A Design за 40W широколентов VHF мощност RF усилвател за излъчване FM

Въведение

Какво този дизайн е за

За да се увеличи изходната мощност на възбудители на FM честотна лента с ниска мощност, редица от тях се предлагат в търговската мрежа, както като комплекти, така и в готов вид. Вижте Как да бъдем радиостанция Общността за линкове към ревюта на някои от най-популярните възбудители.

Кой е този проект за?

• Тези, които са запознати с електрониката RF и механични конструктивни техники
• Тези, които вече успешно са конструирали и тествали усилватели на УКВ мощност (> 10W)

За справка, виж Въведение в Общността Radio Station Electronics

Следното оборудване тест ще се изисква да се настройвам усилвателя:

• Стабилизиран ток регулирано електроснабдяване (+ 28V, 3A)
• Мултицет, с 3A или по-голям ток диапазон
• 50W VHF Dummy Заредете
• RF Power Meter
• FM възбудител, с прибл. 26 - 27 стока изходна мощност
• RF Spectrum Analyser
• RF Network Analyser или спектрален анализатор с проследяване на генератора
• RF мощност атенюатор

Този дизайн е НЕ подходящ за начинаещи и VHF RF начинаещи. Тези хора рискуват следните рискове:

• Топло и RF изгаряния
• Токов удар
• Унищожаване на скъпи компоненти RF и оборудване за изпитване
• Нежеланият електромагнитни смущения RF, в резултат на смущения на останалите потребители на електромагнитния спектър, като по този начин рискува посещение от страна на държавата, и последващия риск от оборудване конфискация, глоби, и евентуално лишаване от свобода.
• Голяма част от стрес и чувство на неудовлетвореност.

Защо този проект е необходимо

Вярвам, че качеството на по-голямата част от схемите и проектите за FM излъчващо оборудване, достъпни в интернет, далеч не е задоволително. Виж моя съвети за изграждане на планове в интернет. По-специално наличната информация за УКВ RF усилвателите на мощност е още по-отчаяна, например проекти, използващи динозаври на устройства като TP9380. Този дизайн се основава на ново MOSFET устройство, с придружаващите го предимства

• висока печалба
• висока ефективност
• лесна настройка

Тъй като повечето дизайни в мрежата са на възраст над 10 години, използването на наскоро представено устройство трябва да увеличи максимално полезния живот на дизайна. Също така използвам този дизайн като средство за демонстриране на количеството информация, необходимо за трета страна, която не е оборудвана с умения за четене на мисли, за да изгради успешно този усилвател. Въпросът е следният: ако човек е достатъчно квалифициран и опитен да изгради нещо от оскъдната информация за дизайна, например просто схема, той е също толкова способен да го изгради от никаква информация. И обратно, човек, който не е на това ниво на умения и опит, ще изисква подробни инструкции, за да успее.

---

Design дейността

Усилвателят дизайн е базиран на представения неотдавна (1998) Motorola MRF171A MOSFET (MRF171A информационния лист in PDF формат).Не бъркайте това с по-старата, сега преустановена, MRF171 устройство.  Януари 2002 - Motorola промени своето портфолио RF мощност устройство продукта по oftern, отколкото някои хора променят долна страна. Изглежда Motorola са разтоварени това устройство към M / A-COM.

Компютърно симулиране

Първоначалната осъществимост беше извършена с помощта на линеен RF и микровълнов симулационен пакет, по-специално Supercompact. Използваната версия беше 6.0, което, честно казано, смятам за лош софтуер и изобщо не препоръчвам. За това устройство Motorola предоставя S параметри и големи сигнални еднократни импеданси. Параметрите S се измерват при 0.5 A ток на оттичане, което представлява стъпка напред в характеризирането на устройството, тъй като традиционно S параметрите обикновено се измерват при доста ниски токове на източване. Въпреки че това е задоволително за устройства с малък сигнал, използването на S параметри, измерени при малки източни токове, е ограничено за конструкцията на усилвателя на мощност. 

