potíže, zatímco potlačení -1dBc 30. harmonické na výstupu 3KW vede k výkonu 1W na třetí harmonické, což je potenciálně problematické. Takže pro absolutní úroveň harmonické záření v druhém příkladu být stejný jako první, nyní je třeba potlačit třetí harmonické by 60dBc.

V tomto návrhu jsem se rozhodl implementovat 7pólový Chebyshevův dolní propust. Byl zvolen Čebyšev, protože fázové a amplitudové zvlnění uvnitř propustného pásma nebylo kritické a Čebyšev dává lepší útlum zastavovacího pásma než ve srovnání s Butterworthem. Konstrukční zastavovací pásmo bylo vybráno na 113 MHz, což poskytuje 5MHz implementační rezervu od nejvyšší požadované frekvence pásma při 108MHz a začátku zastavovacího pásma na 113MHz. Dalším kritickým konstrukčním parametrem bylo zvlnění propustného pásma. U návrhu s jednou frekvencí je běžnou praxí zvolit velké zvlnění propustného pásma, například 1 dB, a naladit vrchol maxima posledního propustného pásma na požadovanou výstupní frekvenci. To poskytuje nejlepší útlum stopband, protože větší zvlnění propustného pásma vede k rychlejšímu útlumu stopband. Sedmipólový filtr má 7 reaktivních prvků, v tomto provedení čtyři kondenzátory a tři induktory. Čím více pólů, tím lepší útlum stopband, na úkor zvýšené složitosti a větší ztráty vložením pásma. Je vyžadován lichý počet pólů, protože vstupní i výstupní impedance byla navržena na 50R.

Jelikož je tento design širokopásmový, omezuje to zvlnění propustného pásma na takovou úroveň, aby se ztráta návratnosti propustného pásma nestala příšernou. Pomocí vynikajícího nástroje pro návrh filtru shareware Faisyn (k dispozici od FaiSyn RF Design Software Úvodní stránka) umožňuje snadné prozkoumání těchto kompromisů a rozhodl jsem se pro zvlnění pásma 0.02 dB. Tento program také vypočítá hodnoty filtru za vás a vydá netlist ve formátu vhodném pro vstup do nejpopulárnějších simulátorů lineárních obvodů. Se 7 póly bylo k dispozici použití 4 kondenzátorů a 3 induktorů nebo 3 kondenzátorů a 4 induktorů. Zvolil jsem první z toho důvodu, že má za následek větrání o jednu složku méně. Hodnoty kondenzátoru dané z programu faisyn byly zkoumány, aby se zkontrolovalo, zda se blíží preferované hodnotě, kterou byly. Pokud by spadly mezi upřednostňované hodnoty, možnosti by zahrnovaly paralelní zapojení dvou kondenzátorů dohromady, což zbytečně zvyšuje počet komponent, nebo jemné vyladění frekvence stopband a zvlnění propustného pásma, aby se získala více žádoucí sada hodnot.

Chcete-li implementovat filtr, rozhodl jsem se použít standardní kovů plátovaných kondenzátory velikosti provedené Unelco nebo Semco. Induktory byly vyrobeny z 18 pocínovaných měděných drátů SWG (standardní rozchod drátu). Z mých zkušeností vyplývá, že při použití postříbřeného měděného drátu lze získat jen málo. Induktory byly vytvořeny kolem středu standardu RS or Farnell Ladění nástroje (FEC 145-507) - to má průměr 0.25 palce, 6.35 mm. Jinak použijte vrták odpovídající velikosti. Vnější dva induktory byly navinuty ve směru hodinových ručiček, vnitřní byly navinuty proti směru hodinových ručiček. Toto je pokus o snížení vzájemné indukční vazby mezi induktory, což má tendenci degradovat útlum stopband. Ze stejného důvodu jsou induktory uspořádány navzájem v úhlu 90 °, nikoli všechny v jedné přímce. Induktory jsou připájeny přímo k jazýčkům kovových plátovaných kondenzátorů. To udržuje ztráty na minimu. Pečlivě konstruovaný filtr tohoto typu může vykazovat ztrátu vložením propustného pásma lepší než 0.2 dB. Zde jsou výsledky testů prototypové jednotky.

