FM yayını için bir 40W geniş bant VHF RF Güç amplifikatörü için Bir Tasarım

Giriş

Bu ürün için ne

Düşük güçlü FM yayın bandı uyarıcılarının çıkış gücünü artırmak için bunların bir kısmı hem kit hem de hazır olarak ticari olarak mevcuttur. Görmek Topluluk Radyo İstasyonu olmak nasıl için daha popüler uyarıcılar bazı yorumları bağlantılar.

Bu tasarım kim?

• RF elektronik ve mekanik yapısal teknikler aşina olanlar
• VHF güç (> 10W) ​​amplifikatörlerini başarıyla inşa edip test edenler

Başvuru için, bkz Topluluk Radyo İstasyonu Elektronik Giriş

Aşağıdaki test cihazları amplifikatör ayarlamak için gerekli olacaktır:

• Stabilize akım sınırlı güç kaynağı (+ 28V, 3A)
• 3A veya daha büyük akım aralığı ile Multimetre,
• 50W VHF kukla Yük
• RF Güç Ölçer
• Yaklaşık FM uyarıcı,. 26 - 27 dBm çıkış gücü
• RF Spektrum Analiz
• Izleme jeneratör ile RF Şebeke Analizörü veya bir spektrum analizi
• RF güç zayıflatıcı

Bu tasarım DEĞİL yeni başlayanlar ve VHF RF acemileri için uygundur. Bu insanlar aşağıdaki riskleri taşır:

• Termal ve RF yanıklar
• Elektrikle idam
• Pahalı RF bileşenleri ve test cihazları yok
• Elektromanyetik spektrumun diğer kullanıcılara müdahale ile sonuçlanan istenmeyen sahte RF radyasyon, böylece devletten ziyaret ve ekipman müsadere, para cezası, ve muhtemelen hapis sonucu riski riske.
• Stres ve hayal kırıklığı büyük bir anlaşma.

Bu tasarım neden gerekli olduğunu

İnternette bulunan FM yayın ekipmanı için şematik ve tasarımların büyük çoğunluğunun kalitesinin tatmin edici olmaktan uzak olduğuna inanıyorum. Bak benim web üzerinde planları bina tavsiye. Özellikle VHF RF güç amplifikatörleri hakkında mevcut bilgiler daha da çaresizdir, örneğin TP9380 gibi cihazların dinozorlarını kullanan tasarımlar. Bu tasarım, yeni bir MOSFET cihazına dayanmaktadır ve aşağıdaki avantajlara sahiptir:

• yüksek kazanç
• yüksek verimlilik
• ayarlama kolaylığı

Web'deki tasarımların çoğunun 10 yaşın üzerinde olduğu düşünüldüğünde, yeni tanıtılan bir cihazı kullanmak, tasarımın faydalı ömrünü uzatmalıdır. Ayrıca bu tasarımı, bu amplifikatörü başarılı bir şekilde inşa etmek için zihin okuma becerilerine sahip olmayan üçüncü bir taraf için gereken bilgi miktarını göstermek için bir araç olarak kullanıyorum. Mesele şudur: Eğer bir kişi yetersiz tasarım bilgisinden bir şeyler inşa etmek için yeterince yetenekli ve deneyimli ise, örneğin sadece bir şematik, onu hiçbir bilgiden inşa edemez. Tersine, o beceri ve deneyim düzeyinde olmayan bir kişi, başarılı olmak için ayrıntılı talimatlara ihtiyaç duyacaktır.

---

Tasarım Prosedürü

Amplifikatör tasarımı son tanıtılan (1998) Motorola dayanmaktadır MRF171A MOSFET (MRF171A veri sayfası in PDF biçimi).Eski, artık üretilmiyor, MRF171 cihazla bu karıştırmayın.  Ocak 2002 - Motorola bazı insanlar alt parçaları değiştirmek daha oftern kendi RF güç cihaz ürün portföyünü değiştirir. Motorola M / A-Com için bu cihaz boş olması gibi görünüyor.

Bilgisayar Simülasyonu

İlk fizibilite, özellikle Supercompact olmak üzere doğrusal bir RF ve mikrodalga simülasyon paketi kullanılarak gerçekleştirildi. Kullanılan sürüm 6.0 idi, açıkçası ben çok kötü bir yazılım parçası olarak görüyorum ve hiç tavsiye etmiyorum. Motorola, bu cihaz için S parametreleri ve büyük sinyal tek uçlu empedanslar sağlar. S parametreleri, geleneksel olarak oldukça düşük drenaj akımlarında ölçülme eğiliminde olduğundan, cihaz karakterizasyonunda bir ileri adımı temsil eden 0.5 A durgun boşaltma akımında ölçülür. Bu, küçük sinyal cihazları için tatmin edici olsa da, küçük drenaj akımlarında ölçülen S parametrelerinin kullanımı, güç amplifikatörü tasarımı için sınırlıdır. 

