A Disinn għal broadband VHF Amplifikatur Power RF 40W għal xandir FM

introduzzjoni

X'inhu dan id-disinn huwa għal

Biex tissaħħaħ il-qawwa tal-ħruġ ta 'eċċitaturi tal-medda ta' xandir FM ta 'enerġija baxxa, numru minn dawn huma disponibbli kummerċjalment, kemm bħala kits kif ukoll lesti. Ara Kif tkun Station Radju Komunità għal links għal reviżjonijiet ta 'wħud mill-aktar popolari exciters.

Min hu dan id-disinn għall?

• Dawk li huma familjari mal-elettronika RF u tekniki ta 'kostruzzjoni mekkaniċi
• Dawk li diġà bnew u ttestjaw b'suċċess amplifikaturi tal-qawwa VHF (> 10W)

Għar-referenza, ara Introduzzjoni għall Radio Station Komunità Electronics

It-tagħmir tat-test li ġejja se tkun meħtieġa biex tixgħel l-amplifikatur:

• Provvista ta 'enerġija limitata attwali stabilizzata (+ 28V, 3A)
• Multimeter, ma 3A jew firxa tal-kurrent akbar
• 50W VHF Tagħbija finta
• RF Power Meter
• FM istimulant, ma approx. 26 - 27 qawwa dBm
• RF Analyser Ispettru
• Analizzatur Network RF jew analizzatur ta 'spektrum bi' tracking ġeneratur
• RF enerġija attenuator

Dan id-disinn huwa MHUX adattat għal novizzi u novizzi VHF RF. Dawn in-nies għandhom ir-riskji li ġejjin:

• Ħruq termali u RF
• Ixxukkjar
• Qerda ta 'komponenti RF għaljin u tagħmir tat-test
• Radjazzjoni mhux mixtieqa RF artifiċjali, li jirriżulta fl interferenza lil utenti oħra tal-ispettru elettromanjetiku, b'hekk jirriskjaw żjara mill-istat, u r-riskju konsegwenti ta 'konfiska tagħmir, multi, u possibilment priġunerija.
• Ammont kbir ta 'stress u frustrazzjoni.

Għaliex dan id-disinn huwa meħtieġ

Nemmen li l-kwalità tal-maġġoranza l-kbira ta 'skemi u disinni għal tagħmir tax-xandir FM disponibbli fuq l-internet hija' l bogħod milli tkun sodisfaċenti. Ara tiegħi pariri fuq il-bini mill-pjanijiet fuq il-web. B'mod partikolari l-informazzjoni disponibbli dwar amplifikaturi tal-qawwa VHF RF hija saħansitra aktar iddisprata, pereżempju disinji li jużaw dinosawri ta 'apparat bħat-TP9380. Dan id-disinn huwa bbażat fuq apparat MOSFET ġdid, bil-vantaġġi ta '

• gwadann għoli
• effiċjenza għolja
• faċilità ta 'irfinar

Meta tara li ħafna mid-disinni fuq il-web għandhom aktar minn 10 snin, l-użu ta 'apparat introdott reċentement għandu jimmassimizza l-ħajja utli tad-disinn. Jien nuża wkoll dan id-disinn bħala vettura biex nuri l-ammont ta 'informazzjoni meħtieġa għal parti terza mhux mgħammra b'ħiliet ta' qari tal-moħħ biex tibni b'suċċess dan l-amplifikatur. Il-punt hu dan: jekk persuna hija tassew imħarrġa u esperjenzata biex tibni xi ħaġa minn informazzjoni ta ’disinn skarsa, pereżempju biss skematika, huma daqstant ieħor kapaċi jibnuha mill-ebda informazzjoni. Bil-maqlub, persuna li ma tkunx f'dak il-livell ta 'ħiliet u esperjenza tkun teħtieġ struzzjonijiet dettaljati biex tirnexxi.

---

Proċedura Design

Id-disinn amplifikatur huwa bbażat fuq il-reċentement introdotti (1998) Motorola MRF171A MOSFET (Data sheet MRF171A in PDF format).M'għandekx jiżbalja dan l-anzjani, issa mwaqqfa, apparat MRF171.  Jannar 2002 - Motorola bidliet apparat qawwa portafoll tal-prodotti RF tagħhom aktar oftern minn xi nies bidla underparts tagħhom. Jidher qisu Motorola maħtuta dan il-mezz biex M / A-Com.

Simulazzjoni Computer

Il-fattibbiltà inizjali twettqet bl-użu ta 'RF lineari u pakkett ta' simulazzjoni ta 'microwave, speċifikament Supercompact. Il-verżjoni użata kienet 6.0, li franchement inqis biċċa softwer fqira għall-piss u ma nirrakkomanda xejn. Għal dan il-mezz, Motorola tipprovdi parametri S u sinjali kbar ta 'impedenzi ta' tarf wieħed. Il-parametri S huma mkejla f'kurrent ta 'drejn kwieqi ta' 0.5 A, li jirrappreżenta pass 'il quddiem fil-karatterizzazzjoni tal-apparat, billi tradizzjonalment il-parametri S kellhom it-tendenza li jitkejlu b'kurrenti ta' drejn pjuttost baxxi. Filwaqt li dan huwa sodisfaċenti għal apparati ta 'sinjal żgħir, l-użu ta' parametri S imkejla f'kurrenti żgħar ta 'drenaġġ huwa limitat għad-disinn tal-amplifikatur tal-qawwa. 

