Dizajn za 40W širokopojasnog VHF RF pojačalo snage za FM radio

Uvod

Ono što ovaj dizajn je za

Kako bi se povećala izlazna snaga pobuđivača opsega FM snage male snage, nekoliko ih je komercijalno dostupno, i kao kompleti i kao gotovi. Vidjeti Kako biti Zajednice Radio Station za linkove na mišljenja nekih od više popularnih exciters.

Tko je ovaj dizajn za?

• Oni koji su upoznati s RF elektronike i mehaničkih konstrukcijska tehnika
• Oni koji su već uspješno konstruirali i testirali VHF pojačala snage (> 10W)

Za referencu, vidi Uvod u zajednici Radio elektronika

Slijedeći test oprema će biti potrebna za podešavanje pojačala:

• Stabilizirani struja ograničena napajanje (+ 28V, 3A)
• Multimetar sa 3A ili većom trenutnom rasponu
• 50W VHF dummy Load
• RF Power Meter
• FM Exciter, sa cca. 26 - 27 dBm izlazna snaga
• RF spektra analizator
• RF mreže analizator ili analizator spektra sa generatorom za praćenje
• RF snage atenuator

Ovaj dizajn je NE prikladno za početnike i VHF RF početnike. Ti ljudi riskiraju sljedeće:

• Toplinska i RF opekline
• pogubljenje električnom strujom
• Uništavanje skupih RF komponente i ispitivanje opreme
• Neželjene lažna RF zračenju, što je rezultiralo interferencije s drugim korisnicima elektromagnetskog spektra, čime se riskira posjet od države, kao i posljedičnim rizikom od opreme oduzimanja, novčane kazne, a možda i zatvorom.
• Mnogo stresa i frustracija.

Zašto ovaj dizajn je potrebno

Vjerujem da kvaliteta velike većine shema i dizajna opreme za FM emitiranje dostupnih na Internetu nije nimalo zadovoljavajuća. Vidi moj savjet o zgradi iz planova na webu. Podaci dostupni na VHF RF pojačalima snage su još očajniji, na primjer dizajni koji koriste dinosaure uređaja kao što je TP9380. Ovaj dizajn temelji se na novom MOSFET uređaju, s pratećim prednostima:

• visoka dobit
• visoka efikasnost
• jednostavnost podešavanja

Budući da je većina dizajna na internetu starija od 10 godina, upotreba nedavno predstavljenog uređaja trebala bi povećati vijek trajanja dizajna. Ovaj dizajn također koristim kao sredstvo za demonstraciju količine informacija potrebne trećoj strani koja nije opremljena vještinama čitanja misli kako bi uspješno izradila ovo pojačalo. Poanta je u sljedećem: ako je osoba dovoljno vješta i iskusna da može sagraditi nešto od oskudnih informacija o dizajnu, na primjer samo shematskih shema, jednako je sposobna to i izgraditi od nikakvih informacija. Suprotno tome, osoba koja nije na toj razini vještina i iskustva trebat će detaljne upute za uspjeh.

---

Postupak dizajn

Dizajn pojačalo se temelji na nedavno uvedenog (1998) Motorola MRF171A MOSFET (MRF171A tehnički list in PDF formatu).Nemojte brkati ovo sa starijim, sada ukinut, MRF171 uređaja.  Siječnja 2002 - Motorola više oftern nego neki ljudi mijenjaju svoje underparts mijenja svoj RF snage portfelj uređaja proizvoda. Izgleda Motorola iskrcana ovaj uređaj na M / A-Coma.

Računalna simulacija

Početna izvedivost izvedena je pomoću linearnog RF i mikrovalnog simulacijskog paketa, posebno Supercompact-a. Korištena verzija bila je 6.0, što iskreno smatram dijelom softvera siromašnim i uopće ne preporučujem. Za ovaj uređaj Motorola pruža S parametre i velike signalne jednostrane impedancije. Parametri S mjere se pri mirnoj odvodnoj struji od 0.5 A, što predstavlja korak naprijed u karakterizaciji uređaja, jer su se tradicionalno S parametri obično mjerili pri prilično niskim odvodnim strujama. Iako je to zadovoljavajuće za uređaje s malim signalom, upotreba S parametara izmjerenih pri malim odvodnim strujama ograničena je za dizajn pojačala snage. 

