A Конструкція для 40W широкосмугового УКХ підсилювач потужності РЧ для FM-мовлення

Вступ

Те, що це конструкція для

Для підвищення вихідної потужності низькопотужних FM-збудників діапазону широко розповсюджених, деякі з них доступні у продажу, як у вигляді наборів, так і готових. Подивитися Як бути Радіостанція Спільнота посилання на огляди деяких з найбільш популярних збудників.

Хто це дизайн для?

• Ті, хто знайомий з електронікою РФ і механічні методи конструкційних
• Ті, хто вже успішно сконструював та випробував підсилювачі потужності УКВ (> 10 Вт)

Для довідки см. Введення в співтоваристві радіостанції Електроніка

Наступне обладнання тест буде, необхідних для налаштування підсилювача:

• Стабілізований струм обмежений джерела живлення (+ 28V, 3A)
• Мультиметр з 3A або більше поточного діапазону
• 50W УКХ еквівалентна навантаження
• ВЧ вимірювач потужності
• FM-збудник, з бл. 26 - 27 дБм вихідний потужності
• РФ Аналізатор спектру
• РФ аналізатор мережі або аналізатор спектру зі стежить генератором
• РФ атенюатор потужності

Ця конструкція НЕ підходить для початківців та початківців УКХ-радіочастот. Ці люди ризикують наступним чином:

• Теплові і РФ опіки
• Страта на електричному стільці
• Знищення дорогих компонентів РФ та випробувальне обладнання
• Небажані паразитне радіовипромінювання, в результаті перешкоди іншим користувачам спектра електромагнітного випромінювання, що може призвести відвідування від держави, і, як наслідок ризик конфіскації обладнання, штрафи, і, можливо, тюремне ув'язнення.
• Великий стрес і розчарування.

Чому цієї конструкції є необхідним

Я вважаю, що якість переважної більшості схем та конструкцій обладнання для FM-мовлення, доступних в Інтернеті, далека від задовільної. Подивіться моє Поради щодо створення від планів на веб-. Зокрема, інформація про УКВ-підсилювачі ВЧ-сигналу ще більш відчайдушна, наприклад, конструкції, що використовують динозаври таких пристроїв, як TP9380. Ця конструкція заснована на новому пристрої MOSFET з супутніми перевагами

• високий коефіцієнт посилення
• висока ефективність
• простота настройки

Враховуючи, що більшості веб-дизайнів понад 10 років, використання нещодавно представленого пристрою повинно максимально збільшити термін корисного використання дизайну. Я також використовую цей дизайн як транспортний засіб, щоб продемонструвати обсяг інформації, необхідної третій стороні, яка не має навичок читання думок, для успішного створення цього підсилювача. Справа в наступному: якщо людина є достатньо кваліфікованою та досвідченою, щоб побудувати щось із мізерної інформації про дизайн, наприклад, просто схематично, вона настільки ж здатна побудувати це з жодної інформації. І навпаки, людині, яка не має такого рівня кваліфікації та досвіду, для досягнення успіху потрібні будуть детальні інструкції.

---

Методика розрахунку

Підсилювач дизайн заснований на недавно представленій (1998) Motorola MRF171A MOSFET (MRF171A Паспорт in PDF формат).Не плутайте це з старшими, в даний час припинено, MRF171 пристрою.  Січень 2002 - Motorola змінює їх ВЧ потужність пристрою продуктовий портфель більш oftern, ніж деякі люди змінюють свої нижні. Схоже, що Motorola розвантажили цей пристрій на M / A-COM.

Комп'ютерне моделювання

Початкова доцільність була виконана за допомогою лінійного пакету моделювання ВЧ та мікрохвильових печей, зокрема Supercompact. Використана версія - 6.0, що, відверто кажучи, я вважаю програшним програмним забезпеченням бідним і взагалі не рекомендую. Для цього пристрою Motorola надає параметри S та великі одиночні імпеданси сигналу. Параметри S вимірюються при струмі спокою стоку 0.5 А, що представляє собою крок вперед у характеристиці пристрою, оскільки традиційно параметри S вимірюються при досить низьких струмах стоку. Хоча це є задовільним для пристроїв з малим сигналом, використання параметрів S, виміряних при малих струмах стоку, обмежено для конструкції підсилювача потужності. 