Filwaqt li l-informazzjoni tal-parametru S imkejla f'0.5 A setgħet ipprovdiet punt utli tad-disinn tad-disinn, nagħżel li nibbaża d-disinn fuq l-impedenzi ta 'sinjal kbir ta' tarf wieħed. Dawn huma mkejla mill-manifattur tal-apparat billi jiġi aġġustat l-apparat għall-aħjar prestazzjoni f'kull frekwenza tat-test f'apparat ġeneriku tat-test. L-apparat tat-test imbagħad jitneħħa, u analizzatur tan-netwerk vettorjali jintuża biex ikejjel l-impedenza kumplessa li tħares lura fin-netwerk li jaqbel, filwaqt li dawn jintemmu b'50 R. Din il-proċedura titwettaq għan-netwerks li jaqblu mad-dħul u l-ħruġ. Il-vantaġġ ta 'dejta ta' impedenza ta 'sinjal kbir huwa li jista' jitkejjel fil-qawwa tal-ħruġ attwali li l-apparat huwa ddisinjat biex jiġġenera, u bħala tali huma aktar rappreżentattivi f'xenarju ta 'amplifikatur tal-qawwa. Innota li l-impedenzi kbar-kbar jipprovdu biss informazzjoni biex jippermettu li sintetizzati netwerk li jaqbel ma 'dħul u ħruġ, ma jipprovdu l-ebda informazzjoni dwar il-qligħ probabbli, l-effiċjenza, il-prestazzjoni tal-ħoss (jekk rilevanti) jew l-istabbiltà tal-amplifikatur li jirriżulta.

Dan huwa l-fajl użat biex jissintetizza-netwerk input.

* Mrf171i1.ckt; Isem tal-fajl

* blokka ta 'definizzjoni varjabbli, l-ewwel valur huwa l-valur minimu permess, * it-tielet huwa l-valur massimu permess, in-nofs huwa varjabbli

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; Limitu taċ-ċirkwit net cap 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; gate bias feed resister one 9 mrf171ip; għal data ta 'port 1 IPNET: 1POR 1; Oħloq netwerk ġdid ta' 1 port END END FREQ STEP 88MHZ 108MHZ 1MHZ END OPT

* Dikjarazzjoni ta 'kontroll ta' ottimizzazzjoni, tgħid lis-simulatur biex jottimizza bejn * 88 u 108 MHz, u biex jikseb telf ta 'ritorn ta' input aħjar minn * -24 dB

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

DATA TA 'TMIEM

* Iddefinixxi netwerk ta 'port wieħed imsejjaħ mrf171ip, li jirreferi għas-serje l-kbira * impedenzi kumplessi ekwivalenti. Din id-dejta hija disponibbli f'punti ta 'frekwenza 4 *

* Iddefinixxi l-informazzjoni tal-parametru Z, format reali u immaġinarju, * impedenza ta 'referenza hija 1 Ohm

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

Naturalment, l-użu ta 'simulatur ma jipprovdi l-ebda għajnuna fl-għażla tat-topoloġija taċ-ċirkwit, u lanqas il-valuri tal-bidu għall-komponenti tan-netwerk. Din l-informazzjoni ġejja mill-esperjenza tad-disinn. Il-valuri kollha ta 'ottimizzazzjoni ġew kostretti b'massimi u minimi biex in-netwerk li jirriżulta jinżamm realizzabbli.

Inizjalment, ġie ppruvat netwerk ta 'tqabbil ta' 3 poli, dan ma kienx kapaċi jipprovdi taqbila broadband suffiċjenti madwar l-20 MHz. L-użu ta 'ċirkuwitu ta' 5 poli ppermetta li jintlaħaq l-għan ta 'ottimizzazzjoni. Innota li l-bias tal-bieb 33R huwa inkluż fis-simulazzjoni, għax dan jgħin biex ineħħi l-Q in-netwerk tad-dħul, u jtejjeb l-istabbiltà fl-amplifikatur finali.

Proċedura simili twettqet għan-netwerk tal-ħruġ. F'din is-simulazzjoni, l-għalf tad-drenaġġ kien inkluż fis-simulazzjoni. Għalkemm fuq il-wiċċ ta 'dan, il-valur ta' dan iċ-ċowk mhuwiex kritiku, jekk isir stabbiltà kbira wisq jista 'jkun magħmul, jekk isir żgħir wisq, isir parti min-netwerk li jaqbel mal-ħruġ, li f'dan il-każ kien maħsub li mhux mixtieq .

Għażliet komponenti

Peress li l-qawwa tad-dħul hija biss nofs watt, jintużaw capacitors u trimmers taċ-ċeramika standard fiċ-ċirkwit li jaqbel mal-input. L1 u L2 (irreferi għal skematika) setgħu saru ħafna iżgħar, iżda nżammu kbar għall-konsistenza mal-indutturi użati fin-netwerk tal-ħruġ. Fuq in-netwerk tal-ħruġ, capacitors miksi bil-metall tal-majka u trimmers tal-kompressjoni tal-majka ntużaw biex jimmaniġġaw l-enerġija u jżommu t-telf tal-komponenti għal minimu. Iċ-ċowk tal-broadband L3 jipprovdi xi reattanza ta 'telf fi frekwenzi RF aktar baxxi, C8 jieħu ħsieb id-diżakkoppjament tal-AF (frekwenza tal-awdjo).

L-użu ta 'modalità ta' titjib N-channel MOSFET (vultaġġ pożittiv jippreġudika l-apparat f'konduzzjoni) ifisser li ċ-ċirkwiti ta 'preġudizzju huma sempliċi. Divider potenzjali jisfrutta l-vultaġġ meħtieġ minn vultaġġ baxx stabbilizzat minn dijodu zener ta '5.6V. It-tieni zener ta '5.6V, D2, huwa mwaħħal bħala miżura ta' prekawzjoni biex jiġi żgurat li vultaġġ eċċessiv ma jiġix applikat għall-bieb tal-FET, dan ċertament jirriżulta fil-qerda tal-apparat. Il-puristi jistabbilizzaw it-temperatura tal-preġudizzju kurrenti, iżda billi l-preġudizzju mhuwiex kritiku f'din l-applikazzjoni, dan ma kienx imdejjaq bih.