0.5 A'da ölçülen S parametresi bilgileri kullanışlı bir tasarım başlangıç ​​noktası sağlayabilirken, ben tasarımı tek uçlu büyük sinyal empedanslarına dayandırmayı seçiyorum. Bunlar, cihaz üreticisi tarafından, genel bir test fikstüründe her test frekansında en iyi performans için cihazı ayarlayarak ölçülür. Test cihazı daha sonra kaldırılır ve 50 R ile sonlandırılırken, eşleşen ağa geri bakan karmaşık empedansı ölçmek için bir vektör ağ analizörü kullanılır. Bu prosedür, giriş ve çıkış eşleştirme ağları için gerçekleştirilir. Büyük sinyal empedans verilerinin avantajı, cihazın üretmek üzere tasarlandığı gerçek çıkış gücünde ölçülebilmesidir ve bu nedenle bir güç amplifikatörü senaryosunda daha temsilidir. Büyük-tek empedansların yalnızca bir giriş ve çıkış eşleştirme ağının sentezlenmesini sağlamak için bilgi sağladığını, ortaya çıkan amplifikatörün olası kazancı, verimliliği, gürültü performansı (ilgili ise) veya kararlılığı hakkında bilgi sağlamadıklarını unutmayın.

Bu giriş ağ sentezlenmesi için kullanılan dosyadır.

* Mrf171i1.ckt; dosyasının adı

* değişken tanım bloğu, ilk değer izin verilen minimum değerdir, * üçüncüsü izin verilen maksimum değerdir, ortada değişken

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; Devre ağ listesi kapağı 1 2 c = c1 kap 2 0 c = c2 ind 2 3 l = l1 kap 3 0 c = c3 ind 3 9 l = l2 res 9 0 r = 33; kapı önyargı besleme direnci bir 9 mrf171ip; referans 1 port veriye IPNET: 1POR 1; yeni bir 1 portlu ağ oluştur SON FREQ STEP 88MHZ 108MHZ 1MHZ END OPT

* Optimizasyon kontrol bildirimi, simülatöre * 88 ve 108 MHz arasında optimizasyon yapmasını ve * -24 dB'den daha iyi bir giriş dönüş kaybı elde etmesini söyler

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

SON VERİ

* Büyük sinyal * serisi eşdeğer karmaşık empedansları referans alan mrf171ip adlı tek bağlantı noktalı bir ağ tanımlayın. Bu veriler 4 * frekans noktasında mevcuttur

* Z parametre bilgilerini, gerçek ve sanal formatı tanımlayın, * referans empedansı 1 Ohm'dur

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

Elbette, bir simülatörün kullanılması devre topolojisi seçiminde veya ağ bileşenleri için başlangıç ​​değerleri konusunda herhangi bir yardım sağlamaz. Bu bilgiler tasarım deneyiminden gelir. Ortaya çıkan ağı gerçekleştirilebilir kılmak için tüm optimizasyon değerleri maksimum ve minimum değerlerle sınırlandırılmıştır.

Başlangıçta, 3 kutuplu bir eşleştirme ağı denendi, bu, 20 MHz boyunca yeterince geniş bant eşleşmesi sağlayamadı. 5 kutuplu bir devre kullanmak, optimizasyon hedefine ulaşılmasına izin verdi. 33R geçit önyargısının simülasyona dahil edildiğine dikkat edin, çünkü bu, giriş ağının Q'unun çözülmesine yardımcı olur ve son amplifikatördeki kararlılığı artırır.

Çıkış ağı için benzer bir prosedür uygulandı. Bu simülasyonda tahliye beslemesi simülasyona dahil edildi. Görünüşe bakılırsa, bu şokun değeri kritik olmasa da, çok büyük olursa stabilite oluşturulabilir, çok küçük olursa, çıktı eşleştirme ağının bir parçası haline gelir ve bu durumda arzu edilmediği düşünülmüştür. .

Bileşen seçimler

Giriş gücü sadece yarım watt olduğundan, giriş eşleştirme devresinde standart seramik kapasitörler ve düzelticiler kullanıldı. L1 ve L2 (bkz. şematik) çok daha küçük yapılabilirdi, ancak çıkış ağında kullanılan indüktörlerle tutarlılık için büyük tutuldu. Çıkış ağında, gücü idare etmek ve bileşen kayıplarını minimumda tutmak için mika metal kaplı kapasitörler ve mika sıkıştırmalı düzelticiler kullanıldı. Geniş bant bobini L3, daha düşük RF frekanslarında bir miktar kayıplı reaktans sağlar, C8, AF (ses frekansı) dekuplajı ile ilgilenir.

Bir geliştirme modu N-kanal MOSFET'in kullanılması (pozitif voltaj, cihazı iletime yönlendirir), öngerilim devresinin basit olduğu anlamına gelir. Bir potansiyel bölücü, 5.6 V zener diyot ile stabilize edilmiş düşük bir voltajdan gerekli voltajı keser. İkinci 5.6 V zener, D2, FET kapısına aşırı voltaj uygulanmamasını sağlamak için bir önlem olarak takılmıştır, bu kesinlikle cihazın tahrip olmasına neden olacaktır. Püristler, öngerilim akımını sıcaklık stabilize ederdi, ancak bu uygulamada önyargı kritik olmadığından, bundan rahatsız olmadı.

