HF- bredbånds PA med TX/RX skift, til SDR og andre sendere

Transkript

1 Af OZ5WK, Karl Wagner Ærholm Aabenraa HF- bredbånds PA med TX/RX skift, til SDR og andre sendere Denne konstruktion er primært bygget til min SDR sender, men kan anvendes hvor der er brug for HF forstærkning fra få mw til 15 W. Udgangseffekten kan hæves til omkring 40 W ved 24 V, hvis det har interesse. IM undertrykkelsen ligger omkring -20 db ved 13,8V med de anvendte switch transistorer. Frekvensgangen fra Input til Output er lineært fra 3-7 MHz, med en forstærkning på 33,5 db. På 14 MHz er forstærkning reduceret til 31,5 db. Antenneomskiftning imellem TX og RX fortages med dioder. Der er anvendt relativ få og gængse komponenter, hvoraf ca. halvdelen omfatter antenneog spændingsomskiftning fra RX til TX. Komponenterne er typer der kan fås til yderst "amatørvenlige" priser, selv effekttransistorerne IRF510. Vil man ofre nogen" rigtige" HF transistorer, som f.eks. RD16HHF1 opnås bedre IM og output data over hele HF området, se [7]. Ved at sammenbygge denne konstruktion med min tidligere bragte SDR-RX og SDR-TX samt DDS eller anden VFO kan man bygge en komplet tidssvarende, velfungerende og billig HF - transceiver. HF-delen. PA - trinnet er en HF bredbånds konstruktion med et push - pull udgangstrin, i lighed med det jeg beskrev i [1], og med inspiration fra [2]. Se diagrammet i figur 1. HF - inputsignalet tilføres forstærkertrinnet Tr21 som har komponenterne C22,R25,Dr21,R24 og C23 til forbedring af lineariteten og frekvensgangen over hele frekvensområdet. Signalet til driveren Tr24 passerer to 1:4 bredbåndstransformatorer L21 og L22, der omsætter den høje kollektorimpedans i Tr21 til den lavere gateimpedans i Tr24. Tr24 er ligeledes frekvenskompenseret med C29, Dr23 og R31. Driveren Tr24 tilføres en temperaturafhængig forspænding ved at Tr22 får + 12V på basen i TX stilling og kobler så stel til spændingsdeleren R27 og POT21, som leverer basespænding til Tr23 der via R30 lægger en temperaturafhængig gateforspænding på Tr24. Temperaturreguleringen fungerer nu således, at når strømmen igennem Tr24 stiger på grund af opvarmning, så stiger spændingsfaldet over R28 og nedsætter strømmen igennem Tr23 hvilket reducerer gateforspændingen til Tr24. D21,D22,D23 og D24 fungerer som temperaturregulering af PA transistorerne Tr25 og Tr26, idet de er i termisk kontakt med deres køleplade. I drain på Tr24 sidder transformatoren T2 der deler signalet i to, således at gatene på Tr25 og Tr26 modtager signalet 180 grader forskudt. Transistorernes drain er forbundet til T3 som igen samler signalerne i rette faseforhold og leverer ét samlet output, samtidig med at den tilpasser transistorernes lave outputimpedans til det efterfølgende lavpasfilters impedans på 50 Ohm. Det færdige trin PA transistorerne er også frekvenskompenserede med Dr24, R33 og 34 og Dr25, R37 og 38. Både T2 og T3 er opbygget med en tæt magnetisk kobling imellem primær og sekundærviklingen hvilket øger båndbredden. PA trinnet aktiveres ved at lægge forspænding på Tr21,Tr22,Tr25 og Tr26. Gateforspænding til Tr24 justeres med POT21, og gateforspændingen til udgangstrinnet indstilles hver for sig med henholdsvis Pot22 og Pot23. LP filteret er her valgt til en afskæringsfrekvens på 15 MHz. Ønsker man at anvende andre frekvenser så se f.eks. tabellen i [3]. De resterende komponenter er HF afkoblinger, koblingskondensatorer og modstande til at fastlægge transistorernes arbejdsområde. TX/RX HF omskiftning Når senderen aktiveres med PTT tasten og sender HF ud i antennen, vil den negative jævnspænding som spændingsdobleren D26 og D25 afgiver, blokere dioderne D27 og D28, og dermed koble modtageren fra antennen. OZ November