Sokit BNC kien intuża għall-input RF, minħabba l-qawwa baxxa tal-input RF. Jien użajt tip N għall-output RF, ma nużax BNC għal madwar 5W 'il fuq u ma nħobbx konnetturi stil UHF. Personalment, ma nirrakkomandax li tuża konnetturi UHF 'il fuq minn 30MHz.

---

Kostruzzjoni

L-amplifikatur kien mibni f'kaxxa żgħira ta 'aluminju diecast. Konnessjonijiet ta 'dħul u ħruġ RF huma magħmula minn sokits koassjali. Il-provvista ta 'l-enerġija hija mgħoddija permezz ta' capacitor taċ-ċeramika feedthrough imbarrat fil-ħajt tal-kaxxa. Din it-teknika kostruttiva tirriżulta fi lqugħ eċċellenti, u tipprevjeni li r-radjazzjoni RF toħroġ mill-amplifikatur. Mingħajrha, ammonti sinifikanti ta 'radjazzjoni RF jistgħu jiġu rradjati, u jinterferixxu ma' ċirkwiti sensittivi oħra bħal VCOs u stadji awdjo, jistgħu jseħħu wkoll ammonti sinifikanti ta 'radjazzjoni armonika. 

Il-bażi tal-apparat ta 'l-enerġija toqgħod permezz ta' qtugħ fl-art tal-kaxxa diecast u hija mwaħħla direttament fuq heatsink żgħir ta 'l-aluminju estruż. Alternattiva jkollha l-bażi tal-apparat ta 'l-enerġija bilqiegħda fuq l-art tal-kaxxa diecast. Dan mhux irrakkomandat għal żewġ raġunijiet, it-tnejn ikkonċernati li jipprovdu triq effettiva biex tmexxi s-sħana mill-FET. L-ewwelnett l-art tal-kaxxa diecast mhix partikolarment lixxa, li tirriżulta f'passaġġ termali ħażin. It-tieni, li jkollok l-art tal-kaxxa diecast fil-passaġġ termali tintroduċi aktar interfaces mekkaniċi u għalhekk aktar reżistenza termika. Vantaġġ ieħor tat-teknika kostruttiva magħżula huwa li tallinja b'mod korrett l-apparat li jwassal mal-wiċċ ta 'fuq taċ-ċirkwit.

L-użu tal-heatsink speċifikat jeħtieġ l-użu ta 'tkessiħ bl-arja sfurzata (fann). Jekk qed tippjana li ma tużax fan, heatsink ferm akbar ikun meħtieġ, u l-amplifikatur għandu jkun immuntat max-xewk tas-heatsink vertikali biex timmassimizza t-tkessiħ b'konvezzjoni naturali.

Il-bord taċ-ċirkwit jikkonsisti f’biċċa PCB tal-fibra tal-ħġieġ (bord taċ-ċirkwit stampat) miksi b’1oz Cu (ram) kull naħa. Jien użajt Wainwright biex nifforma n-nodi taċ-ċirkwit - dan huwa bażikament biċċiet li jeħlu waħedhom ta 'materjal tal-PCB b'żewġ naħat tal-landa, maqtugħ skond id-daqs b'par qawwi ta' qtugħ tal-ġenb. Alternattiva faċli hija li tuża biċċiet ta 'materjal tal-PCB b'ġenb wieħed ta' 1.6mm ħoxnin, maqtugħin għad-daqs u mbagħad fil-landa. Dawn huma inkollati fuq il-pjan terren b'kolla tat-tip cyanoacrylate (eż. Super-kolla jew Tak-pak  FEC 537-044). Dan il-metodu ta 'kostruzzjoni jirriżulta fin-naħa ta' fuq tal-PCB bħala pjan terren eċċellenti. L-unika eċċezzjoni għal dan huma ż-żewġ pads għall-gate u drain tal-FET. Dawn inħolqu billi skurjaw bir-reqqa s-saff ta 'fuq tar-ram bi skalpell qawwi, u mbagħad tneħħew il-biċċiet tar-ram bl-għajnuna ta' ponta tal-ħadid issaldjata bil-punt fin u l-iskalpell. It-tmexxija tal-ponta tal-ħadid tul il-biċċa iżolata tar-ram tħoll il-kolla biżżejjed biex il-Cu titqaxxar bl-iskalpell. Il - kuxxinett tal - bieb hekk maħluq huwa viżibbli b'mod ċar fil - ritratt tal-prototip

Wara li għamilt l-apertura fil-PCB biex il-bażi ta 'l-apparat ta' l-enerġija toqgħod minnha, imgeżwer tejp tar-ram mill-islott biex tingħaqad mal-pjani ta 'fuq u t'isfel ta' l-art. Dan sar f'żewġ postijiet, taħt it-tabs tas-sors. It-tejp tar-ram imbagħad ġie ssaldjat fuq u fuq.

ara ritratt għal pożizzjonijiet suġġeriti tal-komponenti L-iskrin vertikali fuq il-lemin tal-kompartiment huwa biċċa materjal tal-PCB b'żewġ naħat, issaldjat mal-pjan ta 'fuq tal-art fuq iż-żewġ naħat. Dan huwa tentattiv biex ittejjeb ir-rifjut armoniku finali, billi tnaqqas l-igganċjar bejn l-indutturi li jiffurmaw il-partita tal-ħruġ u l-indutturi li jiffurmaw l-LPF. Biex tagħmel dan it-tip ta 'impjiegi tal-issaldjar ikun meħtieġ issaldjar ta' 60W jew aktar - preferibbilment wieħed ikkontrollat ​​bit-temperatura. Dan il-ħadid se jkun wisq fuq il-parti ta 'fuq għall-komponenti iżgħar u għalhekk se jkun meħtieġ ħadid iżgħar ukoll.