Düşük RF giriş gücü nedeniyle RF girişi için bir BNC soketi kullanılmıştır. RF çıkışı için N tipi kullandım, yaklaşık 5W'ın üzerinde BNC kullanmıyorum ve UHF tarzı konektörleri sevmiyorum. Şahsen, 30MHz'in üzerinde UHF konektörlerinin kullanılmasını önermiyorum.

---

İnşaat

Amplifikatör, küçük bir alüminyum döküm kutu içinde inşa edildi. RF giriş ve çıkış bağlantıları koaksiyel soketlerle yapılır. Güç kaynağı, kutunun duvarına cıvatalanmış seramik bir geçiş kapasitöründen geçirilir. Bu yapısal teknikler, mükemmel korumayla sonuçlanır ve RF radyasyonunun amplifikatörden kaçmasını önler. Bu olmadan, önemli miktarda RF radyasyonu yayılabilir, VCO'lar ve ses aşamaları gibi diğer hassas devreler ile etkileşime girebilir ve ayrıca önemli miktarda harmonik radyasyon meydana gelebilir. 

Güç cihazının tabanı, döküm kutusunun zeminindeki bir oyuk boyunca oturur ve doğrudan küçük bir ekstrüde alüminyum soğutucuya cıvatalanır. Bir alternatif, basınçlı döküm kutusunun zemininde oturan güç cihazının tabanına sahip olacaktır. Bu, her ikisi de FET'ten ısıyı iletmek için etkili bir yol sağlamakla ilgili iki nedenden ötürü önerilmez. İlk olarak, pres döküm kutusunun zemini özellikle düz değildir, bu da zayıf bir termal yolla sonuçlanır. İkinci olarak, pres döküm kutusunun zemininin termal yolda olması daha fazla mekanik arayüz ve dolayısıyla daha fazla termal direnç sağlar. Seçilen yapısal tekniğin diğer bir avantajı, cihaz uçlarını devre kartının üst yüzü ile doğru şekilde hizalamasıdır.

Belirtilen soğutucunun kullanılması, cebri hava soğutmanın (bir fan) kullanılmasını gerektirecektir. Fan kullanmamayı planlıyorsanız, çok daha büyük bir soğutucu gerekli olacaktır ve amplifikatör, doğal konveksiyonla soğutmayı en üst düzeye çıkarmak için soğutucu kanatları dikey olacak şekilde monte edilmelidir.

Devre kartı, her bir tarafı 1 oz Cu (bakır) ile kaplanmış bir parça cam elyaf PCB (baskılı devre kartı) malzemesinden oluşur. Devre düğümlerini oluşturmak için Wainwright'ı kullandım - bu temelde, ağır bir çift yan kesiciyle boyutuna göre kesilmiş, kalaylı tek taraflı PCB malzemesinin kendinden yapışkanlı bitleridir. Kolay bir alternatif, 1.6 mm kalınlığındaki tek taraflı PCB malzeme parçalarını kullanmak, boyuta göre kesmek ve ardından kalaylamaktır. Bunlar, siyanoakrilat tipi bir yapıştırıcıyla (örneğin süper yapıştırıcı veya Tak-pak) zemin düzlemine yapıştırılır.  FEC 537-044). Bu yapım yöntemi, PCB'nin üst tarafının mükemmel bir zemin düzlemi olmasına neden olur. Bunun tek istisnası, FET'in kapısı ve tahliyesi için iki peddir. Bunlar, bakırın üst tabakasının keskin bir neşter ile dikkatlice çizilmesi ve ardından ince uçlu bir lehim ucu ve neşter yardımıyla bakır şeritlerinin çıkarılmasıyla oluşturuldu. Demir ucunu izole edilmiş bakır parçası boyunca çalıştırmak, Cu'nun neşter ile soyulabilmesi için tutkalı yeterince gevşetir. Bu şekilde oluşturulan kapı pedi, prototip fotoğraf

Güç cihazının tabanının oturması için PCB'deki açıklığı yaptıktan sonra, üst ve alt yer düzlemlerini birleştirmek için yuvaya bakır bant sardım. Bu, kaynak sekmelerinin altında iki yerde yapıldı. Bakır bant daha sonra üstten ve alttan lehimlendi.

Yerimizi fotoğraf önerilen bileşen konumları için. Muhafazanın sağındaki dikey ekran, her iki tarafta da üst zemin düzlemine lehimlenmiş bir çift taraflı PCB malzemesidir. Bu, çıkış eşleşmesini oluşturan indüktörler ile LPF'yi oluşturan indüktörler arasındaki bağlantıyı azaltarak nihai harmonik reddini iyileştirme girişimidir. Bu tür lehimleme işlerini yapmak için 60W veya daha büyük bir havya, tercihen sıcaklık kontrollü bir havya gerekecektir. Bu ütü, daha küçük parçalar için çok fazla olacaktır, bu nedenle daha küçük bir ütü de gerekli olacaktır.