Iako su informacije o parametru S izmjerene na 0.5 A mogle pružiti korisnu polaznu točku dizajna, odlučujem zasnivati ​​dizajn na jednokrakim impedansama velikog signala. Njih mjeri proizvođač uređaja podešavanjem uređaja za najbolje performanse na svakoj ispitnoj frekvenciji u generičkom ispitnom uređaju. Zatim se ispitni uređaj ukloni, a vektorski analizator mreže koristi se za mjerenje složene impedancije koja gleda unatrag u odgovarajuću mrežu, dok se one završavaju s 50 R. Ovaj se postupak provodi za ulazne i izlazne mreže za podudaranje. Prednost podataka velike impedancije signala je u tome što se oni mogu mjeriti na stvarnoj izlaznoj snazi ​​koju je uređaj dizajniran da generira i kao takvi su reprezentativniji u scenariju pojačala snage. Imajte na umu da velike pojedinačne impedanse pružaju samo informacije kako bi se omogućila sinteza ulazno-izlazne mreže za podudaranje, ne pružaju informacije o vjerojatnom pojačanju, učinkovitosti, performansama buke (ako je relevantno) ili stabilnosti rezultirajućeg pojačala.

To je datoteka koja se koristi za sintezu ulazni mreže.

* Mrf171i1.ckt; Naziv datoteke

* blok definicije varijable, prva vrijednost je minimalno dopuštena vrijednost, * treća je maksimalno dopuštena vrijednost, sredina je varijabla

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; Poklopac mrežnog kruga 1 2 c = c1 čep 2 0 c = c2 ind 2 3 l = l1 čep 3 0 c = c3 ind 3 9 l = l2 res 9 0 r = 33; otpor napona napajanja pristranosti vrata 9 mrf171ip; referenca na 1 port podataka IPNET: 1POR 1; stvorite novu mrežu s 1 porta END FREQ STEP 88MHZ 108MHZ 1MHZ END OPT

* Izjava o kontroli optimizacije, govori simulatoru da optimizira između * 88 i 108 MHz i da postigne ulazni povratni gubitak bolji od * -24 dB

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

ZAVRŠNI PODACI

* Definirajte mrežu s jednim lukom koja se naziva mrf171ip, pozivajući se na složene impedancije ekvivalentnih kompleksnih impedancija serije *. Ovi su podaci dostupni na frekvencijskim točkama 4 *

* Definirajte podatke o Z parametru, stvarni i imaginarni format, * referentna impedancija je 1 Ohm

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

Naravno, upotreba simulatora ne pruža nikakvu pomoć u odabiru topologije sklopa, niti početne vrijednosti za mrežne komponente. Ove informacije potječu iz dizajnerskog iskustva. Sve vrijednosti optimizacije ograničene su maksimumima i minimumima kako bi rezultirajuća mreža bila ostvariva.

U početku je isprobana mreža za podudaranje s tri pola, koja nije mogla pružiti dovoljno širokopojasno podudaranje na 3 MHz. Korištenje 20-polnog kruga omogućilo je postizanje cilja optimizacije. Imajte na umu da je pristranost vrata 5R uključena u simulaciju, jer to pomaže u uklanjanju Q ulazne mreže i poboljšava stabilnost završnog pojačala.

Sličan postupak izveden je za izlaznu mrežu. U ovoj simulaciji u simulaciju je uključen odvodni odvod. Iako na prvi pogled, vrijednost ove prigušnice nije kritična, ako dobije preveliku stabilnost, može se obuhvaćati, ako postane premala, postaje dio mreže za usklađivanje rezultata, što se u ovom slučaju smatralo nepoželjnim .

Komponenta izbori

Kako je ulazna snaga samo pola vata, u ulaznom krugu podudaranja korišteni su standardni keramički kondenzatori i trimeri. L1 i L2 (pogledajte shematski) mogli biti znatno manji, ali zadržani su veliki radi dosljednosti s induktorima koji se koriste u izlaznoj mreži. Na izlaznoj mreži korišteni su kondenzatori presvučeni metalnim liskunom i trimeri za kompresiju liskuna za rukovanje snagom i smanjenje gubitaka komponenata na minimumu. Širokopojasna prigušnica L3 pruža određenu reaktansu s gubicima na nižim RF frekvencijama, C8 se brine za odvajanje AF (audio frekvencije).

Korištenje N-kanalnog MOSFET-a načina poboljšanja (pozitivni napon odbija uređaj do provodljivosti) znači da je sklop s prednaponom jednostavan. Razdjelnik potencijala odvaja potrebni napon s niskog napona stabiliziranog 5.6V zener diodom. Drugi zener od 5.6 V, D2, ugrađen je kao mjera predostrožnosti kako bi se osiguralo da se na ulaz FET-a ne primjenjuje prekomjerni napon, što bi sigurno rezultiralo uništenjem uređaja. Puristi bi temperaturi stabilizirali struju pristranosti, ali kako pristranost nije kritična u ovoj aplikaciji, to se nije zamaralo.