Kif imsemmi hawn taħt, l-inductors LPF huma ssaldjati direttament lill-tabs tal-capacitors metall miksi.

Suġġeriti Rough u Ready Proċedura Kostruzzjoni

1. Aqta 'biċċa materjal double sided PCB għall-bord prinċipali (madwar 100 x 85mm)
2. Oħloq l-apertura għall-FET, billi tuża għażla ta 'eżerċizzji u fajls. Uża l-FET bħala mudell, jekk meħtieġ, imma ttajjarx bl-istatika. Kun żgur li tispiċċa bil-fossa fuq il-lemin.
3. Drill sitt toqob fil-PCB, dawn huma li jżommu l-PCB għall-kaxxa diecast
4. Poġġi l-PCB fil-kaxxa u jużaw il-toqob fil-PCB biex iħaffer permezz tal-kaxxa
5. Temporanjament kamin PCB għall-kaxxa
6. Ħadem fejn sejjer imur il-heatsink, taħt il-kaxxa L-apparat għandu jispiċċa lejn iċ-ċentru tal-heatsink. Jew ittaqqab ftit aktar toqob mill-lott kollu, u uża mill-ġdid uħud mit-toqob eżistenti tal-PCB / kaxxa u estendihom 'l isfel permezz tal-heatsink. Invita l-heatsink temporanjament mal-assemblaġġ tal-PCB / kaxxa. Meta tħares lejn il-parti ta 'fuq tal-kaxxa issa għandek tara biċċa heatsink żvelata, l-istess daqs bħall-bażi tal-FET.
7. Rig yourself up xi protezzjoni statika (jekk inti stajt ltqajna mezz minfuħa up qodma jew mezz bipolari fl-istess pakkett inti mhux se jkollhom li jolqot ma 'dan) u qatra l-apparat fis-apertura fil-bord.
8. Uża l-FET li jtik tagħti l-pożizzjonijiet taċ-ċentru ta '"toqob immuntar tagħha
9. Erġa 'ħu kollox f'biċċiet. Agħmel żewġ toqob fil-heatsink għall-FET
10. Drill-toqob fiż-żewġ truf tal-kaxxa għall-konnetturi RF u l-capacitor feedthrough
11. Landa l-PCB, fuq u isfel, b'ħadid kbir. Uża biss istann biżżejjed biex tikseb finitura bla xkiel iżda mhux wisq biex toħloq żoni ta 'stann imqajjem, speċjalment fuq il-qiegħ, għax dawn jipprevjenu li l-PCB joqgħod ċatt mal-art tal-kaxxa.
12. Oħloq-żewġ gżejjer għall-gate FET u drain, kif dettaljat fil-paragrafu hawn fuq
13. Tejp ram Stann bejn uċuħ fuq u isfel tal-PCB taħtha fejn il-tabs sors se jkun
14. Oħloq il-gżejjer PCB, landa minnhom, twaħħal minnhom fuq il-PCB bl-użu ritratt bħala gwida
15. Oħloq u tajbin l-iskrin bejn il-amplifier u l-oqsma LPF
16. Waħħal l-komponenti kollha PCB li jifdal, bl-eċċezzjoni tal-FET
17. Waħħal il-PCB għall-kaxxa u l-heatsink
18. Waħħal il-konnessjoni u l-konnetturi RF u l-għalf u l-through capacitor
19. Meta tieħu mill-ġdid prekawzjonijiet anti-statiċi, applika l-irqaq film kontinwu possibbli ta 'pejst għat-trasferiment tas-sħana fuq il-bażi tal-FET. Dan jista 'jsir b'mod konvenjenti bi stikka tal-cocktail tal-injam
20. Ilwi l-aħħar 2mm ta 'kull wieħed mill-ċombs tal-FET. Dan jagħmilha aktar faċli biex titneħħa, jekk tinqala 'l-ħtieġa
21. Invita l-FET mal-heatsink. Wisq maħlul u l-apparat se jisħon iżżejjed, issikkat wisq u tfixkel il-flanġ tal-apparat u għal darb'oħra se jisħon iżżejjed. Jekk għandek tornavit tat-torque, fittex it-torque rakkomandat u użah. 
22. Jekk fhimt l-istruzzjonijiet b'mod korrett, it-tabs tal-apparat ikunu frazzjonalment 'il fuq mill-PCB Issaldja l-FET bil-ħadid il-kbir, l-ewwel is-sorsi, imbagħad il-fossa, finalment il-bieb. Jista 'jkun li jkollok tiskonnettja L4 u L5 waqt li tkun qed twaħħal il-FET, imma tiskonnettjax R3 għax dan jipprovdi protezzjoni statika għall-apparat.