Хоча інформація про параметри S, виміряна на 0.5 А, могла б забезпечити корисну вихідну точку проектування, я вирішив засновувати конструкцію на одноокончаному імпедансі великого сигналу. Вони вимірюються виробником приладу шляхом налаштування приладу для досягнення найкращих показників на кожній частоті випробування в загальному контрольному приладі. Потім тестовий пристрій виймається, і векторний аналізатор мережі використовується для вимірювання складного імпедансу, що озирається назад у відповідну мережу, тоді як вони припиняються на 50 R. Ця процедура проводиться для вхідних та вихідних мереж узгодження. Перевага даних великого імпедансу сигналу полягає в тому, що вони можуть бути виміряні при фактичній вихідній потужності, яку пристрій призначений для генерації, і як такі є більш репрезентативними у сценарії підсилювача потужності. Зверніть увагу, що великі одиночні імпеданси надають інформацію лише для того, щоб забезпечити синтез вхідної та вихідної мережі, що відповідає вимогам, вони не надають інформації про ймовірний коефіцієнт посилення, ефективність, шумові характеристики (якщо це доречно) або стабільність результуючого підсилювача.

Це файл використовується для синтезу вхідної мережі.

* Mrf171i1.ckt; Файл

* блок визначення змінної, перше значення - мінімально дозволене значення, * третє - максимально дозволене значення, середнє - змінне

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; Колпачок списку мереж 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 подачі зміщення затвора один 9 mrf171ip; посилання до 1 порту даних IPNET: 1POR 1; створити нову 1-портову мережу END FREQ STEP 88MHZ 108MHZ 1MHZ END OPT

* Заява про управління оптимізацією, вказує симулятору оптимізувати між * 88 і 108 МГц і досягти вхідних втрат при поверненні, що перевищують * -24 дБ

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

ЗАВЕРШИТИ ДАНІ

* Визначте однопортову мережу, яка називається mrf171ip, посилаючись на еквівалентні складні імпеданси серії великого сигналу. Ці дані доступні в частотних точках 4 *

* Визначте інформацію про параметри Z, дійсний та уявний формат, * опорний опір становить 1 Ом

   mrf171ip: Z RI RREF = 1 * MRF171A Z ДЖЕРЕЛО 30 МГц 12.8 -3.6 100 МГц 3.1 -11.6 150 МГц 2.0 -6.5 200 МГц 2.2 -6.0 КІНЦЯ

Звичайно, використання симулятора не забезпечує жодної допомоги у виборі топології ланцюга, а також початкових значень для мережевих компонентів. Ця інформація випливає з досвіду проектування. Всі значення оптимізації були обмежені максимумами та мінімумами, щоб забезпечити реалізацію отриманої мережі.

Спочатку була випробувана 3-полюсна мережа узгодження, що не могло забезпечити достатньо широкосмугового збігу через 20 МГц. Використання 5-полюсної схеми дозволило досягти мети оптимізації. Зверніть увагу, що зміщення затвора 33R включено в моделювання, оскільки це допомагає зменшити Q вхідної мережі та покращує стабільність кінцевого підсилювача.

Подібна процедура була виконана для вихідної мережі. У цьому моделюванні в симуляцію було включено подачу стоку. Хоча на перший погляд, значення цього дроселя не є критичним, якщо він набуває занадто великої стабільності, може міститися, якщо він стає занадто малим, він стає частиною мережі відповідності вихідних даних, що в цьому випадку вважалося небажаним .

Компонент вибори

Оскільки вхідна потужність становить лише половину вати, у вхідній схемі узгодження використовувались стандартні керамічні конденсатори та тримери. L1 та L2 (див схема) можна було б зробити набагато меншими, але вони залишались великими для узгодження з дроселями, що використовуються у вихідній мережі. У вихідній мережі використовували слюдяні металеві конденсатори та слюдяні тримери для стиснення для обробки потужності та мінімізації втрат компонентів. Широкосмуговий дросель L3 забезпечує певний опір з втратою на нижчих частотах РЧ, C8 дбає про роз'єднання АФ (звукової частоти).

Використання режиму поліпшення N-канального MOSFET (позитивна напруга зміщує пристрій до провідності) означає, що схема зміщення проста. Розділювач потенціалів відводить необхідну напругу від низької напруги, стабілізованої стабілітроном 5.6 В. Другий стабілітрон напругою 5.6 В, D2, встановлений як запобіжний захід для того, щоб забезпечити подачу надмірної напруги на затвор FET, що, безумовно, призведе до руйнування пристрою. Пуристи дозволяли б стабілізувати температуру зміщення, але оскільки зміщення не є критичним у цій програмі, це не турбувало.