Za RF ulaz korištena je BNC utičnica, zbog male RF ulazne snage. Koristio sam tip N za RF izlaz, ne koristim BNC iznad 5W i ne volim konektore u UHF stilu. Osobno ne preporučujem upotrebu UHF konektora iznad 30 MHz.

---

Gradnja

Pojačalo je izrađeno u maloj aluminijskoj kutiji za livenje pod tlakom. RF ulazne i izlazne veze izrađuju se koaksijalnim utičnicama. Napajanje se usmjerava kroz keramički probojni kondenzator pričvršćen u zid kutije. Ova konstrukcijska tehnika rezultira izvrsnim oklopom, sprečavajući RF zračenje koje izlazi iz pojačala. Bez njega bi se mogle zračiti značajne količine RF zračenja, ometajući druge osjetljive krugove poput VCO-a i audio pozornica, također bi se mogle pojaviti značajne količine harmoničkog zračenja. 

Baza uređaja za napajanje nalazi se kroz izrez na podu kalupa za livenje pod tlakom i pričvršćena je vijcima izravno na mali ekstrudirani aluminijski hladnjak. Alternativa bi bila baza pogonskog uređaja koja sjedi na podu kalupa za livenje pod tlakom. To se ne preporučuje iz dva razloga, oba koja se tiču ​​pružanja učinkovite staze za provođenje topline iz FET-a. Prvo, pod tlačne kutije nije posebno glatko, što rezultira lošim toplinskim putem. Drugo, držanje poda tlačne kutije u toplinskom putu uvodi više mehaničkih sučelja, a time i veću toplinsku otpornost. Sljedeća je prednost odabrane konstrukcijske tehnike u tome što ispravno poravnava vodove uređaja s gornjom stranom pločice.

Korištenje navedenog hladnjaka zahtijevat će upotrebu prisilnog zračnog hlađenja (ventilator). Ako ne planirate koristiti ventilator, bit će potreban puno veći hladnjak, a pojačalo bi trebalo biti postavljeno s okomitim rebrima hladnjaka kako bi se maksimaliziralo hlađenje prirodnom konvekcijom.

Ploča se sastoji od komada stakloplastičnog vlakna (tiskane ploče) presvučenog 1 Cu Cu (bakar) sa svake strane. Upotrijebio sam Wainwrighta za oblikovanje čvorova u krugovima - ovo su u osnovi samoljepljivi dijelovi kalajisanog jednostranog PCB materijala, izrezani u veličinu sa pozamašnim parom bočnih rezača. Jednostavna alternativa je korištenje komada jednostranog PCB-a debljine 1.6 mm, izrezanog u veličinu i potom konzerviranog. Oni se zalijepe na podlogu s ljepilom tipa cijanoakrilat (npr. Super ljepilo ili Tak-pak  FEC 537-044). Ova metoda konstrukcije rezultira time da je gornja strana PCB-a izvrsna podloga. Jedina iznimka od toga su dva jastuka za otvor i odvod FET-a. Nastali su pažljivim zabijanjem gornjeg sloja bakra oštrim skalpelom, a zatim uklanjanjem bakrenih dijelova uz pomoć vrha za fino lemljenje i skalpela. Prolazeći željeznim vrhom uz izolirani komad bakra, ljepilo se olabavi dovoljno da se Cu skine skalpelom. Tako stvorena kapica je jasno vidljiva na fotografija prototipa

Nakon što sam otvorio otvor na PCB-u da se sjedne baza pogonskog uređaja, omotao sam bakrenu traku kroz utor kako bih spojio gornju i donju ravninu tla. To je učinjeno na dva mjesta, ispod izvornih kartica. Bakrena traka je tada zalemljena odozgo i odozdo.

Vidjeti fotografirati za predložene položaje komponenata. Okomiti zaslon s desne strane kućišta komad je dvostranog PCB materijala, zalemljen na gornju ravninu tla s obje strane. Ovo je pokušaj poboljšanja konačnog odbijanja harmonika smanjenjem sprezanja između prigušnica koje čine izlazni spoj i prigušnica koje čine LPF. Za obavljanje ovih vrsta poslova lemljenja bit će potrebno lemilo od 60 W ili više - po mogućnosti one s kontroliranom temperaturom. Ovo glačalo bit će prevrnuto za manje dijelove, pa će biti potrebno i manje glačalo.