Skematika

Lista Parts

Noti

1. Numri Parti Farnell huma għall-gwida biss - partijiet oħra ekwivalenti jistgħu jiġu sostitwiti.
2. Capacitors metall miksi huma jew Semco Serje MCM, serje Unelco J101, Underwood, jew Arco Serje MCJ-101 disponibbli minn, fost postijiet oħra, Parts RF.
3. MRF171A disponibbli minn BFI (UK), Richardson or Parts RF (US)
4. Arco jew trimmers SPRAGUE huma disponibbli mill- Kunċetti ta 'komunikazzjoni (US)
5. 18 SWG (gauge wajer standard) hija id-dijametru approssimament 1.2mm
6. 22 SWG (gauge wajer standard) hija id-dijametru approssimament 0.7mm
7. Biex tagħmel l-indutturi - irrumblat in-numru meħtieġ ta 'dawriet tond ta' qies xieraq, inizjalment uża spazjar wieħed tad-dijametru tal-wajer bejn kull dawra. Imbagħad iġbed id-dawriet minn xulxin biex tikseb it-tul meħtieġ fit-tabella tal-lista tal-partijiet. Fl-aħħar iċċekkja l-valur billi tuża analizzatur tan-netwerk u aġġusta kif xieraq.
8. L-eċċezzjoni għar-regola ispazjar hawn fuq huwa L4, li huwa ferita qrib.
9. Fojl tar-ramm huwa disponibbli minn ħwienet tas-snajja (użat fit-teħid tal-ħġieġ mtebbgħin)
10. A / R = kif meħtieġ

Ritratt ta Amplifikatur Prototype

Innota orjentazzjoni tal-FET. Il-ċomb mal-slash huwa l-fossa, u għandha d-dritt

---

Iffiltra Pass baxx Ittestjar

Kull amplifikatur enerġija RF għandhom jiġu segwiti minn baxx pass filter (LPF) biex inaqqsu l- armoniċi għal livell aċċettabbli. X'inhu dan il-livell f'applikazzjoni mingħajr liċenzja huwa punt diskutibbli, iżda billi l-qawwa tal-ħruġ tiżdied, għandha tingħata aktar attenzjoni lis-soppressjoni armonika. Pereżempju, it-tielet armoniku ta '-3dBc fuq unità ta' 30W huwa 1uW, li x'aktarx ma jikkawża l-ebda inkwiet, filwaqt li -1dBc it-tielet soppressjoni armonika fuq ħruġ ta '30KW jirriżulta f'3W ta' qawwa fit-tielet armoniku li potenzjalment huwa problematiku. Allura għall- assoluta livell tar-radjazzjoni armonika fit-tieni eżempju li jkun l-istess bħall-ewwel, aħna issa jeħtieġ li jrażżnu t-tielet armoniku mill 60dBc.

F'dan id-disinn ħadt id-deċiżjoni li nimplimenta filtru low pass Chebyshev ta '7 poli. Ġie magħżul Chebyshev billi l-fażi u l-amplitudni tat-tmewwiġ fil-passband ma kinux kritiċi, u ċ-Chebyshev jagħti attenwazzjoni aħjar tal-medda ta 'waqfien milli mqabbla ma' Butterworth. Il-stopband tad-disinn intgħażel għal 113MHz, li jagħti marġini ta ’implimentazzjoni ta’ 5MHz mill-ogħla frekwenza mixtieqa ta ’passband f’108MHz u l-bidu tal-stopband f’113MHz. Il-parametru tad-disinn kritiku li jmiss kien il-passband ripple. Għal disinn ta 'frekwenza waħda hija prattika normali li tagħżel passple ripple kbir, per eżempju 1dB, u intunata l-quċċata ta' l-aħħar passband maxima għall-frekwenza tal-ħruġ mixtieqa. Dan jagħti l-aħjar attenwazzjoni tal-istrixxa tal-istrixxa minħabba li t-tmewwiġ akbar tal-passband jirriżulta f'attenwazzjoni tal-istrixxa tal-istand aktar mgħaġġla. Filtru b'seba 'arbli għandu 7 elementi reattivi, f'dan id-disinn erba' capacitors u tliet indutturi. Iktar ma jkun hemm poli, aħjar tkun l-attenwazzjoni tal-stopband, għad-detriment ta 'kumplessità miżjuda u aktar telf ta' inserzjoni tal-passband. Numru fard ta 'poli huwa meħtieġ billi kemm l-impedenza tal-input kif ukoll tal-output kienet iddisinjata biex tkun 50R.

Minħabba li dan id-disinn huwa broadband, dan jillimita l-passband ripple għal livell tali li t-telf tar-ritorn tal-passband ma jsirx orribbli. Uża l-utilità eċċellenti tad-disinn tal-filtru shareware Faisyn (disponibbli minn FaiSyn RF Design Software Home Page) jippermetti li dawn il-kompromessi jiġu investigati faċilment, u jien kont sodisfatt għal passband ripple ta '0.02dB. Dan il-programm jikkalkula wkoll il-valuri tal-filtri għalik, u joħroġ netlist f'format adattat biex jiddaħħal fis-simulaturi taċ-ċirkwit lineari l-aktar popolari. B’7 poli, l-għażla kienet disponibbli biex jintużaw 4 capacitors u 3 inductors jew 3 capacitors u 4 inductors. Għażilt l-ewwel waħda, fuq il-bażi li tirriżulta f'komponent inqas biex tingħalaq. Il-valuri tal-kapaċitatur mogħtija mill-programm faisyn ġew eżaminati biex jiġi vverifikat li kienu viċin valur preferut, li kienu. Kieku waqgħu bejn il-valuri ppreferuti, l-għażliet ikunu jinkludu l-paralleling ta 'żewġ capacitors flimkien, li jżidu bla bżonn l-għadd tal-komponenti, jew irranġar b'mod sottili l-frekwenza tal-istandband u l-passband ripple biex tikseb sett ta' valuri aktar mixtieq.

