Усилители мощности 144Мгц и 1296Мгц из наборов W6pql

1. RN3A, 2013 Усилители мощности 144Мгц и 1296Мгц из наборов W6pql

2. Почему УКВ? • «Молодой» УКВист – в КВ эфире с 1979 года. 329 стран сработано и 322 подтверждено. С 2000 по 2011 годы – первая двадцатка во многих крупных международных КВ соревнованиях в своих подгруппах. • Опыт в УКВ – «резинка» и «болтушка» • Первые шаги в УКВ – почти как наркотик. Попробовал один раз, и хочется еще и еще. • Первые Тропо, MS и JT65 связи. • Первые связи через Луну. • Надо совершенствовать антенны и аппаратуру!

3. Как сделать выбор? • Опыт самостоятельных разработок – 90-е годы прошлого века. • Опыт конструирования своими руками – там же. • Инженерное образование и системный подход – еще что-то помню! • Отсутствие на рынке усилителей на 144 и 1296, за разумные деньги, которые бы подошли под мои требования. • Вывод – надо искать готовые конструкции, пригодные для повторения «на коленке», на доступной элементной базе и требующие минимальный набор измерительных приборов. • Второй вывод – не умеешь что-то делать сам своими руками – попроси того, кто это умеет лучше тебя! • Третий вывод – учиться никогда не поздно!

4. Почему W6PQL? • Вечная проблема при знакомстве с новыми публикациями и конструкциями – непонятно, недоступно, а иногда просто неграмотно. Часто отсутствует полная информация, необходимая для понимания особенностей конструкции. • Очень часто авторы ссылаются на «общеизвестные» факты. Общеизвестные кому? • «Know-How» – ключ к успеху. • Меня не интересен процесс сборки и настройки ради самого процесса. Мне нужен результат – готовый и полностью работоспособный усилитель. • Первое знакомство с описаниями и конструкциями Джима – самые приятные впечатления от простоты и доступности описания сложных вещей. • Подробные и хорошо сделанные видеоролики. • Наличие наборов, с различными вариантами комплектации и разной степени готовности. • Гибкая ценовая политика. • Надежная обратная связь с автором – всегда готов ответить на любые, даже самые наивные вопросы и подсказать решение, в случае затруднений. • Выбор сделан!!!

5. Усилитель мощности на 144 МГц

6. Усилитель на 144 МГц - дизайн • Основа – транзистор LDMOS MRFE6VP61K25H, более 1кВт выходной мощности на 144 МГц при 50В и около 32А потребляемых от источника питания. • УМ предназначен для работы в составе КВ SDR Трансивера и Трансвертерной приставки с выходной мощностью не более 25 Вт. • УМ сделан по «классической» схеме, с внутренними реле обхода и простой внешней коммутацией – только сигнал PTT. • Исполнение моноблочное (ИП находится внутри), настольное. • Минимальное количество органов управления и индикации – только питание, обход и контроль основных параметров: выходная и отраженная мощность, температура (перегрев) и высокое КСВ в фидере (сработавшая защита). Стрелочные приборы – индикаторы напряжения питания и потребляемого тока.

7. Блок-схема усилителя

8. Использованные компоненты • Усилитель спроектирован с учетом максимального использования готовых узлов коммутации и управления от W6PQL. • В их числе: секвенсор, токовые ключи, светодиодные индикаторные линейки, ФНЧ и направленные ответвители для контроля выходной отраженной мощности. • ВЧ Реле коммутации обхода – Tohtsu CX-600N и CX-230. • Блок питания 50В – MeanWell SPV-1500-48 • Корпус был заказан отдельно, после уточнения габаритов и посадочных размеров всех элементов. Определяющим оказался размер источника питания.

9. Передняя панель УМ 144МГц

10. Задняя панель УМ 144 МГц

11. Внутренний монтаж УМ 144 МГц

12. Особенности монтажа и настройки УМ • Ключ к успеху – внимательно прочитать и посмотреть все, что W6PQL рекомендует и советует. И далее стараться неукоснительно следовать его рекомендациям. • Монтаж не вызвал никаких трудностей – обычный монтаж обычных SMD компонентов. Некоторое количество адреналина получил при напайке LDMOS транзистора на медную пластину – боялся, что убью транзистор. По итогу – транзистор все прекрасно пережил. Я тоже. • Настройка собственно платы УМ свелась к подбору тока покоя транзистора. Все остальное заработало сразу. • Настройка платы секвенсора и управления свелась к подбору времени задержек и уровней срабатывания защиты. Для чистоты эксперимента я нагревал модуль усилителя до указанных температур и контролировал уровни. Выяснилось, что этого делать было не нужно – значения уровней, полученных экспериментально, и описанных у W6PQL, совпали с точностью 10%. • Пришлось немного повозиться в точным местом установки компонентов на ФНЧ для получения лучшего значения прямых и обратных потерь, а так же частоты и крутизны среза.