2 566 OZ November 2008 Figur 1. Diagrammet af PA-trinnet

3 Diode D29 kortslutter eventuel resterende HF til stel. I modtagerstilling vil der ske det modsatte, transistor Tr27 vil være aktiveret og afgive en positiv spænding til D27 og D28 som vil lede og koble antennen til modtageren. Diodernes dæmpning af de modtagne signaler er målt til 1-1,5 db som er uden betydning på disse HF bånd. TX/RX DC omskiftning Transistorerne Tr28, 29 og 30 skifter forsyningsspændingen imellem sender og modtager. I modtagerstilling kobler Tr28 og Tr29 +12V til modtagerkredsløbet. Når senderen aktiveres med PTT tasten kobler Tr30 +12V til sendertransistorernes forspændingskredsløb og afbryder Tr28 og Tr29. Kommentarer til komponenter og printpladen I lighed med senderen kan printet købes. Se [8]. Vil man selv fremstille printpladen kan jeg igen anbefale metoden "Printpladefremstilling med fortrydelsesret"[4], som jeg selv har gjort brug af. Jeg anbefaler at bygge på dobbeltsidet print hvor oversiden er et ubrudt stelplan for at undgå ustabilitet. Endvidere anbefaler jeg igen at læse [4] "Indhøstede erfaringer fra bygning af SDR modtageren" inden montering af printpladen påbegyndes, det kan åbenbart ikke gentages for ofte. Se også på foto1 og komponentplaceringstegningen i figur 2. Figur 3 viser printudlægget. På fotoet ses der nogle komponenter, bl.a. ferritkerner og spoler, der ikke svarer til de i diagrammet angivne typer, men har de samme data. L21 vikles på en FT Amidon Ferrit ringkerne, og består af 2 tråde 0,3 mm. på 5 1/2 vinding der snos sammen (bifilart). L22 vikles på en FT Amidon Ferrit ringkerne, og består af 2 tråde 0,3 mm. på 3 1/2 vinding der snos sammen (bifilart). De bifilare vindinger forbindes herefter sammen således at begyndelsen på den ene vinding forbindes med afslutningen af den anden vinding og danner midtpunktet. L10 og L11 er viklet på en T 50-6 Amidon Jernkerne, og består hver af 1 tråde 0,5 mm. på 13 vindinger. Opbygning af transformatorerne T2 og T3 kan vi se på figur 4. Transformatorerne er opbygget ens og består af 6 Amidon ferritringe FT Figur 4. Samling af transformator T2 og T3 Figur 2. Komponentplaceringstegningen OZ November

4 Figur 3. Printudlægget. Printets størrelse er 85 gange 170 mm. Bemærk at printet er vist spejlvendt. Der er 3 ringe på hver sit messingrør. Disse rør kan nemt laves af f.eks. et stykke teleskopantenne fra en transistorradio, hvor kromet er slebet af med sandpapir for at reducere HF tab, eller skærmen fra et stykke stift koaksialkabel. Der tilskæres to endestykker af enkeltsidet printplade hvori der bores to huller i hver. I det ene endestykke skæres kobberbelægningen igennem. Rørene stikkes igennem de to stykker enkeltsidet print, og loddes til endestykket. Fidusen er nu at de to rør indgår som een af de to primærvindinger. Enderne af vindingen ligger i endestykke B på hver af de to kobberbelægninger. For at opnå to vindinger, forlænges røret ved at lodde en isoleret tråd på kobberbelægningen og stikke den igennem det modsatte rør. Den isolerede tråd til de tre sekundærvindinger, trækkes igennem rørene således at de stikker ud af rørene modsat primærviklingens ender. Endestykke A benyttes kun som midtpunkt i T3, hvor det lægges til +12V. Som det kan anes på foto 1, laves der udskæringer i kobberet på 568 OZ November 2008