Kao što je spomenuto u nastavku, a LPF induktori su lemljeni direktno na rubove metalnih odjeven kondenzatora.

Predloženo grube i spreman graditeljstva postupak

1. Izrežite komad obostrani PCB materijal za matičnu ploču (cca. 100 x 85mm)
2. Stvorite otvor za FET, koristeći odabir svrdla i turpija. Ako je potrebno, upotrijebite FET kao predložak, ali nemojte ga dizati statičkim. Obavezno završite s odvodom s desne strane.
3. Izbušite šest rupa u pločici, to su za držanje PCB na tlačnim lijevanjem kutiji
4. Stavite PCB u okvir i koristiti rupe u PCB bušiti kroz kutiju
5. Privremeno vijak PCB u okvir
6. Dogovorite se kamo će hladnjak ići, ispod kutije. Uređaj bi trebao završiti prema sredini hladnjaka. Ili izbušite još nekoliko rupa kroz cijelu parcelu i ponovno upotrijebite neke od postojećih rupa za PCB / kutiju i proširite ih prema dolje kroz hladnjak. Privremeno uvrnite hladnjak na sklop PCB-a / kutije. Kad pogledate u vrh kutije, sada biste trebali otkriti komad hladnjaka, iste veličine kao baza FET-a.
7. Rig se neke statične zaštita (ako imaš staru pregorio-up uređaj ili bipolarni uređaj u istom paketu nećete morati gnjaviti s tim) i ispustite uređaj u otvor u ploči.
8. Koristite FET da vam dati centar pozicije svojih 'rupa za pričvršćivanje
9. Ponovo uzmite sve na komadiće. Napravite dvije rupe u hladnjaku za FET
10. Izbušite rupe u dva kraja kutije za RF konektore i feedthrough kondenzatora
11. Kositrite PCB, odozgo i odozdo, velikim glačalom. Upotrijebite tek toliko lema da dobijete glatku završnu obradu, ali ne previše da biste stvorili podignuta područja lema, posebno na dnu, jer će to spriječiti da PCB sjedi ravno na podu kutije.
12. Napravite dva otoka za FET vrata i odvod, kako je navedeno u prethodnom stavku
13. Lem bakrene vrpce između gornje i donje licima PCB ispod gdje je izvor kartice će biti
14. Napravite PCB otocima, kositra ih, staviti ih na PCB pomoću fotografirati kao vodič
15. Stvaranje i stane na zaslon između pojačala i LPF područjima
16. Stane sve preostale PCB sastavnice, s izuzetkom FET
17. Postavite pločicu na okvir i heatsink
18. Stane i povezivanje i RF priključci i punjenje kroz kondenzator
19. Ponovno poduzimajući antistatičke mjere predostrožnosti, na podnožje FET-a nanesite najtanji mogući kontinuirani film paste za prijenos topline. To se može povoljno učiniti drvenim štapićem za koktele
20. Savijte zadnjih 2 mm svakog od FET-ovih vodova. To će ga učiniti puno lakšim za uklanjanje, ako se za tim ukaže potreba
21. Zavrnite FET na hladnjak. Previše je labav i uređaj će se pregrijati, preusko i iskrivit ćete prirubnicu uređaja i opet će se pregrijati. Ako imate odvijač s momentom, potražite preporučeni moment i upotrijebite ga. 
22. Ako ste ispravno razumjeli upute, jezičci uređaja bit će djelomice iznad PCB-a. Lemite FET velikim glačalom, prvo izvorima, zatim odvodom, na kraju vratima. Možda ćete morati odspojiti L4 i L5 dok postavljate FET, ali nemojte odspajati R3 jer ovo pruža statičku zaštitu uređaja.

Shematski

Popis dijelova

Bilješke

1. Farnell Dio Brojevi su samo vodič - ostalim jednakim dijelovima može zamijeniti.
2. Metalni odjeven kondenzatori su ili SEMCO MCM serija, Unelco J101 serija, Underwood, ili Arco MCJ-101 serije dostupni od, među ostalim mjestima, RF dijelovi.
3. MRF171A dostupan BFI (Velika Britanija), Richardson or RF dijelovi (NAS)
4. Arco ili Sprague trimeri su dostupni od Komunikacija Pojmovi (NAS)
5. 18 SWG (standardni presjek žice) je oko 1.2mm promjera
6. 22 SWG (standardni presjek žice) je oko 0.7mm promjera
7. Da biste napravili prigušnice, namotajte potreban broj zavoja oko aparata odgovarajuće veličine, u početku koristite jedan razmak promjera žice između svakog zavoja. Zatim povucite zavoje kako biste dobili duljinu potrebnu u tablici popisa dijelova. Napokon provjerite vrijednost pomoću mrežnog analizatora i prilagodite u skladu s tim.
8. Iznimka od tog pravila je iznad razmak L4, što je blizu rana.
9. Bakrena folija je dostupan na zanatskih dućana (korišten u izradi vitraja)
10. / R = po potrebi