Aşağıda belirtildiği gibi, LPF bobin metal kaplı kapasitörler sekmeleri doğrudan lehimlenmiştir.

Önerilen Kaba ve Prefabrik Yapı Prosedürü

1. Ana kart (yaklaşık 100 x 85mm) için çift taraflı PCB malzemeden bir parça kesip
2. Bir dizi matkap ve dosya kullanarak FET için açıklık oluşturun. Gerekirse FET'i şablon olarak kullanın, ancak statik olarak patlatmayın. Sağ tarafta tahliye olacağından emin ol.
3. PCB altı delik, bu döküm kutusuna PCB tutmak için vardır
4. Kutusuna PCB yerleştirin ve kutusu aracılığıyla matkap PCB deliği kullanın
5. Geçici olarak kutusuna PCB vida
6. Soğutucunun nereye gideceğini, kutunun altında çalışın Cihazın, ısı emicinin merkezine doğru son bulması gerekir. Ya tüm parti boyunca biraz daha fazla delik açın ve mevcut PCB / kutu deliklerinden bazılarını yeniden kullanın ve bunları soğutucuya doğru uzatın. Isı emiciyi geçici olarak PCB / kutu tertibatına vidalayın. Kutunun üst kısmına baktığınızda, FET'in tabanıyla aynı boyutta bir soğutucu parçasının ortaya çıktığını görmelisiniz.
7. Rig kendinizi bazı statik koruma (aynı paket içinde eski bir havaya uçurulan cihaz veya bipolar cihazın var eğer bu konuda rahatsız olmaz) ve yönetim kurulu olarak diyafram içine cihazı bırakın.
8. Onun 'montaj deliklerinin merkezi pozisyonları vermek vermek için FET kullanın
9. Her şeyi yeniden parçalara ayırın. FET için soğutucuda iki delik açın
10. RF konnektörleri ve tipte geçiş kafası kondansatör için kutunun iki ucu da delik açın
11. PCB'yi üstte ve altta büyük bir demirle kalaylayın. Pürüzsüz bir yüzey elde etmek için yeterince lehim kullanın, ancak özellikle alt kısımda yükseltilmiş lehim alanları oluşturmak için çok fazla değil, çünkü bunlar PCB'nin kutu zeminine düz oturmasını engelleyecektir.
12. Yukarıdaki paragrafta ayrıntılı olarak, FET kapısı ve tahliye için iki ada oluşturma
13. Kaynak sekmeler olacaktır nerede altında PCB üst ve alt yüzleri arasındaki lehim bakır şerit
14. PCB adalar oluşturmak, kalay onları kullanarak PCB üzerinde onları sopa fotoğraf Bir kılavuz olarak
15. Amplifikatör ve LPF alanları arasında ekrana oluşturma ve uyum
16. FET haricinde, geri kalan tüm PCB bileşenleri Fit
17. Kutusu ve soğutucu için PCB Fit
18. Fit ve bağlamak ve RF konnektörleri ve besleme ile kondansatör
19. Yine anti-statik önlemleri alarak, FET tabanına mümkün olan en ince sürekli ısı transfer macunu filmini uygulayın. Bu, tahta bir çubukla rahatlıkla yapılabilir.
20. FET'in uçlarının her birinin son 2 mm'sini bükün. Bu, ihtiyaç duyulması halinde çıkarılmasını çok daha kolaylaştıracaktır.
21. FET'i soğutucuya vidalayın. Çok gevşek ve cihaz aşırı ısınır, çok sıkıdır ve cihazın flanşını bozarsınız ve bir kez daha aşırı ısınır. Tork tornavidanız varsa, önerilen tork değerine bakın ve kullanın. 
22. Talimatları doğru bir şekilde anladıysanız, cihazın sekmeleri PCB'nin kesirli olarak üzerinde olacaktır FET'i büyük demirle lehimleyin, önce kaynaklar, sonra tahliye, son olarak da kapı. FET'i takarken L4 ve L5'in bağlantısını kesmeniz gerekebilir, ancak cihaz için statik koruma sağladığından R3'ün bağlantısını kesmeyin.

Şematik

Parça listesi

notlar

1. Farnell Parça Numaraları kılavuzu içindir - diğer eşdeğer parçaların ikame edilebilir.
2. Metal kaplı kapasitörler ya vardır Semco MCM serisi, Unelco J101 serisi, Underwood veya Arco Diğer yerler arasında temin MCJ-101 serisi, RF Parçaları.
3. Şirketinden temin MRF171A BFI (Birleşik Krallık), Richardson or RF Parçaları (ABD)
4. Arco veya Sprague kesme makineleri edinilebilir İletişim Kavramlar (ABD)
5. 18 SWG (standart tel göstergesi) yaklaşık 1.2mm çapı
6. 22 SWG (standart tel göstergesi) yaklaşık 0.7mm çapı
7. İndüktörleri yapmak için - gerekli sayıda dönüşü uygun boyutta bir şekillendiricinin etrafına sarın, başlangıçta her dönüş arasında bir tel çapı aralığı kullanın. Daha sonra parça listesi tablosunda gerekli uzunluğu elde etmek için dönüşleri ayırın. Son olarak, bir ağ analizörü kullanarak değeri kontrol edin ve buna göre ayarlayın.
8. Yukarıdaki boşluğu kuralın istisnası yakın yara L4 vardır.
9. Bakır folyo (vitray yapımında kullanılan) el sanatları dükkan edinilebilir
10. A / R = gerektiği