Докато информацията за параметъра S, измерена при 0.5 A, би могла да осигури полезна начална точка за проектиране, аз избирам да базирам дизайна на еднокрайните импеданси с голям сигнал. Те се измерват от производителя на устройството, като настройват устройството за най-добра производителност при всяка честота на изпитване в родово тестово устройство. След това тестовото устройство се отстранява и векторният мрежов анализатор се използва за измерване на сложния импеданс, гледащ назад в съвпадащата мрежа, докато те се прекратяват с 50 R. Тази процедура се извършва за входните и изходните мрежи за съвпадение. Предимството на данните за голям импеданс на сигнала е, че те могат да бъдат измерени при действителната изходна мощност, която устройството е проектирано да генерира и като такива са по-представителни в сценария на усилвател на мощност. Обърнете внимание, че големите единични импеданси предоставят информация само за да се даде възможност за синтезиране на входяща и изходна мрежа за съвпадение, те не предоставят информация за вероятното усилване, ефективността, шумовите характеристики (ако е приложимо) или стабилността на получения усилвател.

Това е файл, използван за синтеза на мрежата вход.

* Mrf171i1.ckt; Име на файл

* блок с дефиниция на променлива, първата стойност е минимално разрешената стойност, * третата е максимално разрешената стойност, средната е променлива

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; Капачка на мрежовия списък 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; резистор за подаване на отклонение на вратата 9 mrf171ip; справка към 1 порт данни IPNET: 1POR 1; създайте нова 1 порт мрежа КРАЙ ЧЕСТОТА СТЪПКА 88MHZ 108MHZ 1MHZ END OPT

* Изявление за контрол на оптимизацията, казва на симулатора да оптимизира между * 88 и 108 MHz и да постигне загуба на входяща възвръщаемост по-добра от * -24 dB

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

КРАЙНИ ДАННИ

* Определете еднопортова мрежа, наречена mrf171ip, като се позовавате на еквивалентни комплексни импеданси от серия с голям сигнал. Тези данни са налични в честотни точки 4 *

* Определете Z информация за параметъра, реален и въображаем формат, * референтният импеданс е 1 Ohm

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

Разбира се, използването на симулатор не предоставя никаква помощ при избора на топология на веригата, нито началните стойности за мрежовите компоненти. Тази информация идва от дизайнерския опит. Всички стойности за оптимизация са ограничени с максимуми и минимуми, за да се запази реализираната получена мрежа.

Първоначално беше изпробвана 3-полюсна мрежа за съвпадение, която не беше в състояние да осигури достатъчно широколентово съвпадение на 20 MHz. Използването на 5-полюсна верига позволи да се постигне целта за оптимизация. Обърнете внимание, че пристрастието на 33R порта е включено в симулацията, тъй като това помага за де-Q на входната мрежа и подобрява стабилността в крайния усилвател.

Подобна процедура беше извършена за изходната мрежа. При тази симулация в симулацията беше включено подаването на дренаж. Въпреки че на пръв поглед стойността на този дросел не е критична, ако получи твърде голяма стабилност, може да се включи, ако стане твърде малка, тя става част от мрежата за съвпадение на изхода, което в този случай се смяташе за нежелателно .

Компонент избор

Тъй като входната мощност е само половин ват, във входната схема за съвпадение бяха използвани стандартни керамични кондензатори и тримери. L1 и L2 (виж схематичен) биха могли да бъдат направени много по-малки, но са запазени големи за съгласуваност с индукторите, използвани в изходната мрежа. В изходната мрежа са използвани слюдени метални кондензатори и тримери за сгъстяване на слюда, за да се справят с мощността и да се сведат до минимум загубите на компоненти. Широколентовият дросел L3 осигурява известно съпротивление със загуби при по-ниски RF честоти, C8 се грижи за отделянето на AF (аудио честота).

Използването на N-канален MOSFET в режим на подобрение (положително напрежение отклонява устройството в проводимост) означава, че схемата за отклонение е проста. Потенциален разделител отвежда необходимото напрежение от ниско напрежение, стабилизирано от 5.6V ценеров диод. Вторият 5.6V ценер, D2, е монтиран като предпазна мярка, за да се гарантира, че не се подава прекомерно напрежение към портата на FET, това със сигурност би довело до разрушаване на устройството. Пуристите биха стабилизирали тока на отклонението, но тъй като пристрастието не е критично в това приложение, това не е притеснено.