Fotografija Prototip pojačalo

Napomena orijentaciju FET. Olovo s crtom je odvod, te je na desnom

---

Low Pass Filter Testiranje

Bilo pojačala RF power mora biti popraćen niskopropusni filter (LPF) kako bi se smanjila sekundarne frekvencije na prihvatljivu razinu. Kakva je to razina u nelicenciranoj aplikaciji, prvo je pitanje, ali kako se povećava izlazna snaga, mora se više pažnje posvetiti potiskivanju harmonika. Na primjer, treći harmonik od -3dBc na 30W jedinici je 1uW, što vjerojatno neće uzrokovati probleme, dok potiskivanje trećeg harmonika od -1dBc na 30KW rezultira s 3W snage na trećem harmoniku, što je potencijalno problematično. Dakle za apsolutan Razina radijacije u harmonijske drugom primjeru se isto kao i prva, mi sada trebaju potisnuti treći harmonik od strane 60dBc.

U ovom dizajnu donio sam odluku o uvođenju 7-polnog Chebyshev niskopropusnog filtra. Chebyshev je odabran kao fazno i ​​amplitudno valovanje unutar propusnog opsega nije bilo kritično, a Chebyshev daje bolje slabljenje zaustavnog pojasa nego u usporedbi s recimo Butterworthom. Dizajn zaustavnog pojasa odabran je na 113MHz, dajući granicu implementacije od 5MHz od najviše željene frekvencije propusnog opsega na 108MHz i početka zaustavnog pojasa na 113MHz. Sljedeći kritični parametar dizajna bio je mreškanje propusnog opsega. Za dizajn s jednom frekvencijom uobičajena je praksa odabrati veliko mreškanje propusnog opsega, na primjer 1dB, i podesiti vrh maksimuma zadnjeg propusnog opsega na željenu izlaznu frekvenciju. To daje najbolje slabljenje zaustavnog pojasa, jer veće mreškanje propusnog opsega rezultira bržim slabljenjem zaustavnog pojasa. Sedmopolni filtar ima 7 reaktivnih elemenata, u ovom dizajnu četiri kondenzatora i tri prigušnice. Što više polova, to je bolje slabljenje zaustavnog pojasa, na štetu povećane složenosti i većeg gubitka umetanja propusnog pojasa. Potreban je neparan broj polova jer su ulazna i izlazna impedancija projektirane na 50R.

Kako je ovaj dizajn širokopojasni, to ograničava valovitost propusnog opsega na razinu takvu da povratni gubitak propusnog opsega ne postane užasan. Korištenje izvrsnog uslužnog programa za dizajn filtera Faisyn (dostupan od FaiSyn RF dizajn softver Početna) omogućuje lako istraživanje ovih kompromisa, a ja sam se zadovoljio valovitošću propusnog opsega od 0.02 dB. Ovaj program također izračunava vrijednosti filtra za vas i prikazuje mrežnu listu u formatu pogodnom za unos u najpopularnije simulatore linearnih krugova. Sa 7 polova bio je dostupan izbor za upotrebu 4 kondenzatora i 3 induktora ili 3 kondenzatora i 4 induktora. Odabrao sam prvi uz obrazloženje da rezultira jednom komponentom manje za vjetar. Vrijednosti kondenzatora dane iz programa faisyn ispitane su kako bi se provjerilo jesu li blizu željene vrijednosti, što i jesu. Da su pali između preferiranih vrijednosti, opcije bi uključivale uspoređivanje paralelno dva kondenzatora, što nepotrebno povećava broj komponenata, ili suptilno podešavanje frekvencije zaustavnog opsega i mreškanja propusnog opsega kako bi se dobio poželjniji skup vrijednosti.