Для радіочастотного входу було використано роз'єм BNC через низьку вхідну потужність РЧ. Я використовував тип N для виходу РЧ, я не використовую BNC понад 5 Вт і мені не подобаються роз'єми у стилі УВЧ. Особисто я не рекомендую використовувати роз'єми УВЧ вище 30 МГц.

---

будівництво

Підсилювач був сконструйований у невеликій алюмінієвій коробці під тиском. ВЧ-вхідні та вихідні з'єднання здійснюються коаксіальними розетками. Блок живлення проходить через керамічний прохідний конденсатор, закріплений на болтах у стінці коробки. Ця конструкція призводить до чудового екранування, запобігаючи виходу радіочастотного випромінювання з підсилювача. Без нього можна випромінювати значну кількість радіочастотного випромінювання, перешкоджаючи роботі інших чутливих ланцюгів, таких як ГУН та звукові каскади, а також може виникати значна кількість гармонічного випромінювання. 

Основа силового пристрою знаходиться через виріз у підлозі литої коробки і кріпиться болтами безпосередньо до невеликого екструдованого алюмінієвого радіатора. Альтернативною могла б бути основа силового пристрою, що сидить на підлозі литої коробки. Це не рекомендується з двох причин, обидві пов'язані з забезпеченням ефективного шляху для пропускання тепла від транзистора. По-перше, підлога литої коробки не особливо гладка, що призводить до поганого теплового шляху. По-друге, наявність підлоги литої коробки в тепловому тракті забезпечує більше механічних інтерфейсів і, отже, більший тепловий опір. Ще однією перевагою обраної конструкційної техніки є те, що вона правильно вирівнює виводи пристрою з верхньою поверхнею друкованої плати.

Використання зазначеного радіатора вимагатиме примусового повітряного охолодження (вентилятор). Якщо ви не плануєте використовувати вентилятор, знадобиться набагато більший радіатор, і підсилювач повинен бути встановлений з вертикальними ребрами радіатора, щоб максимально охолодити природну конвекцію.

Друкована плата складається із шматка склопластикового матеріалу (друкованої плати), покритого 1 унцією Cu (мідь) з кожного боку. Я використовував Wainwright для формування вузлів ланцюга - це, в основному, самоклеючі шматочки лудженого одностороннього матеріалу друкованої плати, вирізані за розміром здоровенною парою бокових різаків. Легкою альтернативою є використання шматочків одностороннього друкованого матеріалу товщиною 1.6 мм, вирізаного за розміром, а потім лудженого. Вони наклеюються на грунтову площину за допомогою клею ціаноакрилатного типу (наприклад, супер-клей або Так-пак  ПІО 537-044). Цей метод конструкції призводить до того, що верхня сторона друкованої плати є чудовою землею. Єдиним винятком з цього є дві прокладки для заслінки та зливу FET. Вони були створені шляхом ретельного забивання верхнього шару міді за допомогою гострого скальпеля, а потім видалення шматочків міді за допомогою наконечника тонкого паяльного заліза та скальпеля. Проведення залізного наконечника вздовж ізольованого шматка міді розпушує клей настільки, що Cu можна відшаровувати скальпелем. Створена таким чином накладка воріт добре видно на фотографії прототипу

Зробивши отвір у друкованій платі для кріплення основи силового пристрою, я обмотав мідну стрічку крізь отвір, щоб з’єднати верхню та нижню площини землі. Це було зроблено у двох місцях, під вкладками джерела. Потім мідну стрічку припаювали зверху і знизу.

Читати малюнок для запропонованих позицій компонентів. Вертикальний екран праворуч від корпусу - це шматок двостороннього матеріалу ПХД, припаяний до верхньої площини землі з обох сторін. Це спроба поліпшити остаточне відторгнення гармоніки за рахунок зменшення зв'язку між котушками індуктивності, що утворюють вихідний збіг, і котушками індуктивності, що складають ФНЧ. Для виконання таких робіт з паянням буде потрібно паяльник потужністю 60 Вт або більше - бажано з регульованою температурою. Цей праска буде занадто зверху для дрібних компонентів, тому знадобиться і менша праска.

Як згадано нижче, ФНЧ індукторів припаяні безпосередньо до вкладках біметалічного конденсаторів.