13. Параметры УМ на 144 МГц (по результатам измерений) • Выходная мощность – 1120 Вт на 50Ом согласованной нагрузке. • Максимальная мощность раскачки – 23Вт (или 2,3 Вт без 10dB входного аттенюатора). • Максимальный потребляемый ток от ИП – 32А при напряжении питания 50В. • Расчетный КПД усилителя – 70% • Подавление 2 и 3 гармоник при полной выходной мощности за ФНЧ – не хуже 65dB. • Время работы на передачу при полной мощности до перегрева при t окружающей среды 21 С – не ограничено. • Время работы на передачу при полной мощности до перегрева при t окружающей среды 30 С – около 30 минут. • Уровень срабатывания защиты при отраженной мощности – не более 100 Вт. (КСВ 2:1 при Рвых. 1кВт) • Измерения проводились следующими приборами: (Векторный измеритель мощности проходного типа LP-100A c головкой на 144 МГц, эквивалент нагрузки TWL-1500, измерительный комплекс SignalHound SA-44B и TG-44A и цифровой мультиметр Fluke-289.

14. Трудозатраты на монтаж и настройку УМ • Время ожидания появления заказа из США (Почта России….. Без комментариев…) и изготовления корпуса на производстве – не учитывается. • Сборка плат (пайка SMD компонентов и т.д.) и проверка работоспособности – 10 часов. • Монтаж и комплексная сборка усилителя в корпусе – 5 часов. • Поэтапная настройка всех узлов – 5 часов. • Комплексная проверка – 5 часов. • Все! В общем и целом за 25 часов работы усилитель был полностью готов.

15. Усилитель мощности на 1296 МГц для ЕМЕ

16. Требования к системе на 1296 • Общая идея – КВ SDR Трансивер и Трансвертерная приставка. • 2 комплекта антенн – Тропо и ЕМЕ, 2 ВЧ тракта, 2 УМ. • Повышенные требования к кабелям и разъемам, ко всему СВЧ тракту. • Необходимость размещения УМ в максимальной близости к антенне. • Устойчивость к погодным условиям • Требования ТБ • Ремонтопригодность и надежность • Минимально необходимые масса и габариты. • Система удаленного управления и контроля параметров.

17. Выбор дизайна системы. • Общий Трансвертер на 1296 МГц с ПЧ 28 МГц • Раздельные тракты RX и TX - ,более простая коммутация, меньше потерь, выше надежность. • Необходимость дополнительного усиления для компенсации потерь в длинном кабеле. TX и RX. • Максимально простые блоки УМ – чем проще, тем надежнее. • Отказ от ламповой техники – высокие напряжения и повышенная опасность. Только полупроводники!

18. Блок-схема системы на 1296

19. Усилитель мощности на 1296 МГц

20. Решение • Наборы от W6PQL – кирпичики новой конструкции. Подход такой же, как и для 144 МГц. • Проверено и надежно – уже есть опыт. • Модульная конструкция – модуль трансвертера и предусилителя (в шеке) и модули УМ (непосредственно у антенн). • Уровни мощности – до 200 Вт для Тропо системы, и до 700 Вт для ЕМЕ. • LDMOS транзистор XRF286 – универсальное решение. • Платы модулей УМ (паллеты) от W6PQL. Сумматоры / делители мощности – тоже от него. • Все остальное – от родного Китайского производителя, и да здравствует eBay!

21. Передняя панель модуля управления

22. Задняя панель модуля управления

23. Вид на внутренний монтаж

24. Паллета УМ на 1296 МГц

25. УМ 1296 200 Вт для Тропо

26. 4 Паллеты УМ и предусилитель УМ 1296 МГц 700 Вт для ЕМЕ

27. Монтаж и настройка УМ • Как и в случае УМ на 144 МГц, монтаж плат и настройка паллет никаких проблем не вызвали. • Настройка паллет свелась к настройке подстроечных керамических конденсаторов до получения максимальной выходной мощности. • После объединения паллет через сумматоры мощности процесс несколько усложнился – потребовалось одновременно подстраивать все подстроечные конденсаторы. Эта процедура оказалась достаточно тонкая и длинная, и она заняла у меня практически целый день.

28. Параметры УМ 1296 МГц 700 Вт (по результатам измерений) • Выходная мощность – более 650 Вт на 50Ом согласованной нагрузке. • Максимальная мощность раскачки – 1 Вт (с предусилителем). • Максимальный потребляемый ток от ИП – 50 А при напряжении питания 28 В. • Расчетный КПД усилителя – 46% • Подавление 2 и 3 гармоник при полной выходной мощности за ФНЧ – не хуже 50 dB • Время работы на передачу при полной мощности до перегрева при t окружающей среды 21 С – не ограничено. • Время работы на передачу при полной мощности до перегрева при t окружающей среды 30 С – около 25 минут. • Уровень срабатывания защиты при отраженной мощности – не более 60 Вт. (КСВ 2:1 при Рвых. 600 Вт) • Измерения проводились следующими приборами: (Измеритель мощности проходного типа Bird-43 c головкой на 1000 МГц 1000 Вт, эквивалент нагрузки TWL-1500, измерительный комплекс SignalHound SA-44B и TG-44A и цифровой мультиметр Fluke-289.

29. Вопросы?Спасибо!