Za provedbu filtar, odlučio sam koristiti standardne veličine metalne odjeven kondenzatora od strane Unelco ili SEMCO. Prigušnice su izrađene od 18 SWG (standardni mjerač žice) kalajirane bakrene žice. Prema mom iskustvu malo se može postići uporabom posrebrene bakrene žice. Prigušnice su oblikovane oko središta etalona RS or Farnell ugađati alat (FEC 145-507) - ovaj ima promjer od 0.25 inča, 6.35 mm. U suprotnom koristite svrdlo odgovarajuće veličine. Vanjske dvije prigušnice namotane su u smjeru kazaljke na satu, unutarnje je namotano u smjeru suprotnom od kazaljke na satu. Ovo je pokušaj smanjenja međusobne induktivne sprege između prigušnica, čime se pogoršava slabljenje zaustavnog pojasa. Iz istog su razloga induktori raspoređeni međusobno pod uglom od 90 °, a ne svi u ravnoj liniji. Prigušnice su zalemljene izravno na jezičke metalno obloženih kondenzatora. To smanjuje gubitke na minimumu. Pažljivo konstruirani filtar ove vrste može pokazati gubitak umetanja propusnog opsega bolji od 0.2 dB. Evo rezultata ispitivanja prototipa.

Znajući potrebne vrijednosti za prigušnice, na temelju iskustva sam izračunao koliko sam okretaja trebao, a zatim sam pomoću pravilno kalibriranog RF analizatora mreže izmjerio induktivitet prigušnice koju sam stvorio. Ovo je daleko najtočniji način određivanja vrijednosti induktiviteta male vrijednosti, jer se mjerenje može izvršiti na stvarnoj radnoj frekvenciji filtra. Nakon što ste izmjerili vrijednost i prilagodili induktivitete u skladu s tim, trebali biste ustanoviti da je za izradu cjelovitog filtra potrebno iznenađujuće malo podešavanja kako bi se dovršilo podešavanje filtra.

Najbolji način za podešavanje ovog filtra je minimiziranje povratnih gubitaka ulaznog opsega pomoću mrežnog analizatora. Minimiziranjem ulaznog povratnog gubitka umanjit ćete gubitak prijenosa propusnosti i valovitost propusnog opsega. The 20MHz vijek graf pokazuje da sam postigao povratni gubitak propusnog opsega od -18dB. Ako nemate mrežni analizator, stvari su malo zamršenije. Ako se samo namještate za spot frekvenciju, postavite RF izvor napajanja za ulazak u filtar putem usmjerenog mjerača snage. Filtar je završen s dobrih 50R opterećenja. Sada pratite reflektiranu snagu koja se vraća iz filtra i podesite filtar kako biste smanjili reflektiranu snagu. Ako želite širokopojasne performanse, morat ćete to pokušati učiniti na recimo tri frekvencije, dnu, sredini i vrhu opsega. Alternativno, ako ste uspjeli dovoljno dobro izmjeriti vaše prigušnice na druge načine, možete jednostavno sastaviti filtar i ostaviti ga tako, bez daljnjeg podešavanja.

Nakon što smo uštimali minimalni gubitak povratnog pojasa, prigušenje zaustavnog pojasa brine se samo za sebe, ne biste ga trebali prilagoditi jer ćete zabrljati gubitak umetanja propusnog opsega. The 200MHz vijek Grafikon pokazuje da sam uspio odbiti 36dB na 2. harmoniku od 88MHz, što je najgori slučaj. Pozivajući se na 600MHz vijek graf pokazuje 3rd harmonik 88MHz potisnuti-55dB te višim naloga za iznos veći od toga.

Pojačala za testiranje

Upotrijebio sam mrežni analizator HP 8714C za podešavanje ovog pojačala. Bez pristupa mrežnom analizatoru, morate biti izuzetno inventivni kako biste se prilagodili širokopojasnim performansama. Nakon podešavanja LPF-a, sljedeći posao je postavljanje pristranosti FET-a. Učinite to s analizatorom spektra koji je spojen na izlaz (putem odgovarajućeg iznosa atenuacije, najmanje 40dB) za praćenje lažnih oscilacija. Na ulaz spojite dobro opterećenje od 50R i spojite stabiliziranu PSU (jedinicu napajanja) s ograničenjem struje postavljenim na 200mA.

Sve trimere postavite na središte svog dosega. S navedenim minijaturnim keramičkim trimerima, kada je metalizacija polumjeseca na gornjoj ploči trimera u potpunosti poravnana s ravnim dijelom na tijelu trimera, trimer je maksimalnog kapaciteta. Zaokrenite za 180 ° odavde radi minimalnog kapaciteta. Postavite R1 za minimalni napon (eksperimentirajte prije nego što ugradite FET ako ne znate koji je to put). Polako povećavajte opskrbni napon od 0V do + 28V. Jedina vučena struja trebala bi biti ona koju uzima sklopivi krug, oko 14mA. Sada prilagodite R1 da biste toj slici dodali 100 mA. U struji preuzetoj iz napona ne bi trebalo biti naglih koraka. Ako postoje, pojačalo gotovo sigurno oscilira.