Znal jsem požadované hodnoty pro induktory a na základě zkušeností jsem provedl poučný odhad počtu otáček, které jsem požadoval, a poté jsem pomocí správně kalibrovaného analyzátoru RF sítě změřil indukčnost induktoru, který jsem vytvořil. Toto je zdaleka nejpřesnější způsob stanovení hodnoty indukčnosti malých hodnot, protože měření lze provádět při skutečné pracovní frekvenci filtru. Když jste změřili hodnotu a podle toho upravili indukčnosti, měli byste zjistit, že když je sestaven celý filtr, je k dokončení ladění filtru zapotřebí překvapivě málo úprav.

Nejlepším způsobem, jak vyladit tento filtr, je minimalizovat ztrátu návratnosti vstupního pásma pomocí síťového analyzátoru. Minimalizací ztráty na vstupu se minimalizují ztráty přenosu a zvlnění pásma. The 20MHz rozpětí graf ukazuje, že jsem dosáhl ztráty zpáteční rychlosti pásma -18 dB. Pokud nemáte síťový analyzátor, je to trochu složitější. Pokud se právě naladíte na bodovou frekvenci, nastavte zdroj energie RF pro pohon do filtru pomocí směrového měřiče výkonu. Filtr je zakončen dobrým zatížením 50R. Nyní sledujte odraženou energii vracející se z filtru a vylaďte filtr tak, abyste minimalizovali odraženou energii. Pokud chcete širokopásmový výkon, budete se muset pokusit to udělat například na třech frekvencích, spodní, střední a horní část pásma. Alternativně, pokud se vám podařilo měřit induktory dostatečně dobře jinými prostředky, můžete jednoduše sestavit filtr a nechat to tak, bez dalšího nastavení.

Po naladění na minimální ztrátu návratnosti pásma se útlum stopband postará sám o sobě, neměli byste jej naladit, protože by se vám narušila ztráta vložení pásma. The 200MHz rozpětí graf ukazuje, že jsem zvládl 36dB odmítnutí na 2. harmonické 88MHz, což je nejhorší případ. S odkazem na 600MHz rozpětí Graf ukazuje 3rd harmonické 88MHz potlačen-55dB, a vyšších řádů o částku vyšší, než je tato.

Zesilovač Testování

K vyladění tohoto zesilovače jsem použil síťový analyzátor HP 8714C. Bez přístupu k síťovému analyzátoru budete muset být velmi vynalézaví vyladit výkon širokopásmového připojení. Po vyladění LPF je další úlohou nastavit zkreslení FET. Proveďte to pomocí spektrálního analyzátoru připojeného k výstupu (prostřednictvím vhodného množství útlumu, alespoň 40dB) sledovat rušivé oscilace. Připojte na vstup dobrou zátěž 50R a připojte stabilizovaný napájecí zdroj (napájecí zdroj) s proudovým limitem nastaveným na 200 mA.

Nastavte všechny vyžínače na střed jejich rozsahu. Se specifikovanými miniaturními keramickými vyžínači, když je pokovení půlměsíce na horní desce vyžínače plně vyrovnáno s plochou na těle vyžínače, je vyžínač na maximální kapacitě. Odtud otočte o 180 ° pro minimální kapacitu. Nastavte R1 na minimální napětí (pokud nevíte, jakým způsobem to je, experimentujte, než použijete FET). Pomalu zvyšujte napájecí napětí z 0V na + 28V. Jediným odebíraným proudem by měl být proud odebíraný zkreslujícím obvodem, asi 14 mA. Nyní upravte R1 a přidejte k tomuto číslu 100 mA. V proudu odebraném z napájecího zdroje by neměly být žádné náhlé kroky. Pokud existují, zesilovač téměř jistě osciluje.

Pokud je vše v pořádku, vypněte jej. Kalibrujte síťový analyzátor. Na HP 8714C pro tuto aplikaci normalizuji S11 na otevřený obvod a provádím průchozí kalibraci na S21 s útlumem 40 dB v řadě. Je zřejmé, že použité útlumové články musí být dimenzovány na alespoň 50 W RF na VHF frekvencích.