BNC гнездо е било използвано за RF входа, поради ниската RF входна мощност. Използвал съм N тип за RF изхода, не използвам BNC за над около 5W и не харесвам UHF конектори в стил. Лично аз не препоръчвам да използвате UHF конектори над 30MHz.

---

строителство

Усилвателят е конструиран в малка алуминиева кутия. Входните и изходните връзки на RF се осъществяват чрез коаксиални контакти. Захранването се насочва през керамичен проходен кондензатор, закрепен в стената на кутията. Тази конструктивна техника води до отлично екраниране, предотвратявайки излъчването на РЧ лъчение от усилвателя. Без него могат да се излъчват значителни количества радиочестотна радиация, пречещи на други чувствителни вериги като VCO и аудио каскади, също така могат да възникнат значителни количества хармонично лъчение. 

Основата на захранващото устройство е разположена през изрез в пода на щампованата кутия и е закрепена директно към малък екструдиран алуминиев радиатор. Алтернатива би имала основата на захранващото устройство, седнало на пода на кутията. Това не се препоръчва поради две причини, и двете свързани с осигуряването на ефективен път за провеждане на топлина от БНТ. Първо, подът на кутията за отливка не е особено гладък, което води до лоша топлинна пътека. На второ място, разполагането на пода на матричната кутия в топлинната пътека въвежда повече механични интерфейси и следователно по-голяма термична устойчивост. Друго предимство на избраната конструктивна техника е, че тя правилно подравнява проводниците на устройството с горната повърхност на платката.

Използването на посочения радиатор ще изисква използването на принудително въздушно охлаждане (вентилатор). Ако не планирате да използвате вентилатор, ще е необходим много по-голям радиатор и усилвателят трябва да бъде монтиран с вертикални перки на радиатора, за да се постигне максимално охлаждане чрез естествена конвекция.

Платката се състои от парче фибростъкло PCB (печатни платки) материал, покрит с 1oz Cu (мед) всяка страна. Използвах Уейнрайт, за да оформя верижните възли - това са основно самозалепващи се парчета от калайдисан едностранен ПХБ материал, изрязани по размер със солидни двойки странични резачки. Лесна алтернатива е използването на парчета от едностранен ПХБ с дебелина 1.6 мм, нарязани по размер и след това калайдисани. Те се залепват върху земната повърхност с лепило от цианоакрилатен тип (например супер-лепило или Tak-pak  FEC 537-044). Този метод на конструкция води до това, че горната страна на печатната платка е отлична земна равнина. Единственото изключение от това са двете подложки за отвора и дренажа на FET. Те бяха създадени чрез внимателно изрязване на горния слой мед с остър скалпел и след това отстраняване на медните частици с помощта на фин връх на поялника и скалпела. Прекарването на железния връх по изолираното парче мед разхлабва лепилото достатъчно, за да може Cu да се отлепи със скалпела. Така създадената подложка на вратата се вижда ясно в снимка на прототип

След като направих отвора в печатната платка, за да може да седи основата на захранващото устройство, увих медна лента през прореза, за да се присъединят към горната и долната равнини на земята. Това беше направено на две места, под разделите на източника. След това медната лента беше запоена отгоре и отдолу.

виждам снимка за предложени позиции на компоненти. Вертикалният екран вдясно от заграждението представлява парче двустранен ПХБ материал, споен към горната равнина на земята от двете страни. Това е опит за подобряване на окончателното отхвърляне на хармоника, чрез намаляване на свързването между индукторите, които образуват изходното съвпадение, и индукторите, съставляващи LPF. За извършването на тези видове запояване ще са необходими поялник с мощност 60 W или повече - за предпочитане такъв с контролирана температура. Това желязо ще бъде твърде отгоре за по-малките компоненти, така че ще е необходимо и по-малко ютия.

Както бе споменато по-долу, LPF дросели са запоени директно върху разделите на неблагородни метали, покрити кондензатори.