Пропоновані груба і готова процедура побудови

1. Виріжте шматок двосторонньої матеріалу друкованої плати материнської плати (близько 100 х 85mm)
2. Створіть отвір для FET, використовуючи добірку свердел та напильників. Використовуйте FET як шаблон, якщо потрібно, але не роздувайте його статикою. Переконайтеся, що у вас закінчиться стік з правого боку.
3. Просвердлите шість отворів у друкованій платі, це провести PCB до коробки лиття
4. Змістите плату в коробку і використовувати отвори в друкованій платі, щоб розгорнути через коробку
5. Тимчасово гвинт друкованій платі на коробці
6. Визначте, куди буде йти радіатор, під коробкою. Пристрій повинен опинитися в центрі радіатора. Або просвердліть ще кілька отворів через всю партію, і повторно використовуйте деякі наявні отвори для друкованої плати / коробки та протягніть їх вниз через радіатор. Тимчасово прикрутіть радіатор до збірки друкованої плати / коробки. Коли ви заглядаєте у верхню частину коробки, ви зараз побачите розкритий шматок радіатора такого ж розміру, що і основа FET.
7. Rig себе деякі захисту від статичної електрики (якщо у вас є старі роздутих пристрою або біполярного пристрої в одному корпусі вам не доведеться возитися з цим), і відмовитися від пристрою в отвори в платі.
8. Використання польових транзисторів, щоб дати вам дати центрі позиції своїх 'монтажними отворами
9. Знову взяти все в шматочки. Зробіть два отвори в радіаторі для FET
10. Просвердлити отвори в двох кінців коробки для ВЧ роз'єми і прохідний конденсатор
11. Олов'яніть друковану плату зверху та знизу великою праскою. Використовуйте достатньо припою, щоб отримати гладку обробку, але не надто багато, щоб створити підняті ділянки припою, особливо внизу, оскільки це запобіжить тому, щоб друкована плата сиділа рівно об підлогу коробки.
12. Створити два острови для польового транзистора затвором і стоком, як зазначено в попередньому пункті
13. Припій мідної стрічки між верхньою і нижньою поверхнями друкованій платі під ним, де вихідні вкладки буде
14. Створення островів друкованої плати, олово їм, наклеїти їх на друкованій платі за допомогою малюнок в якості керівництва
15. Створення та розміром екрану між підсилювачем і ФНЧ області
16. Встановити всі інші компоненти PCB, за винятком FET
17. Встановіть друковану плату до коробки і радіаторі
18. Встановити і підключити і ВЧ роз'єми і прохідний конденсатор
19. Знову вживаючи антистатичних запобіжних заходів, нанесіть на основу FET найтоншу суцільну плівку з пасти, що передає тепло. Це зручно зробити за допомогою дерев’яної коктейльної палички
20. Зігніть останні 2 мм кожного з полів FET. Це полегшить видалення, якщо виникне необхідність
21. Прикрутіть FET до радіатора. Занадто вільно, і пристрій перегріється, занадто щільно, і ви спотворите фланець пристрою, і він знову перегріється. Якщо у вас є динамометрична викрутка, знайдіть рекомендований крутний момент і використовуйте його. 
22. Якщо ви правильно зрозуміли інструкцію, вкладки пристрою будуть дробово розташовані над друкованою платою. Припаюйте FET великим праскою, спочатку джерелами, потім стоком, нарешті, воротами. Можливо, вам доведеться від'єднати L4 і L5 під час установки FET, але не від'єднуйте R3, оскільки це забезпечує статичний захист пристрою.

Схема

Список деталей

примітки

1. Числа Farnell Частина призначені для керівництва тільки - інші рівноцінні деталі можуть бути замінені.
2. Біметалічного конденсаторів є або Semco Серія MCM, серія Unelco J101, Underwood, або Arco MCJ 101-серії доступні, серед інших місць, Частини РФ.
3. MRF171A доступні BFI (Великобританія), Річардсон or Частини РФ (США)
4. Arco або Sprague тримери доступні Зв'язок поняття (США)
5. 18 SWG (стандартна дріт) приблизно 1.2mm діаметра
6. 22 SWG (стандартна дріт) приблизно 0.7mm діаметра
7. Щоб зробити дроселі - накрутіть необхідну кількість витків навколо відповідного розміру, спочатку використовуйте один проміжок діаметру дроту між кожним витком. Потім розтягніть повороти, щоб отримати довжину, необхідну в таблиці списку деталей. Нарешті, перевірте значення за допомогою мережевого аналізатора та відрегулюйте відповідно.
8. Виключення з вищевказаного правила інтервал L4, що близько рани.
9. Мідна фольга можна отримати в ремісничі майстерні (використовується в забарвлених рішень скло)
10. A / R = по мірі необхідності