Ako je sve u redu, isključite. Kalibrirajte mrežni analizator. Na HP 8714C za ovu aplikaciju normaliziram S11 u otvoreni krug i prolazim kalibraciju na S21 s 40dB slabljenja u liniji. Očito da se korišteni atenuatori moraju nazivati ​​najmanje 50 W RF na VHF frekvencijama.

Sad se život malo zakomplicira. Obično bih preporučio pregledavanje kombinacije pojačala i LPF-a, ali budući da je točka prekida LPF-a samo 5 MHz iznad željenog propusnog opsega pojačala, onemogućava prikaz oblika odziva pojačala ako se dogodi da je pojačani od 108 MHz . Iz tog razloga izvršio sam početno podešavanje pojačala zaobiđenim LPF-om, što mi je omogućilo da postavim raspon mrežnog analizatora dovoljno širok da vidim gdje je odgovor pojačala.

S 0dBm pogona, ugađanje daleko da biste dobili otprilike 15dB koristoljublja i bolje nego 10dB od povratka gubitak preko 88 na 108 MHz (mali signal dobitak parcela, Pin = 0 dBm). Sada podignite pogon na pojačalo, prikladno odstupajući od trenutnog ograničenja. Primijetit ćete da će se povećanjem RF pogona povećati dobitak i poboljšati povratni gubitak. Ovo ponašanje posljedica je relativno lakog pristravanja FET-a. Mogli biste izbaciti matice iz FET-a, a pri pristranosti od, recimo 0.5A, to će vam dati veći dobitak na nižim razinama pogona. Za normalne primjene preporučujem upotrebu nižeg pristranosti. Visoka pristranost na malim izlaznim razinama smanjit će istosmjernu na RF učinkovitost.

Sada ćete morati hladiti pojačalo ventilatorom, osim ako ga niste opremili ogromnim hladnjakom. S HP 8714C možete dobiti + 20dBm izvora energije (to piše na zaslonu, zapravo je manje od toga) (srednje signal dobitak parcela, Pin = + 20 dBm). S ovom razinom pogona sada možete podesiti dobitak od 18 do 20 dB i povratni gubitak bolji od 15 dB. U ovom bih trenutku ponovno spojio LPF i suzio opseg mrežnog analizatora na 20 MHz usredotočenih na 98 MHz. Uključivanje pojačala iznad 108MHz pri napajanju u LPF sigurno se ne preporučuje. Prije nego što se previše zanesete, prebacite se na CW (najbolje da pomicanje zamaha produžite na nekoliko sekundi na CW kako biste izbjegli zbunjenost povratnim zamahom analizatora) i pogledajte izlaz na analizatoru spektra. Izlaz bi trebao biti čist jer vozio snijeg, ne zaboravite provjeriti da li je izlaz na frekvenciji kojom uzbuđujete pojačalo, ako nije, gledat ćete užasne oscilacije unutar pojasa.

Za konačno podešavanje ravnosti snage, jer sam imao pristup pametnom RF laboratoriju sa svime što vam može zatrebati (ionako pametno testirajte opremu), koristio sam širokopojasno pojačalo Mini-Circuits ZHL-42W za pojačavanje izlaza mrežnog analizatora kako bih omogućio ja namjestim pojačanje odziva pojačala na punu izlaznu snagu. Grafikon konačnog pojačanja napravljen je podešavanjem izvora napajanja na odgovarajući način, a zatim prolaznom kalibracijom s pojačalom Mini-Circuits i ugrađenim prigušivačima snage. To mi je omogućilo da nacrtam samo dobitak pojačala snage. Zatim sam prešao na polagano čišćenje i koristio kalibrirani RF mjerač snage za precizno mjerenje RF izlazne snage. Poznavanje RF izlazne snage i pojačanja točno mi je omogućilo da izračunam ulaznu snagu pojačala. Ova ploha pokazuje da je pojačanje snage nijansa ispod 20dB i oko 0.3dB ravno preko opsega (Veliki dobitak signala parcela, Pin = + 26.8 dBm). Zajedno s podešavanjem ravnosti, treba provjeriti učinkovitost. Uspio sam minimalno 60% na 88MHz na 40W out, poboljšavajući se s većim izlaznim snagama. Rekao bih da je dobra učinkovitost važnija od dobre ravnosti. Sa stajališta slušatelja, razlika između izlazne snage 35W i 45W je zanemariva, ali pokretanje manje snage s dobrom učinkovitošću znači da će FET raditi hladnije, trajati dulje i biti otporniji na uvjete kvarova poput visokog VSWR-a.