Препоръчаната груб и готов Строителство Процедура

1. Изрежете парче от двустранен материал PCB за дънната платка (около х 100 85mm)
2. Създайте отвора за FET, като използвате селекция от тренировки и пили. Използвайте FET като шаблон, ако е необходимо, но не го взривявайте със статични. Уверете се, че в крайна сметка ще имате изтичане от дясната страна.
3. Пробийте шест дупки в PCB, те са за задържане на печатната платка в кутията отливка
4. Поставете PCB в полето и да използват дупки в PCB да пробият кутия
5. Временно завийте PCB в кутията
6. Разберете къде ще отиде радиаторът, под кутията Устройството трябва да завърши към центъра на радиатора. Или пробийте още няколко дупки през цялата партида и използвайте повторно някои от съществуващите отвори за печатни платки / кутии и ги удължете надолу през радиатора. Временно завийте радиатора към печатната платка / кутията. Когато погледнете в горната част на кутията, сега трябва да видите парче радиатор, разкрито със същия размер като основата на FET.
7. Rig себе си до някаква статична защита (ако имаш един стар взривен устройство или биполярно в една и съща опаковка не трябва да се занимавам с това) и пуснете устройството в отвора в борда.
8. Използвайте БНТ да ви даде център позициите на своите "монтажните отвори
9. Отново вземете всичко на парчета. Направете две дупки в радиатора за FET
10. Пробиване на отвори в двата края на кутията за RF съединители и Feedthrough кондензатор
11. Калайдисвайте печатната платка, отгоре и отдолу, с голяма ютия. Използвайте достатъчно достатъчно спойка, за да получите гладко покритие, но не прекалено много, за да създадете повдигнати зони за запояване, особено на дъното, тъй като те ще предотвратят печатната платка да седи плоска до пода на кутията.
12. Създаване на двата острова за FET порта и канализация, както е описано подробно в горния параграф
13. Solder медни ленти между горните и долните повърхности на PCB отдолу които източникът разделите ще бъдат
14. Създаване на PCB острови, калай ги, ги залепете върху платката с помощта на снимка като употреба
15. Създаване и се побере на екрана между усилвател и LPF области
16. Поставете всички останали компоненти платки, с изключение на БНТ
17. Поставете платката в кутията и радиатор
18. Монтирайте и да се свържете и RF съединители и устройството за подаване кондензатор
19. Като отново вземете антистатични предпазни мерки, нанесете възможно най-тънкия непрекъснат филм от паста за пренос на топлина върху основата на FET. Това може удобно да се направи с дървена коктейлна пръчка
20. Огънете последните 2 мм от всеки от проводниците на FET. Това ще улесни много премахването, ако възникне необходимост
21. Завийте FET към радиатора. Твърде хлабав и устройството ще прегрее, прекалено стегнато и ще изкривите фланеца на устройството и отново ще прегрее. Ако имате отвертка с въртящ момент, потърсете препоръчителния въртящ момент и го използвайте. 
22. Ако сте разбрали инструкциите правилно, разделите на устройството ще бъдат частично над PCB Спойка FET с голямо ютия, първо източниците, след това канализацията, накрая портата. Може да се наложи да изключите L4 и L5, докато монтирате FET, но не изключвайте R3, тъй като това осигурява статична защита на устройството.

Схематичен

Списък на частите

бележки

1. Farnell парт номера са за употреба само - други равностойни части може да бъде заместен.
2. Неблагородни метали, покрити кондензатори са или Semco Серия MCM, серия Unelco J101, Underwood или Arco MCJ-101 серия на разположение от, наред с други места, RF Parts.
3. MRF171A разположение БФР (UK), Richardson or RF Parts (US)
4. Arco или Sprague ножици са на разположение Комуникационни Концепции (US)
5. 18 SWG (стандартен проводник габарит) е приблизително 1.2mm диаметър
6. 22 SWG (стандартен проводник габарит) е приблизително 0.7mm диаметър
7. За да направите индукторите - навийте необходимия брой завъртания около подходящ размер на уред, първоначално използвайте едно разстояние на диаметъра на проводника между всеки завой. След това издърпайте завоите, за да получите дължината, необходима в таблицата със списъка с части. Накрая проверете стойността с помощта на мрежов анализатор и коригирайте съответно.
8. Изключение от горното правило разстояние е L4, което е близо рана.
9. Медно фолио е на разположение от занаятчийски магазини (използван в стъклопис на решения)
10. A / R =, както се изисква