5 printpladens overside, således at man kan fastlodde endestykke A og B til printpladen uden at der opstår kortslutning til stelplanet og imellem viklingerne på endestykke B. Tr24,Tr25 og Tr26 bliver varme, så de skal skrues på en aluminiumsvinkel der så igen kan skrues fast på metalkabinettet hvori konstruktionen indbygges eller en anden køleplade. Transistorerne skal isoleres fra aluminiumsvinklen med en isoleringsskive og isoleringsplade ellers kortsluttes drainen til stel. Dioderne D21,D22,D23 og D24 er placeret på printet, så disse opnår termisk kontakt med aluminiumsvinklen, se foto 1. Test af printpladen Inden strømforsyningen tilsluttes, så undersøg om der er kortslutninger eller dårlige lodninger på printpladen med et ohmmeter, og tjek en ekstra gang at L21,L22, T2 og T3 er viklet og forbundet korrekt. Drej Pot22, Pot23 mod stel og Pot 21 mod plus, inden der sættes spænding på. Sæt 12 volts spændingen på igennem et amperemeter, og strømforbruget skal ligge omkring 35 ma. Når der lægges stel på PTT vil der løbe ca. 100 ma. Indskyd nu amperemeteret imellem de to punkter benævnt "Amp. Måling" på diagrammet og læg stel på PTT, så vil der her løbe ca. 50 ma. Nu skal forspændingen til Tr24,Tr25 og Tr26 indstilles. Først indstilles Pot.21 indtil strømmen er steget til 350 ma. Herefter indstilles Pot 22 til strømmen er på 500 ma, og herefter på Pot 23 til der i alt løber 650 ma. Så er PA trinnet driftsklar og der sættes et Wattmeter med dummyload i antennebøsningen og SDR - Senderens 7mW tilsluttes indgangen. Aktiver PTT tasten og med f.eks. den 1 khz tone aktiveret i SDR-senderprogrammet, skal PA outputtet ligge omkring 15 W med et samlet strømforbrug på omkring 3,2 A. Se IM3 resultatet af to-tone testen på figur 5. Vil man finjustere på intermodulationsundertrykkelsen, bør man først læse artiklen af OZ2ACV [6] omkring emnet. Totonegeneratoren til justeringen kan hentes på adressen: Modtageren [5] kan benyttes til at aflæse signalet på, men vær opmærksom på at signalet ikke overstyrer modtageren, for så ses der en masse falske signaler! Afsluttende bemærkninger Konstruktion er et lille overkommeligt byggeprojekt som alle kan deltage i, og det er velegnet som byggeprojekt i en lokalafdeling. En tak til Sønderborg afdelings byggehold, som har tilbudt at levere et print der er ætset og boret, hvis nogen ikke selv har mod på dette [8]. Har du i øvrigt spørgsmål, så er min adresse: kwag@webspeed.dk Litteratur og informationer [1] OZ nr. 10/2006. [2] Teknisk Temahefte 1, bilag OZ [3] OZ nr. 01/2006. [4] OZ nr. 7/ /2008 eller på: [5] OZ nr. 6/2007. [6] OZ nr. 7/2008. [7] FUNKAMATEUR nr.7/2008. Komponent indkøbsmuligheder [8] Printpladen - Sønderborg afdeling, henv. OZ1IKW Tlf eller adresse: nielskroghhansen@bbsyd.dk Vejle RC elektronik: Segor electronics: Funkamateur online-shop: Hari - Amidon kerner: OZ Tips Fotoprint Lige et tip den der gerne vil lave Fotoprint på en nem måde: Højglans fotopapir er særdeles udmærket til brug som "Film" i mangel af rigtige Film det skal blot belyses lidt længere og kvaliteten er i top. vy 73 Søren / oz6sm Fra andre blade Lyn At dømme efter "QST" er lyn og de skader, som de kan forvolde, et betydeligt bekymringsobjekt i USA. Hele 3 større artikler plus diskussioner og spørgsmål til "The Doctor is IN" er det foreløbig blevet til i indeværende år. Det kan gå grueligt galt, hvis uheldet er ude. Hvis man føler, at man "sover mere trygt" ved at jorde og træffe andre beskyttelsesforanstaltninger (fx afledere), er der oplysning og råd at hente i artiklerne. Sandsynligheden for store skader er dog meget lille, i al fald i Danmark. Og det værst tænkelige, ved direkte nedslag, kan man ikke regne med at gardere sig imod, kun begrænse skaderne. Det har jeg i øvrigt skrevet en artikel om, som vil komme i et senere nummer af "OZ" 1. Larry Scheff, W4QEJ: Lightning: Understand It or Suffer the Consequences Part 1, QST February Part 2 QST March Discussion QST June Ed Sutton Jr.KD7PEI: Obtaining Good Ground. QST August 2008 OZ8BN OZ November