Фотографії прототипу підсилювача

Зазначимо орієнтації FET. Провід з слеш каналізації, і з правого боку

---

Низький Тестування фільтр нижніх частот

Будь підсилювач потужності РЧ повинна супроводжуватися Фільтр нижніх частот (LPF) зменшити гармоніки до прийнятного рівня. Те, що цей рівень є в неліцензійній програмі, є спірним питанням, але в міру збільшення вихідної потужності більше уваги слід приділяти придушенню гармоніки. Наприклад, 3-а гармоніка в -30 дБс на блоці потужністю 1 Вт становить 1 мкВт, що навряд чи спричинить занепокоєння, тоді як придушення третьої гармоніки на виході в 30 кВт-3 дБк призводить до 1 Вт потужності на третій гармоніці, що потенційно проблематично. Тож для абсолютний рівня гармонійний випромінювання у другому прикладі такий же, як і перший, нам потрібно придушити третьої гармоніки 60dBc.

У цій конструкції я прийняв рішення про впровадження 7-полюсного фільтра низьких частот Чебишева. Чебишев був обраний, оскільки пульсації фази та амплітуди в смузі пропускання не були критичними, і Чебишев дає краще ослаблення смуги зупинки, ніж, скажімо, Баттерворт. Розрахункова смуга зупинки була обрана на 113 МГц, даючи запас реалізації 5 МГц від найвищої бажаної частоти смуги пропускання на 108 МГц і початку зупинки на 113 МГц. Наступним критичним конструктивним параметром була пульсація смуги пропускання. Для проектування однієї частоти є звичайною практикою вибирати велику пульсацію смуги пропускання, наприклад 1 дБ, і налаштовувати пік останнього максимуму смуги пропускання на бажану вихідну частоту. Це дає найкраще ослаблення смуги зупинки, оскільки більша пульсація смуги пропускання призводить до більш швидкого ослаблення смуги зупинки. Семиполюсний фільтр має 7 реактивних елементів, у цій конструкції чотири конденсатори та три індуктивності. Чим більше полюсів, тим краще ослаблення смуги зупинки за рахунок збільшення складності та більшої втрати смуги пропускання. Необхідна непарна кількість полюсів, оскільки і вхідний, і вихідний імпеданс були розроблені на рівні 50R.

Оскільки ця конструкція є широкосмуговою, це стримує пульсації смуги пропускання до такого рівня, що втрати зворотної смуги пропускання не стають жахливими. Використання чудової утиліти для створення фільтру умовно-безкоштовних програм Faisyn (доступна з: FaiSyn РФ Design Software Головна сторінка) дозволяє ці компроміси легко дослідити, і я задовольнився пульсацією смуги пропускання 0.02 дБ. Ця програма також обчислює для вас значення фільтра та виводить список мереж у форматі, придатному для введення в найпопулярніші симулятори лінійних схем. З 7 полюсів був доступний вибір використання 4 конденсаторів та 3 котушок індуктивності або 3 конденсаторів та 4 котушок індуктивності. Я вибрав першу на тій підставі, що в результаті вона отримує менше компонента для намотування. Значення конденсатора, надані програмою faisyn, досліджували, щоб перевірити, чи вони близькі до бажаного значення, яким вони були. Якби вони падали між бажаними значеннями, варіанти включали б паралельне з'єднання двох конденсаторів, що зайво збільшує кількість компонентів, або тонке налаштування частоти смуги зупинок і пульсації смуги пропускання, щоб отримати більш бажаний набір значень.

Для реалізації фільтра, я вирішив використовувати стандартний розмір металевих одягнені конденсатори, зроблені Unelco або Semco. Індуктори були виготовлені з 18 лужених мідних дротів SWG (стандартний дротомір). На моєму досвіді мало чого можна отримати від використання посрібленого мідного дроту. Індуктори були сформовані навколо центру стандарту RS or Farnell настройки інструменту (ПІО 145-507) - він має діаметр 0.25 дюйма, 6.35 мм. В іншому випадку використовуйте свердло відповідного розміру. Зовнішні два індуктори намотували за годинниковою стрілкою, внутрішній - проти годинникової стрілки. Це спроба зменшити взаємну індуктивну зв'язок між котушками індуктивності, що, як правило, погіршує загасання смуги зупинки. З тієї ж причини індуктори розташовані на 90 ° один до одного, а не всі по прямій. Індуктори припаюються безпосередньо до виступів металевих конденсаторів. Це зводить збитки до мінімуму. Ретельно побудований фільтр цього типу може виявляти втрати вставки смуги пропускання, що перевищують 0.2 дБ. Ось результати випробувань для прототипу.