Biex timplimenta l-filtru, I iddeċidew li jużaw daqs tal-metall miksi capacitors standard magħmula mill Unelco jew Semco. L-indutturi kienu magħmula minn 18 wajer tar-ram fil-landa SWG (standard wire gauge). Fl-esperjenza tiegħi ftit li xejn tista 'tinkiseb mill-użu ta' wajer tar-ram miksi bil-fidda. L-indutturi ġew iffurmati tondi taċ-ċentru ta 'standard RS or Farnell għodda tweaking (FEC 145-507) - dan għandu dijametru ta '0.25 pulzier, 6.35mm. Inkella uża l-bit drill bit ta 'daqs xieraq. Iż-żewġ indutturi ta ’barra kienu mdawra lejn il-lemin, dak ta’ ġewwa kien imdawwar lejn il-lemin. Dan huwa tentattiv biex jitnaqqas l-igganċjar induttiv reċiproku bejn l-indutturi, dan għandu t-tendenza li jiddegrada l-attenwazzjoni tal-stopband. Għall-istess raġuni l-indutturi huma rranġati f'90 ° lejn xulxin, aktar milli kollha f'linja dritta. L-indutturi huma ssaldjati direttament mat-tabs tal-capacitors miksi bil-metall. Dan iżomm it-telf għal minimu. Filtru mibni b'attenzjoni ta 'dan it-tip jista' juri telf ta 'inserzjoni ta' passband aħjar minn 0.2dB. Hawn huma r-riżultati tat-test għall-unità prototip.

Jien kont naf il-valuri meħtieġa għall-indutturi, għamilt raden edukat ibbażat fuq l-esperjenza dwar kemm kont meħtieġa dawriet, u mbagħad użajt analizzatur tan-netwerk RF ikkalibrat kif suppost biex inkejjel l-induttanza tal-induttur li kont ħloqt. Dan huwa bil-bosta l-iktar mod preċiż biex jiġi ddeterminat il-valur ta 'induttanzi ta' valur żgħir, billi l-kejl jista 'jsir fil-frekwenza operattiva attwali tal-filtru. Wara li kejjel il-valur u aġġustajt l-inductances kif xieraq, għandek issib li meta jinbena l-filtru komplet, sorprendentement ftit aġġustament huwa meħtieġ biex jiffinalizza l-irfinar tal-filtru.

L-aħjar mod biex tirfina dan il-filtru huwa li tnaqqas it-telf tar-ritorn tal-input tal-passband, billi tuża analizzatur tan-netwerk. Billi timminimizza t-telf tar-ritorn ta 'l-input inti tnaqqas it-telf tat-trasmissjoni tal-passband u t-tmewwiġ tal-passband. Il 20MHz medda il-grafika turi li ksibt telf ta 'ritorn tal-passband ta' -18dB. Jekk m'għandekx analizzatur tan-netwerk, l-affarijiet huma daqsxejn iktar diffiċli. Jekk sempliċement tirfina għal frekwenza spot, waqqaf sors ta 'enerġija RF biex issuq fil-filtru permezz ta' miter tal-enerġija direzzjonali. Il-filtru jintemm b'tagħbija tajba ta '50R. Issa tissorvelja l-qawwa riflessa li tkun ġejja lura mill-filtru u rranġa l-filtru biex tnaqqas il-qawwa riflessa. Jekk trid prestazzjoni tal-broadband, ikollok tipprova tagħmel dan fi tliet frekwenzi, fil-qiegħ, fin-nofs u fil-quċċata tal-medda. Alternattivament, jekk irnexxielek tkejjilek l-indutturi tajjeb biżżejjed b'mezzi oħra, tista 'sempliċement tiġbor il-filtru u tħallih hekk, mingħajr ebda aġġustament ieħor.

Wara li tkun sintonizzat għat-telf minimu ta 'ritorn tal-passband, l-attenwazzjoni tal-stopband tieħu ħsieb tagħha nnifisha, m'għandekx tirranġa għaliha billi tħawwad it-telf tal-inserzjoni tal-passband. Il 200MHz medda Il-graff juri li rnexxieli 36dB ta 'rifjut fit-2 armonika ta' 88MHz, li huwa l-agħar każ. B’referenza għall - 600MHz medda grafika turi l-armonika 3rd ta 88MHz soppressi mill-55dB, u l-ordnijiet ogħla b'ammont akbar minn dan.

Amplifikatur Ittestjar

Jien użajt analizzatur tan-netwerk HP 8714C biex intunat dan l-amplifikatur. Mingħajr aċċess għal analizzatur tan-netwerk, int trid tkun inventiv ħafna biex tirfina l-prestazzjoni tal-broadband. Wara li rranġajt l-LPF, ix-xogħol li jmiss huwa li tissettja l-preġudizzju FET. Agħmel dan b'analizzatur ta 'l-ispettru konness ma' l-output (permezz ta 'ammont xieraq ta' attenwazzjoni, mill-inqas 40dB) biex tissorvelja għal oxxillazzjonijiet foloz. Qabbad tagħbija tajba ta '50R mad-dħul u qabbad PSU stabbilizzat (power supply unit) b'limitu ta' kurrent issettjat għal 200mA.

Issettja t-trimmers kollha fiċ-ċentru tal-firxa tagħhom. Bit-trimmers taċ-ċeramika minjatura speċifikati, meta l-metallizzazzjoni tan-nofs qamar fuq il-pjanċa ta 'fuq tat-trimmer hija kompletament allinjata mal-flat fuq il-korp tat-trimmer, it-trimmer huwa f'kapaċità massima. Dawwar 180 ° minn hawn għal kapaċitanza minima. Issettja R1 għal vultaġġ minimu (esperimenta qabel ma twaħħal il-FET jekk ma tafx b'liema mod dan). Żid bil-mod il-vultaġġ tal-provvista minn 0V sa + 28V. L-uniku kurrent miġbud għandu jkun dak meħud miċ-ċirkwit tal-preġudizzju, madwar 14mA. Issa aġġusta R1 biex iżżid 100mA ma 'dik il-figura. M'għandu jkun hemm l-ebda passi f'daqqa fil-kurrent meħud mill-PSU. Jekk hemm, l-amplifikatur huwa kważi ċertament oxxillanti.