Prototip Amplifikatör Fotoğraf

FET yönüne dikkat edin. Çizgi öne drenaj ve doğru olduğunu

---

Alçak Geçiren Filtre Testi

Herhangi bir RF güç amplifikatörü bir tarafından takip edilmelidir düşük geçiş filtresi (LPF) azaltmak harmonikler kabul edilebilir bir seviyeye. Lisanssız bir uygulamada bu seviyenin ne olduğu tartışmalı bir noktadır, ancak çıkış gücü arttıkça harmonik bastırmaya daha fazla dikkat edilmelidir. Örneğin, 3W'lık bir ünitede -30dBc'nin 1. harmoniği 1uW'tır ve bu herhangi bir rahatsızlığa neden olmazken, 30KW çıkış üzerindeki -3dBc 1. harmonik bastırma, potansiyel olarak sorunlu olan üçüncü harmonikte 1W'lık bir güçle sonuçlanır. Yani için kesin İkinci örnekte harmonik radyasyon seviyesi ilk olarak aynı olması, şimdi 60dBc ile üçüncü harmonik bastırmak gerekir.

Bu tasarımda 7 kutuplu bir Chebyshev düşük geçiş filtresi uygulamaya karar verdim. Geçiş bandı içindeki faz ve genlik dalgalanması kritik olmadığı için bir Chebyshev seçildi ve Chebyshev, Butterworth'a kıyasla daha iyi bir durdurma bandı zayıflaması sağlıyor. Tasarım durdurma bandı 113 MHz olarak seçildi ve 5 MHz'de istenen en yüksek geçiş bandı frekansından ve 108 MHz'de durdurma bandının başlangıcından 113 MHz'lik bir uygulama marjı verdi. Bir sonraki kritik tasarım parametresi geçiş bandı dalgalanmasıydı. Tek bir frekans tasarımı için, örneğin 1dB gibi büyük bir geçiş bandı dalgalanması seçmek ve son geçiş bandı maksimumunun tepe noktasını istenen çıkış frekansına ayarlamak normal bir uygulamadır. Bu, en iyi durdurma bandı zayıflamasını sağlar çünkü daha büyük geçiş bandı dalgalanması, daha hızlı durdurma bandı zayıflamasıyla sonuçlanır. Yedi kutuplu bir filtre, bu tasarımda dört kapasitör ve üç indüktör olmak üzere 7 reaktif elemana sahiptir. Daha fazla kutup, artan karmaşıklık ve daha fazla geçiş bandı ekleme kaybı pahasına daha iyi durdurma bandı zayıflaması. Hem giriş hem de çıkış empedansı 50R olacak şekilde tasarlandığından tek sayıda kutup gereklidir.

Bu tasarım geniş bant olduğundan, bu, geçiş bandı dalgalanmasını, geçiş bandı geri dönüş kaybının korkunç hale gelmeyeceği bir düzeye sınırlar. Mükemmel Faisyn paylaşılan yazılım filtre tasarımı yardımcı programını kullanma (şu adresten edinilebilir: FaiSyn RF Tasarım Yazılımı Ana Sayfa) bu değiş tokuşların kolayca araştırılmasına olanak tanıyor ve 0.02dB'lik bir geçiş bandı dalgalanmasına karar verdim. Bu program ayrıca sizin için filtre değerlerini hesaplar ve en popüler doğrusal devre simülatörlerine giriş yapmaya uygun bir formatta bir netlist çıkarır. 7 kutuplu, 4 kondansatör ve 3 indüktör veya 3 kondansatör ve 4 indüktör kullanma seçeneği mevcuttu. İlkini, rüzgârın bir bileşeninin azalmasıyla sonuçlandığı gerekçesiyle seçtim. Faisyn programından verilen kondansatör değerleri, tercih edilen değere yakın olup olmadıkları kontrol edilerek incelenmiştir. Tercih edilen değerler arasına düşmüş olsalardı, seçenekler, bileşen sayısını gereksiz yere artıran iki kapasitörün birbirine paralelleştirilmesini veya daha istenen bir değer kümesi elde etmek için durdurma bandı frekansının ve geçiş bandı dalgalanmasının ince ince ayarını içerir.