Знаючи необхідні значення для котушок індуктивності, я зробив освічену здогадку, базуючись на досвіді, скільки оборотів мені потрібно, а потім використав правильно відкалібрований РЧ-аналізатор мережі для вимірювання індуктивності індуктора, який я створив. Це, безумовно, найточніший спосіб визначити величину малих величин індуктивностей, оскільки вимірювання можна проводити при фактичній робочій частоті фільтра. Вимірявши значення і відповідно відрегулювавши індуктивності, ви повинні виявити, що коли побудований повний фільтр, для остаточного налаштування фільтра потрібно напрочуд мало коригування.

Найкращий спосіб налаштувати цей фільтр - мінімізувати втрати вхідної смуги пропускання за допомогою мережевого аналізатора. Мінімізуючи вхідні втрати на повернення, ви мінімізуєте втрати передачі смуги пропускання та пульсації смуги пропускання. 20MHz служби Графік показує, що я досягла втрати зворотної смуги пропускання -18 дБ. Якщо у вас немає мережевого аналізатора, справа стає дещо складнішою. Якщо ви просто налаштовуєтесь на точкову частоту, встановіть джерело радіочастотного живлення для введення у фільтр за допомогою спрямованого вимірювача потужності. Фільтр закінчується хорошим навантаженням 50R. Тепер відстежуйте відбиту потужність, що надходить від фільтра, і налаштуйте фільтр, щоб мінімізувати відбиту потужність. Якщо вам потрібна широкосмугова продуктивність, вам доведеться спробувати зробити це, скажімо, на трьох частотах, знизу, середньо і вгорі діапазону. Як варіант, якщо вам вдалося досить добре виміряти свої індуктори іншим способом, ви можете просто зібрати фільтр і залишити його таким чином, без подальшого регулювання.

Налаштувавшись на мінімальну втрату повернення смуги пропускання, затухання смуги зупинки дбає про себе, вам не слід налаштовуватися на це, оскільки ви зіпсуєте втрати вставки смуги пропускання. 200MHz служби Графік показує, що мені вдалося відхилити 36 дБ на 2-й гармоніці 88 МГц, що є найгіршим випадком. Посилаючись на 600MHz служби Графік показує 3rd гармоніка пригнічена 88MHz-55dB та вищих порядків на величину більшу, ніж ця.

Підсилювач Тестування

Для настройки цього підсилювача я використовував мережевий аналізатор HP 8714C. Не маючи доступу до мережевого аналізатора, вам доведеться бути надзвичайно винахідливим, щоб налаштуватися на широкосмугові характеристики. Налаштувавши ФНЧ, наступною роботою є встановлення зміщення FET. Зробіть це за допомогою аналізатора спектра, підключеного до виходу (через відповідну кількість ослаблення, принаймні 40dB) для контролю за фальшивими коливаннями. Підключіть гарне навантаження 50R до входу і підключіть стабілізований блок живлення (блок живлення) з обмеженням струму, встановленим на 200 мА.

Розмістіть усі тримери в центрі свого діапазону. З зазначеними мініатюрними керамічними тримерами, коли металізація напівмісяця на верхній пластині тримера повністю вирівняна з плоскою на корпусі тримера, тример має максимальну ємність. Поверніть звідси на 180 ° мінімальну ємність. Встановіть R1 для мінімальної напруги (експериментуйте перед тим, як підігнати FET, якщо ви не знаєте, який це шлях). Повільно збільшуйте напругу живлення від 0 В до + 28 В. Єдиний струм, який витрачається, повинен бути той, який приймається ланцюгом зміщення, приблизно 14 мА. Тепер відрегулюйте R1, щоб додати до цього показника 100 мА. У струмі, взятому з блоку живлення, не повинно бути різких кроків. Якщо такі є, підсилювач майже напевно коливається.