Снимка на Prototype Amplifier

Имайте предвид ориентацията на БНТ. Водещият с наклонената черта е за източване, и е вдясно

---

Изпитване при ниска Pass Filter

Всяко мощност RF усилвател трябва да бъде последвана от нискочестотен филтър (LPF) да се намали хармоника до приемливо ниво. Това, което е това ниво в нелицензирано приложение, е спорен въпрос, но тъй като изходната мощност се увеличава, трябва да се обърне повече внимание на потискането на хармониката. Например, 3-та хармоника от -30dBc на 1W единица е 1uW, което е малко вероятно да причини безпокойство, докато потискането на 30-та хармоника от -3dBc на 1KW изход води до 1W мощност на третата хармоника, което е потенциално проблематично. Така че за абсолютен нивото на хармонична радиация във втората например да бъде същата като тази, сега трябва да потискат трета хармонична от 60dBc.

В този дизайн взех решение да внедря 7-полюсен нискочестотен филтър Чебишев. Чебишев беше избран, тъй като пулсациите на фазата и амплитудата в лентата на пропускане не бяха критични, а Чебишев дава по-добро затихване на спирачната лента, отколкото да кажем, Бътъруърт. Диапазонът на спиране на честотната лента е избран на 113MHz, давайки 5MHz марж на изпълнение от най-високата желана честота на честотната лента на 108MHz и началото на лентата на спиране на 113MHz. Следващият критичен параметър за проектиране беше пулсацията на честотната лента. За едночестотен дизайн е нормална практика да се избере голяма пулсация на честотната лента, например 1dB, и да се настрои пикът на последните максимуми на честотната лента на желаната изходна честота. Това дава най-доброто затихване на ограничителната лента, тъй като по-голямото пулсиране на лентата на пропускане води до по-бързо затихване на спирачната лента. Седемполюсният филтър има 7 реактивни елемента, в този дизайн четири кондензатора и три индуктора. Колкото повече полюси, толкова по-добро затихване на ограничителната лента, за сметка на повишена сложност и по-голяма загуба на вмъкване на лентата. Необходим е нечетен брой полюси, тъй като входният и изходният импеданс са проектирани да бъдат 50R.

Тъй като този дизайн е широколентов, това ограничава пулсациите на честотната лента до такова ниво, че загубата от връщане на лентата да не стане ужасна. Използване на отличната помощна програма за проектиране на филтри Faisyn (достъпна от FaiSyn RF Design Page Software Начало) позволява тези компромиси да бъдат лесно разследвани и аз се съгласих на пулсация на лента от 0.02 dB. Тази програма също изчислява стойностите на филтъра за вас и извежда списък с мрежи във формат, подходящ за въвеждане в най-популярните симулатори на линейни вериги. При 7 полюса беше възможен изборът да се използват 4 кондензатора и 3 индуктора или 3 кондензатора и 4 индуктора. Избрах първия, с мотива, че той води до един компонент по-малко за вятър. Стойностите на кондензатора, дадени от програмата faisyn, бяха изследвани, за да се провери дали са близо до предпочитана стойност, каквато те бяха. Ако те бяха попаднали между предпочитаните стойности, опциите щяха да включват паралелно свързване на два кондензатора заедно, което ненужно увеличава броя на компонентите или фино променяне на честотата на лентата на спиране и пулсирането на лентата на пропускане, за да се получи по-желан набор от стойности.