Nyní se život trochu komplikuje. Normálně bych doporučil prohlédnout kombinaci zesilovače a LPF, ale protože bod zlomu LPF je pouze 5MHz nad požadovaným pásmem zesilovače, znemožňuje vidět tvar odezvy zesilovače, pokud se to stane upband od 108MHz . Z tohoto důvodu jsem provedl počáteční ladění zesilovače s vynechaným LPF, což mi umožnilo nastavit dostatečně široký rozsah síťového analyzátoru, abych zjistil, kde je odezva zesilovače.

S 0dBm pohonu, vyladit pryč, aby se přibližně 15dB zisku a lepší než 10dB návratu ztráty přes 88 na 108 MHz (malý zisk signálu spiknutí, Pin = 0 dBm). Nyní připojte měnič k zesilovači a přiměřeně odstraňte proudový limit. Všimnete si, že jak zvyšujete RF jednotku, zvyšuje se zisk a zlepšuje se ztráta vstupní návratnosti. Toto chování je důsledkem poměrně mírného ovlivnění FET. Mohli byste zkreslit matice z FET a zkreslit to, řekněme 0.5A, to vám dá větší zisk při nižších úrovních pohonu. U běžných aplikací doporučuji použít nižší zkreslení. Vysoká odchylka na malých výstupních úrovních sníží účinnost DC na RF.

Nyní budete muset zesilovač ochladit ventilátorem, pokud jej nemáte vybaven enormním chladičem. S HP 8714C můžete získat zdrojový výkon + 20 dBm (to je to, co říká na obrazovce, ve skutečnosti je to méně než to) (střední signál zisk plot, Pin = + 20 dBm). S touto úrovní pohonu nyní můžete naladit na 18 až 20 dB zisk a ztrátu návratnosti lepší než 15 dB. V tomto okamžiku bych znovu připojil LPF a zúžil rozpětí síťového analyzátoru na 20MHz se středem na 98MHz. Jízda zesilovače nad 108 MHz při napájení do LPF se rozhodně nedoporučuje. Než se necháte příliš unést, přepněte na CW (nejlépe prodloužit tažení tažení na několik sekund na CW, abyste se nenechali zmást analyzátory, zametejte fly-back) a podívejte se na výstup spektrálního analyzátoru. Výstup by měl být čistý jako sněh, nezapomeňte zkontrolovat, zda je výstup na frekvenci, se kterou vzrušujete zesilovač, pokud tomu tak není, budete se dívat na strašlivé kmitání uvnitř pásma.

Pro finální vyladění rovinnosti napájení, protože jsem měl přístup k inteligentní RF laboratoři se vším, co byste mohli požadovat (každopádně testovací zařízení moudré), jsem použil širokopásmový zesilovač Mini-Circuits ZHL-42W ke zvýšení výkonu síťového analyzátoru, aby já naladit zesilovačovou zesilovací odezvu na plný výkon. Výsledný graf zesílení byl proveden vhodným nastavením výkonu zdroje a následnou kalibrací pomocí zesilovače Mini-Circuits a in-line zeslabovačů výkonu. To mi umožnilo vykreslit pouze zisk výkonového zesilovače. Poté jsem přešel na pomalé zametání a použil kalibrovaný RF měřič výkonu k přesnému měření RF výstupního výkonu. Znát výstupní výkon RF a zisk přesně mi umožnilo vypočítat vstupní výkon výkonového zesilovače. Tento graf ukazuje, že zisk energie je stín pod 20 dB a přibližně 0.3 dB v celém pásmu (velký zisk signálu pozemek, Pin = + 26.8 dBm). Ve spojení s laděním plochosti by měla být zkontrolována účinnost. Podařilo se mi minimálně 60% při 88MHz při 40W out, zlepšení s vyššími výstupními výkony. Řekl bych, že dobrá účinnost je důležitější než dobrá plochost. Z pohledu posluchačů je rozdíl mezi výkonem 35 W a 45 W zanedbatelný, ale provoz s nižším výkonem a dobrou účinností znamená, že FET bude fungovat chladněji, vydrží déle a bude odolnější vůči poruchovým podmínkám, jako je vysoký VSWR.