Якщо все добре, вимкніть. Калібруйте мережевий аналізатор. На HP 8714C для цього застосування я нормалізую S11 в розімкнуту ланцюг і виконую наскрізне калібрування на S21 з ослабленням 40 дБ в лінії. Очевидно, що використовувані атенюатори повинні бути розраховані на принаймні 50 Вт ВЧ на частотах ОВЧ.

Тепер життя дещо ускладнюється. Зазвичай я б рекомендував переглядати комбінацію підсилювача та НЧЧ, але оскільки точка розриву ФНЧ лише на 5 МГц перевищує бажану смугу пропускання підсилювача, то неможливо побачити форму відгуку підсилювача, якщо це виходить за межі діапазону від 108 МГц . З цієї причини я зробив початкову настройку підсилювача з обхідним ФНЧ, що дозволило мені встановити діапазон мережевого аналізатора досить широким, щоб побачити, де відповідь підсилювача.

З 0dBm приводу, налаштувати далеко, щоб отримати приблизно 15dB посилення і краще, ніж 10dB з зворотних втрат через 88 до 108 МГц (невелику ділянку посилення сигналу, Pin = 0 дБм). Тепер підключіть диск до підсилювача, належним чином відступивши від поточного обмеження. Ви помітите, що при збільшенні радіочастотного приводу коефіцієнт підсилення збільшиться, а втрата вхідної віддачі покращиться. Така поведінка є наслідком порівняно легкого упередження FET. Ви можете відхилити гайки від польового транзистора, і, якщо, скажімо, 0.5 А, це дасть вам більше виграшу при нижчих рівнях приводу. Для звичайних застосувань я рекомендую використовувати нижчий зсув. Високе зміщення при малих рівнях вихідного сигналу призведе до зменшення постійного струму до ефективності радіочастот.

Тепер вам потрібно буде охолодити підсилювач вентилятором, якщо ви не обладнали його величезним радіатором. За допомогою HP 8714C ви можете отримати + 20 дБм джерела живлення (це те, що сказано на екрані, це насправді менше, ніж це) (середній сигнал посилення ділянку, Pin = + 20 дБм). Завдяки такому рівню накопичувача ви тепер можете налаштувати коефіцієнт посилення від 18 до 20 дБ і втрати, ніж 15 дБ. На цьому етапі я знову підключив ФНЧ і звузив діапазон аналізатора мережі до 20 МГц з центром на 98 МГц. Вводити підсилювач вище 108 МГц при потужності в ФНЧ, звичайно, не рекомендується. Перш ніж ви занадто захоплюєтесь, перейдіть на CW (найкраще подовжити розгортку розгортки до декількох секунд на CW, щоб уникнути плутанини під час розгортки аналізаторів) і подивіться на результати на аналізаторі спектра. Вихід повинен бути чистим, оскільки загнаний сніг, не забудьте перевірити вихід на частоті, якою ви збуджуєте підсилювач, якщо це не так, ви будете дивитись на жахливі коливання в смузі.

Для остаточного налаштування рівності потужності, оскільки я мав доступ до інтелектуальної радіочастотної лабораторії з усім, що можливо вам може знадобитися (у будь-якому випадку, випробувальне обладнання), я використовував широкосмуговий підсилювач Mini-Circuits ZHL-42W для посилення виходу мережевого аналізатора, щоб увімкнути мені налаштувати коефіцієнт посилення підсилювачів на повну вихідну потужність. Графік остаточного коефіцієнта підсилення був зроблений шляхом відповідного встановлення потужності джерела, а потім проведення наскрізної калібрування за допомогою підсилювача Mini-Circuits та вбудованих атенюаторів потужності. Це дозволило мені скласти графік лише посилення підсилювача потужності. Потім я перейшов на повільну розгортку і використовував калібрований вимірювач потужності для точного вимірювання вихідної потужності. Точне знання вихідної потужності та коефіцієнта підсилення дозволило мені розрахувати вхідну потужність підсилювача потужності. Цей графік показує, що коефіцієнт посилення потужності становить менше 20 дБ і приблизно 0.3 дБ по всій смузі (великий коефіцієнт посилення сигналу ділянку, Pin = + 26.8 дБм). У поєднанні з налаштуванням рівномірності слід перевірити ефективність. Мені вдалося мінімум 60% на 88 МГц при 40 Вт, вдосконалюючись з вищими вихідними потужностями. Я б сказав, що хороша ефективність важливіша за гарну рівність. З точки зору слухачів, різниця між потужністю 35 Вт і 45 Вт є незначною, але використання меншої потужності з хорошою ефективністю означає, що полевий транзистор працює прохолодніше, довше триватиме і буде більш стійким до таких несправностей, як високий коефіцієнт шуму.