Filtre uygulamak için, I veya Unelco tarafından yapılan standart ölçü metal kaplı kapasitörler kullanmaya karar verdi Semco. İndüktörler, 18 SWG (standart tel göstergesi) kalaylı bakır telden yapılmıştır. Deneyimlerime göre, gümüş kaplı bakır tel kullanımıyla kazanılacak çok az şey var. İndüktörler, bir standardın merkezinde oluşturuldu RS or Farnell ince ayar aracı (FEC 145-507) - bunun çapı 0.25 inç, 6.35 mm'dir. Aksi takdirde, uygun boyutta matkap ucunu kullanın. Dıştaki iki indüktör saat yönünde, içteki ise saat yönünün tersine sarıldı. Bu, indüktörler arasındaki karşılıklı endüktif kuplajı azaltma girişimidir, bu, durdurma bandı zayıflamasını bozma eğilimindedir. Aynı nedenden ötürü, indüktörler, tümü düz bir çizgi yerine 90 ° 'de düzenlenmiştir. İndüktörler, doğrudan metal kaplı kapasitörlerin tırnaklarına lehimlenir. Bu, kayıpları minimumda tutar. Bu türden dikkatlice oluşturulmuş bir filtre, 0.2dB'den daha iyi bir geçiş bandı ekleme kaybı sergileyebilir. İşte prototip birim için test sonuçları.

İndüktörler için gerekli değerleri bilerek, kaç dönüşe ihtiyacım olduğuna dair deneyime dayanarak eğitimli bir tahmin yaptım ve ardından oluşturduğum indüktörün indüktansını ölçmek için uygun şekilde kalibre edilmiş bir RF ağ analizörü kullandım. Ölçüm, filtrenin gerçek çalışma frekansında yapılabildiğinden, bu, küçük değerli endüktansların değerini belirlemenin açık ara en doğru yoludur. Değeri ölçtükten ve endüktansları buna göre ayarladıktan sonra, tüm filtre yapıldığında, şaşırtıcı bir şekilde filtre ayarını tamamlamak için çok az ayarlamanın gerekli olduğunu görmelisiniz.

Bu filtreyi ayarlamanın en iyi yolu, bir ağ analizörü kullanarak geçiş bandı giriş dönüş kaybını en aza indirmektir. Giriş dönüş kaybını en aza indirerek geçiş bandı aktarım kaybını ve geçiş bandı dalgalanmasını en aza indireceksiniz. 20MHz süresi Grafik, -18dB'lik bir geçiş bandı dönüş kaybı elde ettiğimi gösteriyor. Bir ağ analizörünüz yoksa, işler biraz daha karmaşıktır. Sadece bir spot frekansı ayarlıyorsanız, yönlü güç ölçer aracılığıyla filtreye girmek için bir RF güç kaynağı ayarlayın. Filtre, iyi bir 50R yük ile sonlandırılır. Şimdi filtreden geri gelen yansıyan gücü izleyin ve yansıyan gücü en aza indirmek için filtreyi ayarlayın. Geniş bant performansı istiyorsanız, bunu bandın altı, ortası ve üstünde olmak üzere üç frekansta denemeniz ve yapmanız gerekecektir. Alternatif olarak, indüktörlerinizi başka yollarla yeterince iyi ölçmeyi başardıysanız, filtreyi monte edebilir ve daha fazla ayarlama yapmadan orada bırakabilirsiniz.

Minimum geçiş bandı dönüş kaybı için ayarlandıktan sonra, durdurma bandı zayıflaması kendi kendine halledilir, geçiş bandı ekleme kaybını bozacağınız için ayarlamamalısınız. 200MHz süresi Grafik, en kötü durum olan 36MHz'in 2. harmoniğinde 88dB reddetmeyi yönettiğimi gösteriyor. Başvurarak 600MHz süresi grafik bu daha büyük bir miktarda ve daha yüksek emir-3dB tarafından bastırılmış 88MHz en 55rd harmonik gösterir.

Amplifikatör Test

Bu amplifikatörü ayarlamak için bir HP 8714C ağ analizörü kullandım. Bir ağ analizcisine erişiminiz olmadan, geniş bant performansını ayarlamak için son derece yaratıcı olmanız gerekir. LPF'yi ayarladıktan sonraki iş, FET önyargısını ayarlamaktır. Bunu çıktıya bağlı bir spektrum analizörü ile yapın (zayıflatma, uygun bir miktarda, en az bir cihaz aracılığıyla 40dB) sahte salınımları izlemek için. Girişe iyi bir 50R yük bağlayın ve stabilize bir PSU'yu (güç kaynağı birimi) akım sınırı 200 mA olarak ayarlanmış şekilde bağlayın.

Tüm düzelticileri ürün yelpazesinin ortasına ayarlayın. Minyatür seramik düzelticiler ile, düzelticinin üst plakasındaki yarım ay metalizasyonu, düzeltici gövdesindeki düz ile tamamen hizalandığında, düzeltici maksimum kapasitanstadır. Minimum kapasitans için buradan 180 ° döndürün. Minimum voltaj için R1'i ayarlayın (bunun hangi yol olduğunu bilmiyorsanız, FET'i takmadan önce deneyin). Besleme voltajını yavaşça 0V'den + 28V'ye yükseltin. Çekilen tek akım, yaklaşık 14mA olan öngerilim devresi tarafından alınan akım olmalıdır. Şimdi bu rakama 1mA eklemek için R100'i ayarlayın. PSU'dan alınan akımda ani adımlar olmamalıdır. Varsa, amplifikatör neredeyse kesinlikle salınım yapıyor.