За изпълнение на филтър, реших да използвам стандартен размер неблагородни метали, покрити кондензатори, направени от Unelco или Semco. Индукторите са направени от 18 SWG (стандартен тел габарит) калайдисана медна тел. Според моя опит малко може да се спечели от използването на сребърно покритие от медна тел. Индукторите бяха оформени около центъра на стандарт RS or Farnell променяте инструмент (FEC 145-507) - това е с диаметър 0.25 инча, 6.35 мм. В противен случай използвайте свредлото с подходящ размер. Външните два индуктора се навиват по посока на часовниковата стрелка, а вътрешният се навива обратно на часовниковата стрелка. Това е опит да се намали взаимното индуктивно свързване между индукторите, което има тенденция да влоши затихването на спирачната лента. По същата причина индукторите са разположени на 90 ° една спрямо друга, а не всички в права линия. Индукторите са запоени директно към езичетата на метално облечените кондензатори. Това свежда загубите до минимум. Внимателно конструиран филтър от този тип може да покаже загуба на вмъкване на лента на пропускане по-добра от 0.2 dB. Ето резултатите от теста за прототипа.

Познавайки необходимите стойности за индукторите, направих образовано предположение въз основа на опита колко оборота изисквах и след това използвах правилно калибриран RF мрежов анализатор за измерване на индуктивността на индуктора, който бях създал. Това е най-точният начин за определяне на стойността на индуктивности с малка стойност, тъй като измерването може да се извърши при действителната работна честота на филтъра. След като измерихте стойността и коригирахте индуктивностите съответно, трябва да откриете, че когато е изграден целият филтър, е необходимо изненадващо малко настройка за финализиране на настройката на филтъра.

Най-добрият начин за настройка на този филтър е да се минимизират загубите от връщане на входящия обхват, като се използва мрежов анализатор. Чрез минимизиране на загубата на входяща възвръщаемост ще минимизирате загубата на предаване на честотната лента и пулсациите на лентата. The 20MHz период графиката показва, че съм постигнал загуба на възвръщаемост на лентата от -18dB. Ако нямате мрежов анализатор, нещата са малко по-сложни. Ако просто се настройвате за точкова честота, настройте RF източник на захранване, за да влезете във филтъра чрез насочен измервател на мощността. Филтърът е завършен с добро натоварване от 50R. Сега наблюдавайте отразената мощност, която се връща от филтъра, и настройте филтъра, за да намалите отразената мощност. Ако искате широколентово представяне, ще трябва да опитате да направите това, да речем, три честоти, долна, средна и горна част на лентата. Като алтернатива, ако сте успели да измерите индукторите си достатъчно добре по друг начин, можете просто да сглобите филтъра и да го оставите така, без допълнителни настройки.

След като се настроите за минимална загуба на връщане на лентата на пропускане, затихването на лентата за спиране се грижи за себе си, не трябва да се настройвате за нея, тъй като ще объркате загубата на вмъкване на лентата за преминаване. The 200MHz период графиката показва, че успях да отхвърля 36dB при 2-ра хармоника от 88MHz, което е най-лошият случай. Позовавайки се на 600MHz период Графиката показва 3rd хармонична на 88MHz потиснати от-55dB, и по-високите поръчки със сума, по-голяма от тази.

Amplifier, извършваща

Използвах мрежов анализатор HP 8714C, за да настроя този усилвател. Без достъп до мрежов анализатор трябва да бъдете изключително изобретателни, за да се настроите за широколентова производителност. След като настроите LPF, следващата работа е да зададете пристрастие на FET. Направете това с анализатор на спектъра, свързан към изхода (чрез подходящо количество от отслабване, най-малко 40dB) за наблюдение на фалшиви трептения. Свържете добър 50R товар към входа и свържете стабилизиран PSU (захранващ блок) с ограничение на тока, зададено на 200mA.

Поставете всички тримери в центъра на техния обхват. С посочените миниатюрни керамични тримери, когато полумесечната метализация на горната плоча на тримера е напълно подравнена с плоската на тялото на тримера, тримерът е с максимален капацитет. Завъртете на 180 ° оттук за минимален капацитет. Задайте R1 за минимално напрежение (експериментирайте, преди да поставите FET, ако не знаете кой път е това). Бавно увеличавайте захранващото напрежение от 0V до + 28V. Единственият изтеглен ток трябва да бъде този, отнет от веригата за отклонение, около 14mA. Сега коригирайте R1, за да добавите 100mA към тази цифра. Не трябва да има внезапни стъпки в тока, взети от захранването. Ако има такива, усилвателят почти сигурно трепти.