Koju izlaznu snagu ćete konačno pokrenuti, ovisi o vama, MRF171A će s radošću raditi najmanje 45 W i vjerojatno puno više, iako to ne preporučujem. Otprilike 40 do 45 W je dovoljno - vidite Kako zadržati svoj Final RF Power uređaja Alive za više informacija.

Pojačala Rezultati

Na izlazu pojačala sve do poda buke od -70dBc nisu se mogli izmjeriti nikakvi harmoniki. To se može očekivati, jer je brza istraga pokazala sirove harmonike pojačala prije LPF-a na oko -40dBc. Već je dokazano da filtar ima minimalno potiskivanje 2. harmonika od -35dBc. Nisu bili vidljivi lažni izlazi.

Nisu provedena formalna mjerenja s lošim izlaznim VSWR-ovima. Slučajno sam pojačao punu snagu u otvoreni krug na nekoliko sekundi i nije puhao. Korištenje PSU-a s pažljivo postavljenim ograničenjem struje pomoći će spriječiti pojačalo da napravi bilo što glupo u tim uvjetima.

---

primjena

Kao primjer primjene za ovo pojačalo sam Broadcast Warehouse 1W FM LCD PLL uzbude za pogon širokopojasnog pojačala od 40 W. Kako bih izbjegao modificiranje jedinice Broadcast Warehouse, koristio sam laboratorijsku 3dB BNC podlogu između pobuđivača i pojačala snage, kako bih osigurao pravu razinu pogona pojačala. Uzbuđivač je programiran za tri različite frekvencije, na svakoj frekvenciji izmjerena je izlazna snaga i potrošnja struje, što omogućava izračunavanje učinkovitosti istosmjerne i RF frekvencije.

Snaga pojačala napon = 28V
Uzbude napon = 14.0V, potrošnja struje uzbude = 200 mA cca.

Uzbuđivač Broadcast Warehouse uključuje RF uređaj za isključivanje koji nije zaključan, a koristi se tijekom reprogramiranja PLL-a, tako da se RF ne generira dok se ponovno ne zaključa frekvencija. Kad je aktivno isključenje RF uzbuđivača, izlaz pojačala je slično smanjen - tj. Pojačalo je ostalo stabilno.

---

Zaključak

Demonstrirao sam širokopojasno pojačalo, koje jednom podešeno, ne zahtijeva daljnja podešavanja kako bi pokrilo opseg FM od 87.5 do 108 MHz. Dizajn koristi vrhunski MOSFET koji pruža gotovo 20dB pojačanja u jednom stupnju, ima dobru DC do RF učinkovitost, nizak broj komponenata i jednostavan je za izradu. Cijena dijelova ne smije prelaziti 50 GBP, a FET korišten u prototipu košta manje od 25 GBP

Ako je ovo pojačalo se koristi s širokopojasne pobuda i iz zraka, rezultiralo kombinacija omogućuje korisniku da se prebaci prijenosnu frekvenciju po volji bez potrebne prilagodbe svejedno u predajnoj lancu.

Pojačalo zahtijeva fer stupanj RF snage iskustva na napjev, i pristup stručnog RF oprema za ispitivanje

---

Budućem radu

• Izgradite dodatne jedinice za procjenu ponovljivosti
• Projektiranje tiskanih pločica
• Poboljšati stabilnost u lošim uvjetima ulaznih mismatch
• Smanjiti broj promjenljive komponente
• Istražiti različite FET pristranost struje za izmjenu pojačanja

 

---

Pridonijeli

Pridonijeli Jedinstvena Elektronika (Woody i Alpy)
"Ovdje je PCB za MRF171A, mosfet od 45 vata, na vašoj stranici.
Datoteka je u BMP formatu. Upotrijebite laserski film i laserski printer, ispisat će se u veličini. "

MRF171A_1_colour.bmp (14 kb)

Naš drugi proizvod:

Profesionalni sustav zaštite od munje za Tower	Paket opreme za profesionalne FM radio stanice	FM odašiljač FMUSER FU-1000C 1000 W s USB ulaznim audio sučeljem
FMUSER 200W FM radio paket	Hotelsko IPTV rješenje	FMUSER FSN-1000T V5.0 1KW FM radio odašiljač