Her şey yolundaysa, kapatın. Ağ analiz cihazını kalibre edin. Bu uygulama için HP 8714C'de S11'i açık devreye normalize ediyorum ve S21'de 40dB zayıflamayla birlikte bir geçiş kalibrasyonu yapıyorum. Açıktır ki, kullanılan zayıflatıcılar, VHF frekanslarında en az 50W RF için derecelendirilmelidir.

Şimdi hayat biraz karmaşıklaşıyor. Normalde amplifikatör ve LPF kombinasyonuna bakmanızı öneririm, ancak LPF kırılma noktası amplifikatörün istenen geçiş bandının yalnızca 5MHz üzerinde olduğu için, 108MHz'den yukarı bant olması durumunda amplifikatörün yanıt şeklini görmeyi imkansız hale getirir. . Bu nedenle, ilk amplifikatör ayarlamasını LPF baypas edilmiş olarak yaptım, bu da ağ analizör aralığını amplifikatör yanıtının nerede olduğunu görebilecek kadar geniş ayarlamamı sağladı.

Sürücünün 0dBm ile, (15 MHz yaklaşık kazanç 10dB ve 88 genelinde geri dönüş kaybı 108dB daha iyi almak için uzak çimdikküçük işaret kazancı arsa, Pin = 0 dBm). Şimdi sürücüyü amplifikatöre yükseltin, akım sınırını uygun şekilde geri çekin. RF sürücüsünü artırdıkça kazancın artacağını ve giriş dönüş kaybının iyileşeceğini fark edeceksiniz. Bu davranış, FET'in nispeten hafif bir şekilde önyargılanmasının bir sonucudur. Somunları FET'ten saptırabilir ve 0.5A'ya saptırabilirsiniz, bu size daha düşük sürüş seviyelerinde daha fazla kazanç sağlayacaktır. Normal uygulamalar için daha düşük bir önyargı kullanmanızı tavsiye ederim. Küçük çıkış seviyelerinde yüksek bir önyargı, DC'yi RF verimliliğine düşürecektir.

Muazzam bir soğutma bloğu takmadıysanız, şimdi amplifikatörü fanla soğutmanız gerekecek. HP 8714C ile + 20dBm kaynak gücü elde edebilirsiniz (ekranda söylediği budur, aslında bundan daha azdır) (orta sinyal kazancı arsa, Pin = + 20 dBm). Bu sürücü seviyesiyle artık 18 ila 20dB kazanç ve geri dönüş kaybını 15dB'den daha iyi ayarlayabilirsiniz. Bu noktada LPF'yi yeniden bağlardım ve ağ analizörü aralığını 20MHz merkezli 98MHz'e daraltırdım. Amplifikatörü LPF'ye güç verirken 108MHz'in üzerinde sürmek kesinlikle tavsiye edilmez. Çok fazla taşınmadan önce CW'ye geçin (en iyisi, analizörlerin geri dönüş taramasıyla karıştırılmasını önlemek için tarama taramasını CW'de birkaç saniyeye uzatmak için) ve spektrum analizöründeki çıktıya bir göz atın. Çıktı, kar gibi temiz olmalıdır, çıkışın amplifikatörü heyecanlandırdığınız frekansta olup olmadığını kontrol etmeyi unutmayın, eğer değilse korkunç bir bant içi salınıma bakıyor olacaksınız.

Son güç düzlüğü ayarı için, ihtiyaç duyabileceğiniz her şeye sahip akıllı bir RF laboratuvarına erişimim olduğundan (yine de test ekipmanı), ağ analizörünün çıkışını artırmak için bir Mini-Circuits ZHL-42W geniş bant amplifikatörü kullandım. amplifikatörlerin kazanç yanıtını tam çıkış gücünde düz ayarlamamı istiyorum. Nihai kazanç grafiği, kaynak gücünü uygun şekilde ayarlayarak ve ardından Mini Devreler amplifikatörü ve sıralı güç zayıflatıcıları ile bir baştan sona kalibrasyon yaparak alındı. Bu, sadece güç amplifikatörünün kazancını çizmeme izin verdi. Daha sonra yavaş taramaya geçtim ve RF çıkış gücünü doğru bir şekilde ölçmek için kalibre edilmiş bir RF güç ölçer kullandım. RF çıkış gücünü ve kazancını doğru olarak bilmek, güç amplifikatörüne giriş gücünü hesaplamama izin verdi. Bu grafik, güç kazancının 20dB'nin altında bir gölge olduğunu ve bant boyunca yaklaşık 0.3dB düz olduğunu gösterir (büyük sinyal kazanç arsa, Pin = + 26.8 dBm). Düzlük ayarı ile bağlantılı olarak, verimlilik kontrol edilmelidir. 60W çıkışta 88MHz'de minimum% 40 yönettim ve daha yüksek çıkış güçleriyle geliştim. İyi verimliliğin iyi düzlükten daha önemli olduğunu söyleyebilirim. Dinleyicilerin bakış açısına göre, 35W ve 45W çıkış arasındaki fark önemsizdir, ancak iyi bir verimlilikle daha düşük bir güç çalıştırmak, FET'in daha soğuk çalışacağı, daha uzun süre dayanacağı ve yüksek VSWR gibi arıza koşullarına daha dayanıklı olacağı anlamına gelir.