Jekk kollox sew, itfi. Ikkalibra l-analizzatur tan-netwerk. Fuq l-HP 8714C għal din l-applikazzjoni ninnormalizza S11 f'ċirkwit miftuħ u nagħmel kalibrazzjoni permezz ta 'S21 b'40dB ta' attenwazzjoni fil-linja. Ovvjament l-attenwaturi użati għandhom jiġu kklassifikati għal mill-inqas 50W ta 'RF fi frekwenzi VHF.

Issa l-ħajja ssir kemmxejn ikkumplikata. Normalment nirrakkomanda li tfittex permezz tal-kombinazzjoni tal-amplifikatur u l-LPF, iżda minħabba li l-punt ta 'waqfa LPF huwa biss 5MHz' il fuq mill-passband mixtieq tal-amplifikatur, jagħmilha impossibbli li tara l-forma ta 'rispons tal-amplifikatur jekk dan jiġri li jkun upband minn 108MHz . Għal din ir-raġuni għamilt l-irfinar tal-amplifikatur inizjali bl-LPF bypassed, li ppermettili nissettja l-analizzatur tan-netwerk mifrux biżżejjed biex nara fejn kien ir-rispons tal-amplifikatur.

Bil 0dBm ta drive, tweak bogħod biex jiksbu madwar 15dB ta 'gwadann u aħjar minn 10dB ta' telf ritorn madwar 88 li 108 MHz (plot żgħar jiksbu sinjal, Pin = 0 dBm). Issa żid id-drajv lejn l-amplifikatur, billi tirfes il-limitu tal-kurrent b'mod xieraq. Tinduna li hekk kif iżżid id-drajv RF, il-qligħ jiżdied u t-telf tar-ritorn tal-input jitjieb. Din l-imġieba hija konsegwenza tal-preġudizzju tal-FET komparattivament ħafif. Tista 'txaqleb il-ġewż mill-FET, u tpaxxaha fi, ngħidu aħna 0.5A, dan jagħtik aktar qligħ f'livelli aktar baxxi ta' sewqan. Għal applikazzjonijiet normali nirrakkomanda li tuża preġudizzju aktar baxx. Preġudizzju għoli f'livelli żgħar ta 'produzzjoni jnaqqas l-effiċjenza DC għal RF.

Issa ser ikollok bżonn tkessaħ l-amplifikatur bil-fann, sakemm ma tkunx armajtha b'ħadsink enormi. Bl-HP 8714C tista 'tikseb enerġija ta' sors ta '+ 20dBm (dak hu li jgħid fuq l-iskrin, fil-fatt huwa inqas minn dak) (medju sinjal qligħ plot, Pin = + 20 dBm). B'dan il-livell ta 'sewqan issa tista' tixgħel għal 18 sa 20dB ta 'qligħ u telf ta' ritorn aħjar minn 15dB. F'dan il-punt inkun qabbad mill-ġdid l-LPF u nirrestrinġi l-firxa tal-analizzatur tan-netwerk għal 20MHz iċċentrat fuq 98MHz. Is-sewqan tal-amplifikatur 'il fuq minn 108MHz bil-qawwa ġol-LPF ċertament mhux irrakkomandat. Qabel ma tinġarr wisq aqleb għal CW (l-aħjar li ttawwal il-knis tal-knis għal diversi sekondi fuq CW biex tevita li titħawwad mill-analizzaturi jiknes il-fly-back) u agħti ħarsa lejn l-output fuq l-analizzatur tal-ispettru. Il-ħruġ għandu jkun nadif bħala l-borra misjuqa, ftakarx li tivverifika li l-ħruġ qiegħed fil-frekwenza li tkun qed teċita bl-amplifikatur, jekk le tkun qed tħares lejn oxxillazzjoni orribbli fil-medda.

Għall-irfinar tal-flatness tal-enerġija finali, minħabba li kelli aċċess għal laboratorju intelliġenti tal-RF b'dak kollu li tista 'teħtieġ (apparat tat-test għaqli, xorta waħda) użajt amplifikatur tal-broadband Mini-Circuits ZHL-42W biex nagħti spinta lill-output tal-analizzatur tan-netwerk biex nippermetti lili biex tixgħel ir-rispons tal-qligħ tal-amplifikaturi ċatt b'qawwa sħiħa tal-ħruġ. Il-plott tal-qligħ finali ttieħed billi ġiet issettjata l-enerġija tas-sors b'mod xieraq, u mbagħad saret kalibrazzjoni permezz tal-amplifikatur taċ-Ċirkuwiti Mini u l-attenwaturi tal-enerġija in-line. Dan ippermettili npinġi biss il-qligħ tal-amplifikatur tal-enerġija. Imbagħad biddilt biex niknes bil-mod u użajt miter tal-enerġija RF kalibrat biex inkejjel b'mod preċiż il-qawwa tal-ħruġ RF. Li nkun naf il-qawwa tal-ħruġ tal-RF u l-qligħ preċiż ippermettili nikkalkula l-qawwa tad-dħul għall-amplifikatur tal-qawwa. Dan il-plott juri li l-qligħ tal-enerġija huwa dell taħt 20dB u madwar 0.3dB ċatt tul il-medda (kbir sinjal qligħ plot, Pin = + 26.8 dBm). Flimkien mal-irfinar tal-flatness, l-effiċjenza għandha tiġi kkontrollata. Irnexxieli minimu ta '60% f'88MHz f'40W' il barra, imtejjeb b'qawwiet ta 'ħruġ ogħla. Jien ngħid li effiċjenza tajba hija iktar importanti minn flatness tajba. Mil-lat tas-semmiegħa, id-differenza bejn il-produzzjoni ta '35W u 45W hija negliġibbli, iżda li tħaddem enerġija aktar baxxa b'effiċjenza tajba tfisser li l-FET se jkessaħ, idum aktar u jkun aktar reżiljenti għal kundizzjonijiet ta' ħsara bħal VSWR għoli.