Ако всичко е наред, изключете. Калибрирайте мрежовия анализатор. На HP 8714C за това приложение нормализирам S11 в отворена верига и правя проходно калибриране на S21 с 40dB затихване на линия. Очевидно използваните атенюатори трябва да бъдат оценени за поне 50W RF при честоти на УКВ.

Сега животът се усложнява леко. Обикновено бих препоръчал да се разгледат комбинацията усилвател и LPF, но тъй като точката на прекъсване на LPF е само 5MHz над желаната честотна лента на усилвателя, това прави невъзможно да се види формата на реакция на усилвателя, ако това се случи, че е нагоре от 108MHz . Поради тази причина направих първоначалната настройка на усилвателя с заобиколен LPF, което ми позволи да настроя обхвата на мрежовия анализатор достатъчно широк, за да видя къде е реакцията на усилвателя.

С 0dBm на кола, ощипвам далеч, за да получите приблизително 15dB на печалба и по-добре от 10dB на връщане загуба в 88 да 108 MHz (малък парцел сигнал печалба, Pin = 0 стока). Сега задвижете устройството към усилвателя, като отстъпите подходящо текущото ограничение. Ще забележите, че когато увеличавате RF устройството, печалбата ще се увеличи и загубата на входяща възвръщаемост ще се подобри. Това поведение е следствие от сравнително леко пристрастие към БНТ. Можете да отклоните гайките от FET и да го отклоните, да речем 0.5А, това ще ви даде повече печалба при по-ниски нива на задвижване. За нормални приложения препоръчвам да използвате по-ниско пристрастие. Високото пристрастие при малки нива на изхода ще намали DC до RF ефективност.

Сега ще трябва да охлаждате усилвателя, освен ако не сте го снабдили с огромен радиатор. С HP 8714C можете да получите + 20dBm източник на захранване (това пише на екрана, всъщност е по-малко от това) (средносрочен сигнал печалба парцел, Pin = + 20 стока). С това ниво на задвижване вече можете да настроите за 18 до 20dB печалба и възвръщаемост загуба по-добра от 15dB. В този момент щях да свържа отново LPF и да стесня обхвата на мрежовия анализатор до 20MHz, центриран на 98MHz. Задвижването на усилвателя над 108MHz при мощност в LPF със сигурност не се препоръчва. Преди да се увлечете твърде много, превключете на CW (най-добре удължете размахването на размах до няколко секунди на CW, за да избегнете объркване от анализаторите, отклонени назад) и погледнете изхода на анализатора на спектъра. Изходът трябва да е чист, тъй като задвижваният сняг, не забравяйте да проверите изхода е на честотата, с която вълнувате усилвателя, ако не е, ще гледате ужасно трептене в обхвата.

За финалната настройка на равнинната мощност, тъй като имах достъп до интелигентна радиочестотна лаборатория с всичко, от което може да се нуждаете (както и да е, тествано оборудване), използвах широколентов усилвател Mini-Circuits ZHL-42W, за да повиша изхода на мрежовия анализатор, за да го активирам мен, за да настроя усилвателите на усилване на реакцията на плосък при пълна изходна мощност. Графиката на окончателното усилване е направена чрез подходящо задаване на мощността на източника и след това извършване на проходна калибрация с усилвателя Mini-Circuits и вградените атенюатори на мощността. Това ми позволи да начертая само печалбата на усилвателя на мощност. След това преминах към бавно размахване и използвах калибриран RF измервателен уред за точно измерване на RF изходната мощност. Познаването на изходната мощност и печалбата на RF точно ми позволи да изчисля входната мощност на усилвателя на мощността. Този график показва, че коефициентът на усилване е под 20dB и около 0.3dB плосък в лентата (голям сигнал печалба парцел, Pin = + 26.8 стока). Във връзка с настройката на плоскостта трябва да се провери ефективността. Успях минимум 60% при 88MHz при 40W out, подобрявайки се с по-високи изходни мощности. Бих казал, че добрата ефективност е по-важна от добрата плоскост. От гледна точка на слушателите, разликата между 35W и 45W изходна мощност е незначителна, но пускането на по-ниска мощност с добра ефективност означава, че FET ще работи по-хладно, ще продължи по-дълго и ще бъде по-устойчив на условия на повреда като висока VSWR.