Jaký výstupní výkon se rozhodnete konečně spustit, je na vás, MRF171A bude šťastně běžet nejméně 45 W a pravděpodobně mnohem více, i když to nedoporučuji. Kolem 40 až 45 W je spousta - viz Jak si udržet svůj konečný RF Power Device živý Pro více informací.

Zesilovač Výsledky

Na výstupu zesilovače nebylo možné měřit žádné harmonické až do šumové podlahy -70 dB. To lze očekávat, protože rychlé vyšetřování ukázalo surové harmonické zesilovače před LPF na asi -40 dBm. Bylo již prokázáno, že filtr má minimální potlačení druhé harmonické -2 dBm. Nebyl viditelný žádný rušivý výstup.

Nebyly provedeny žádné formální měření se špatnými výstupními VSWR. Náhodně jsem na několik sekund spustil zesilovač s plným výkonem do otevřeného obvodu a nevybuchl. Použití napájecího zdroje s pečlivě nastaveným omezením proudu pomůže zabránit tomu, aby zesilovač za těchto podmínek udělal cokoli hloupého.

---

editaci videa

Jako příklad žádosti o tento zesilovač jsem použil Vysílání Warehouse 1W FM LCD PLL Exciter k pohonu 40W širokopásmového zesilovače. Aby se zabránilo úpravám jednotky Broadcast Warehouse, použil jsem laboratorní 3dB BNC pad mezi budičem a výkonovým zesilovačem, abych zesilovači poskytl správnou úroveň pohonu. Budič byl naprogramován na tři různé frekvence, na každé frekvenci měřený výstupní výkon a spotřeba proudu, což umožňuje vypočítat účinnost DC až RF.

Napájení Power zesilovač napětí = 28V
Napájecí Exciter napětí = spotřeba proudu 14.0V, Exciter = 200 mA cca.

Budič Broadcast Warehouse obsahuje zařízení pro vypnutí RF mimo uzamčení, které se používá během přeprogramování PLL tak, že RF se nevygeneruje, dokud nebude znovu získán zámek frekvence. Když bylo aktivní vypnutí RF budičů, výstup zesilovače byl podobně snížen - tj. Zesilovač zůstal stabilní.

---

Proč investovat do čističky vzduchu?

Předvedl jsem širokopásmový zesilovač, který po vyladění nevyžaduje další úpravy k pokrytí vysílacího pásma FM 87.5 až 108 MHz. Konstrukce využívá nejmodernější MOSFET poskytující zisk téměř 20 dB s jedinou fází, má dobrou účinnost DC až RF, nízký počet komponent a je snadno sestavitelná. Cena dílů by neměla překročit 50 GBP, cena FET použitá v prototypu stojí méně než 25 GBP

Pokud je tento zesilovač používá s vysokorychlostním budičem a antény, výsledná kombinace umožňuje uživateli přepínat vysílací frekvenci dle libosti bez úpravy zapotřebí tak jako tak ve vysílacím řetězci.

Zesilovač vyžaduje spravedlivou míru výkonu zkušeností RF naladit, a přístup k odbornému zkušebního zařízení RF

---

Budoucí práce

• Stavět další jednotky posoudit opakovatelnost
• Provedení s plošnými spoji
• Zlepšit stabilitu při špatných vstup neshody podmínky
• Snížit variabilní počet komponent
• Zjistit měnící FET klidový proud měnit zesilovač zisk

 

---

Přispěl

Přispěl Unikátní Electronics (Woody a Alpy)
„Tady je PCB pro MRF171A, 45 wattový mosfet, na vaší stránce.
Soubor je ve formátu bmp. Použijte laserový film a laserovou tiskárnu, tiskne se do velikosti. “

MRF171A_1_colour.bmp (14 kb)

Náš další produkt:

Profesionální systém ochrany před bleskem pro Tower	Profesionální balíček vybavení FM rozhlasové stanice	FMUSER FU-1000C 1000W FM vysílač s USB audio vstupním rozhraním
Balíček rozhlasového vysílání FMUSER 200 W FM	Hotelové řešení IPTV	FMUSER FSN-1000T V5.0 1KW FM rádiový vysílač