X'qawwa tal-ħruġ li tagħżel li fl-aħħar taħdem hija f'idejk, l-MRF171A se jaħdem bil-ferħ mill-inqas 45W u probabbilment ħafna iktar, għalkemm ma nirrakkomandahx. Madwar 40 sa 45W hemm ħafna - ara Kif Żomm Finali Device tiegħek Power RF Alive għal aktar informazzjoni.

Riżultati Amplifikatur

L-ebda armonika ma tista 'titkejjel fil-ħruġ ta' l-amplifikatur sa livell ta 'ħoss ta' -70dBc. Dan huwa mistenni, peress li investigazzjoni rapida wriet l-armoniċi mhux maħduma tal-amplifikatur qabel l-LPF sa madwar -40dBc. Il-filtru diġà ntwera li għandu s-soppressjoni armonika minima tat-2 ta '-35dBc. Ma kienet tidher l-ebda produzzjoni spurja.

Ma sar l-ebda kejl formali b'VSWRs ta 'produzzjoni ħażina. Jien aċċidentalment għaddejt l-amplifikatur b'qawwa sħiħa f'ċirkwit miftuħ għal ftit sekondi, u ma splodax. L-użu ta 'PSU b'limitu ta' kurrent issettjat bir-reqqa jgħin biex l-amplifikatur ma jsir xejn stupidu taħt dawn il-kundizzjonijiet.

---

applikazzjoni

Bħala eżempju ta 'applikazzjoni għal dan amplifikatur I użat il- Broadcast Warehouse 1W FM LCD PLL istimulant biex issuq l-amplifikatur tal-broadband 40W. Biex tevita li timmodifika l-unità Broadcast Warehouse, użajt pad 3dB BNC tal-laboratorju bejn l-eċitatur u l-amplifikatur tal-qawwa, biex nipprovdu l-livell sewqan sewwa lill-amplifikatur. L-eċitatur kien ipprogrammat għal tliet frekwenzi differenti, f'kull frekwenza l-qawwa tal-ħruġ u l-konsum kurrenti mkejla, li jippermettu li tiġi kkalkulata l-effiċjenza DC sa RF.

Amplifikatur Power vultaġġ tal-provvista = 28V
Provvista tal-vultaġġ istimulant = 14.0V, konsum kurrenti istimulant = 200 mA approx.

L-eċitatur Broadcast Warehouse jinkorpora faċilità ta 'għeluq RF barra mis-serratura, użata waqt il-programmazzjoni mill-ġdid tal-PLL sabiex RF ma tiġix iġġenerata qabel ma terġa' tinkiseb is-serratura tal-frekwenza. Meta l-għeluq tal-RF tal-eċitaturi kien attiv, il-ħruġ tal-amplifikatur tnaqqas bl-istess mod - jiġifieri l-amplifikatur baqa 'stabbli.

---

konklużjoni

Urejt amplifikatur tal-broadband, li ladarba sintonizzat, ma jeħtieġ l-ebda aġġustament ulterjuri biex ikopri l-faxxa tax-xandir FM 87.5 sa 108MHz. Id-disinn juża MOSFET state-of-the-art li jipprovdi kważi 20dB ta 'qligħ bi stadju wieħed, għandu effiċjenza DC-RF tajba, għadd baxx ta' komponenti, u huwa sempliċi biex jinbena. L-ispiża tal-partijiet m'għandhiex taqbeż £ 50, l-FET użat fil-prototip jiswa inqas minn £ 25

Jekk dan amplifikatur hi wżata bil-istimulant broadband u mill-ajru, il-kombinazzjoni li tirriżulta tippermetti lill-utent biex jaqilbu Frekwenza ta 'trasmissjoni fil-se bl-ebda aġġustamenti meħtieġa xorta waħda fil-katina tat-trażmissjoni.

L-amplifikatur teħtieġ livell ekwu ta 'esperjenza poter RF biex tixgħel, u aċċess għal professjonali tagħmir tat-test RF

---

Ħidma futura

• Ibni unitajiet addizzjonali biex jiġi vvalutat ripetibilità
• Disinn b'ċirkwit stampat
• Tissaħħaħ l-istabbiltà taħt kundizzjonijiet ħżiena żbilanċ input
• Naqqas għadd komponent varjabbli
• Tinvestiga jvarjaw bias FET attwali biex timmodifika qligħ amplifikatur

 

---

Kontribwit

Kontribwit minn Electronics Unique (Woody u Alpy)
"Hawn PCB għall-MRF171A, 45 watt mosfet, fuq il-paġna tiegħek.
Il-fajl huwa f'format bmp. Uża film tal-lejżer u printer tal-lejżer, se tipprintja skont id-daqs. "

MRF171A_1_colour.bmp (14 kb)

prodotti oħra tagħna:

Sistema professjonali ta 'protezzjoni mis-sajjetti għat-Torri	Pakkett tat-Tagħmir tal-Istazzjon tar-Radju FM Professjonali	FMUSER FU-1000C 1000W Transmitter FM B’Interface tal-USB Audio Input
FMUSER 200W Pakkett tax-Xandir bir-Radju FM	Soluzzjoni IPTV tal-lukanda	FMUSER FSN-1000T V5.0 1KW FM Radio Broadcast Transmitter