Каква изходна мощност ще изберете да работите най-накрая зависи от вас, MRF171A ще работи с удоволствие поне 45W и вероятно много повече, въпреки че не го препоръчвам. Около 40 до 45W е много - вижте Как да си Final мощност RF Device Alive за повече информация.

Усилвател Резултати

Не могат да бъдат измерени хармоници на изхода на усилвателя до ниво на шума от -70dBc. Това е очаквано, тъй като едно бързо разследване показа необработените хармоници на усилвателя преди LPF до около -40dBc. Вече е доказано, че филтърът има минимално потискане на 2-ра хармоника от -35dBc. Не се виждаха фалшиви резултати.

Не са правени официални измервания с лоши изходни VSWR. Случайно пуснах усилвателя с пълна мощност в отворена верига за няколко секунди и той не се взриви. Използването на PSU с внимателно зададена граница на тока ще помогне да се предотврати усилвателят да прави нещо глупаво при тези условия.

---

Приложение

Като пример на заявление за този усилвател аз бях на Предавания Warehouse 1W FM LCD PLL Exciter за задвижване на 40W широколентов усилвател. За да избегна модифициране на модула Broadcast Warehouse, използвах лабораторна 3dB BNC подложка между възбудителя и усилвателя на мощността, за да осигуря правилното ниво на задвижване на усилвателя. Възбудителят е програмиран за три различни честоти, при всяка честота се измерва изходната мощност и консумацията на ток, позволявайки да се изчисли ефективността на постояннотока към RF.

Усилвател захранващото напрежение = 28V
Exciter захранващото напрежение = 14.0V, Exciter консумация на ток = 200 mA прибл.

Излъчвателят на Broadcast Warehouse включва съоръжение за изключване на RF извън заключване, използвано по време на препрограмирането на PLL, така че RF да не се генерира, докато не бъде възстановено честотното заключване. Когато беше изключено RF изключването на възбудителите, изходът на усилвателя беше подобно намален - т.е. усилвателят остана стабилен.

---

Заключение

Демонстрирах широколентов усилвател, който, след като бъде настроен, не изисква допълнителни настройки, за да обхване обхвата от 87.5 до 108MHz FM. Дизайнът използва съвременен MOSFET, осигуряващ почти 20dB усилване с един етап, има добра ефективност от постоянен до RF, нисък брой компоненти и е лесен за изграждане. Цената на частите не трябва да надвишава £ 50, използваният в прототипа FET струва по-малко от £ 25

Ако този усилвател се използва с широколентов възбудител и антена, в резултат на комбинация позволява на потребителя да превключвате честота на предаване на воля, без необходимите корекции, така или иначе в предавателната верига.

Усилвателят изисква справедлива степен на мощност RF опит за мелодия, и достъп до професионален тест RF оборудване

---

Бъдещата работа

• Изграждане на допълнителни звена за оценка на повторяемостта
• Design печатна платка
• Подобряване на стабилността при лоши условия входни разминаване
• Намаляване променлива брой компонент
• Изследвайте различни FET пристрастия ток за промяна печалба усилвател

 

---

Публикувано

Публикувано от Отделни Electronics (Woody и Alpy)
„Ето една печатна платка за MRF171A, 45 вата MOSFET, на вашата страница.
Файлът е в BMP формат. Използвайте лазерен филм и лазерен принтер, той ще печата по размер. "

MRF171A_1_colour.bmp (14 KB)

Нашата друг продукт:

Професионална мълниезащитна система за Tower	Професионален пакет оборудване за FM радиостанция	FMUSER FU-1000C 1000W FM предавател с USB аудио входен интерфейс
Пакет FMUSER 200W FM радиоразпръскване	Хотелско IPTV решение	FMUSER FSN-1000T V5.0 1KW FM радио предавател