Яку вихідну потужність ви вибрали, щоб остаточно запустити, вирішувати вам, MRF171A із задоволенням працюватиме щонайменше 45 Вт і, мабуть, набагато більше, хоча я цього не рекомендую. Приблизно від 40 до 45 Вт достатньо - див Як зберегти свій Остаточна РФ Потужність пристрою в живих для отримання додаткової інформації.

Підсилювач Результати

Жодні гармоніки не можуть бути виміряні на виході підсилювача до рівня шуму -70 дБс. Цього можна було очікувати, оскільки швидке дослідження показало вихідні гармоніки підсилювача перед ФНЧ приблизно до -40 дБк. Вже було продемонстровано, що фільтр має мінімальне придушення 2-ї гармоніки -35 дБс. Жодного помилкового виходу не було видно.

Формальних вимірювань із поганими вихідними коефіцієнтами коефіцієнта викидів не проводилось. Я випадково запустив підсилювач на повну потужність у розімкнуту ланцюг на кілька секунд, і він не підірвався. Використання блоку живлення з ретельно встановленим обмеженням струму допоможе уникнути чогось дурного в цих умовах.

---

додаток

Як приклад застосування для цього підсилювача я використовував Трансляції Склад 1W FM ЖК PLL збудження для керування широкосмуговим підсилювачем потужністю 40 Вт. Щоб уникнути модифікації модуля Broadcast Warehouse, я використав лабораторну прокладку BNC 3dB між збудником та підсилювачем потужності, щоб забезпечити підсилювачу правильний рівень приводу. Ексцидер був запрограмований на три різні частоти, на кожній частоті вимірювали вихідну потужність та споживання струму, дозволяючи розрахувати ефективність від постійного до радіочастотного струму.

Напруга живлення підсилювача = 28V
Напруга живлення збудження = 14.0V, збудник споживання струму = 200 мА ок.

Вибуховий пристрій Broadcast Warehouse включає вимкнену систему відключення ВЧ, що використовується під час перепрограмування ФАПЧ, так що ВЧ не генерується, поки не буде відновлено блокування частоти. Коли активне відключення ВЧ збудників було активним, вихід підсилювача аналогічним чином зменшився - тобто підсилювач залишався стабільним.

---

Висновок

Я продемонстрував широкосмуговий підсилювач, який після налаштування не вимагає подальших налаштувань для охоплення діапазону FM від 87.5 до 108 МГц. Конструкція використовує найсучасніший MOSFET, що забезпечує посилення майже 20 дБ за один етап, має хорошу ефективність від постійного до радіочастотного струму, низьку кількість компонентів і простий у побудові. Вартість деталей не повинна перевищувати 50 фунтів стерлінгів, FET, що використовується в прототипі, коштує менше 25 фунтів стерлінгів

Якщо цей підсилювач використовується з широкосмуговим збудника і антена, в результаті поєднання дозволяє користувачеві перемикатися частота передачі за бажанням, без коректив, необхідних у будь-якому випадку в ланцюзі передачі.

Підсилювач вимагає достатнім ступенем досвіду ВЧ потужності для налаштування і доступ до професійним обладнанням випробувального РФ

---

Майбутня робота

• Побудувати додаткові одиниці для оцінки повторюваності
• Дизайн друкованої плати
• Поліпшення стабільності при поганих умовах введення невідповідності
• Зменшіть змінної кількість компонентів
• Дослідити змінний струм транзистора зміщення змінювати коефіцієнт посилення підсилювача

 

---

Внесений

Внесений Унікальна електроніка (Вуді і Alpy)
"Ось друкована плата для MRF171A, 45 Вт MOSFET, на вашій сторінці.
Файл має формат BMP. Використовуйте лазерну плівку та лазерний принтер, він буде друкувати за розміром ".

MRF171A_1_colour.bmp (14 кб)

Наш інший продукт:

Професійна система блискавкозахисту для Tower	Пакет обладнання професійної FM-радіостанції	FM-передавач FMUSER FU-1000C 1000 Вт з інтерфейсом вхідного аудіо USB
Пакет FMUSER 200W FM-радіомовлення	Рішення IPTV готелю	FMUSER FSN-1000T V5.0 1KW FM радіопередавач