Sonunda çalıştırmayı seçtiğiniz çıkış gücü size kalmış, MRF171A en az 45W ve muhtemelen çok daha fazlasını mutlu bir şekilde çalıştıracak, ancak ben bunu önermiyorum. Yaklaşık 40 ila 45 W çoktur - bkz. Senin Final RF Güç Aygıt Yaşatma nasıl daha fazla bilgi için.

Amplifikatör Sonuçlar

Amplifikatörün çıkışında -70dBc'lik bir gürültü tabanına kadar hiçbir harmonik ölçülemez. Hızlı bir araştırma, amplifikatörün LPF'den önceki ham harmoniklerini yaklaşık -40dBc'ye kadar gösterdiğinden, bu beklenen bir durumdur. Filtrenin -2dBc'lik minimum 35. harmonik bastırmaya sahip olduğu zaten gösterilmiştir. Görünürde sahte çıktı yoktu.

Kötü çıkış VSWR'leri ile resmi ölçümler yapılmadı. Amplifikatörü yanlışlıkla birkaç saniye boyunca açık bir devreye tam güçte çalıştırdım ve patlamadı. Dikkatlice ayarlanmış bir akım sınırına sahip bir PSU kullanmak, amplifikatörün bu koşullar altında aptalca bir şey yapmasını önlemeye yardımcı olacaktır.

---

Uygulama

Bu hücresi için bir uygulama örneği olarak bir el Yayın Depo 1W FM LCD PLL Uyarıcı 40W geniş bant amplifikatörü çalıştırmak için. Broadcast Warehouse biriminde değişiklik yapmaktan kaçınmak için, amplifikatöre doğru sürücü seviyesini sağlamak için uyarıcı ve güç amplifikatörü arasında bir laboratuvar 3dB BNC pedi kullandım. Uyarıcı üç farklı frekans için programlandı, her frekansta ölçülen çıkış gücü ve akım tüketimi, DC'den RF'ye verimliliğin hesaplanmasına izin verdi.

Güç amplifikatörü besleme gerilimi = 28V
Eksantrik besleme gerilimi = 14.0V, Uyarıcı akım tüketimi = 200 mA yaklaşık.

Yayın Deposu uyarıcısı, PLL yeniden programlaması sırasında kullanılan kilit dışı bir RF kapatma tesisini içerir, böylece frekans kilidi yeniden kazanılıncaya kadar RF üretilmez. Uyarıcıların RF kapatması etkin olduğunda, amplifikatör çıkışı benzer şekilde azaldı - yani amplifikatör sabit kaldı.

---

Sonuç

Bir kez ayarlandıktan sonra 87.5 ila 108MHz FM yayın bandını kapsayacak şekilde daha fazla ayarlama gerektirmeyen geniş bantlı bir amplifikatör gösterdim. Tasarım, tek bir aşamada yaklaşık 20dB kazanç sağlayan son teknoloji ürünü bir MOSFET kullanır, iyi DC'den RF verimliliğine, düşük bileşen sayısına sahiptir ve kurulumu kolaydır. Parçaların maliyeti 50 £ 'u geçmemelidir, prototipte kullanılan FET 25 £' dan daha düşük maliyetlidir.

Bu amplifikatör geniş bant ikaz ve hava ile kullanılırsa, ortaya çıkan kombinasyon kullanıcı iletim zincirinde zaten gerekli herhangi bir ayar ile olacak iletim frekansı geçiş yapmanızı sağlar.

Amplifikatör adil ayarlamak için RF güç deneyim derecesi, ve profesyonel RF test cihazları erişimi gerektirir

---

Gelecek Çalışma

• Tekrarlanabilirlik değerlendirmek için ek birimleri inşa
• Tasarım baskılı devre kartı
• Kötü giriş uyumsuzluk koşullarda istikrarı geliştirmek
• Değişken bileşen sayısını azaltmak
• Amplifikatör kazanç değiştirmek için geçerli FET önyargı değişen araştırmak

 

---

Katkıda

Katkıda bulunan Benzersiz Elektronik (Woody ve Alpy)
"İşte sayfanızdaki MRF171A, 45 watt mosfet için bir PCB.
Dosya bmp formatındadır. Lazer film ve lazer yazıcı kullanın, boyutuna göre yazdıracaktır. "

MRF171A_1_colour.bmp (14 kb)

Bizim diğer ürün:

Kule için profesyonel yıldırımdan korunma sistemi	Profesyonel FM Radyo İstasyonu Ekipman Paketi	USB Ses Girişi Arayüzü ile FMUSER FU-1000C 1000W FM Verici
FMUSER 200W FM Radyo Yayın Paketi	Otel IPTV Çözümü	FMUSER FSN-1000T V5.0 1KW FM Radyo Yayın Verici