100W PA z Číny třeba pro Ic-705

 

 V posledních letech se na různých zahraničních e-shopech jako je aliexpress či ebay objevil kit 100W lineárního zesilovače pro VHF pásmo 80-170MHz. Primárně je ale modul určen pro pásmo 144MHz. Za cenu kolem 1100,- Kč lze pořídit kompletní stavebnici palety zesilovače včetně ATC keramických kondenzátorů, semirigidů a tranzistoru. Tranzistor je použitý, zřejmě demontovaný ze zastaralých 900MHz GSM technologií, ale funkční. Většinou se jedná o MRF186 a pod. nebo MRF9120 jako v mém případě. Jedná se o dvojitý 26V LDMOS s maximálním výkonem 120W.

Obvod kromě vstupních a výstupních přizpůsobovacích obvodů obsahuje i jednoduchý zdroj předpětí s teplotní kompenzací termistorem, výstupní dolnofrekvenční filtr a výstupní mikropáskovou odbočnici s detektory pro měření dopředného i odraženého výkonu. 

 Modul byl pořízen za účelem sestavení malého PA, jako doplňku pro Icom IC-705 pro takové to domácí rozdávání bodů. Zbývalo tedy vymyslet a dobastlit trochu té bižuterie okolo, aby z modulu byl zesilovač :). Podotýkám, že návrh je udělán s ohledem na maximální jednoduchost a operativní konstrukci s pomocí šuplíkových zásob. Článek třeba poslouží jako inspirace pro toho, kdo by hledal podobné řešení a nebojí se pájet případně vyřezat nějaký ten závit. 

Obvod na obrázku znázorňuje jen pomocné obvody a řeší následující funkce: spínání obcházecích relátek, klíčování klidového proudu tranzistoru a jednoduchou reflektometrickou ochranu, resp. ukazatel výstupního výkonu.

Pro přepínání anténní cesty jsem použil dvě starší dusíková relátka QN 599 25 jednak z důvodu vyšší izolace a také proto, že mohu jejich cívky spojit do série a zbavit se tak potřeby další napájecí hladiny 13,5V. Tedy jedno relé přepíná vstupní část a druhé relé přepíná výstup zesilovače. Nevyužitý přepínací kontakt vstupního relé spíná +5V TX pro zdroj biasu. Toto napětí je přivedeno přímo na paletu zesilovače na původní zenerovu diodu 5V1, která sloužila jako stabilizátor biasu přímo z 26V, smd rezistory přivádějící proud do ZD nejsou osazeny. Klíčovací obvod, který spíná relátka je osazen dvěma N kanálovými mosfety BS170. Hlavním důvodem je poměrně slabý výstup PTT IC-705, který připomíná svým charakterem spíše logický výstup, něž bezpotenciálový kontakt resp. otevřený kolektor, jak tomu bývá u mnoha jiných transievrů. Tento klíčovací obvod je blokován malým tyristorem KT501, který mi zajišťuje "paměťový jev" a je spouštěn komparátorem LM358 při překročení detekovaného napětí na vazebním vedení odraženého výkonu. Hodnota kritického PSV je nastavena trimrem 2K. Jako ukazatel výstupního výkonu je použit miniaturní deprézský  mikroampérmetr a jeho plná výchylka při právě 100W je nastavena předřadníkem tvořený trimrem 68K. Je to jednoduchá pomůcka pro nastavení maximalního buzení. Konstrukce je patrná z obrázků, pomocný obvod se vešel na univerzální destičku 40x60mm, ostatní součástky jako relé, stabilizátor, filtrační kondy jsem umístil na pomocné desky kuprextitu. Celá paleta zesilovače je na měděné podložce o tloušťce 5mm, asi by stačila Cu podložka jen v oblasti tranzistoru třeba jen 40x20 mm, ale pak bych musel řešit podložení zbylé plochy desky zesilovače stejně tlustým hliníkem.  

Na závěr snad jen pár postřehů z nastavování a oživování. Zesilovač jsem mírně doladil na vstupní odraz kondenzátorem na primární straně vstupního balunu kondem 3,3p, je tam na něj pozice, ale i bez něj je malosignálový útlum odrazu -14dB, s kondem asi o 2dB lepší, ale nepatrně úzkopásmovější. Klidový proud jsem nastavil na 0,5A, jeví se mi jako dostatečné, i když v datasheetu uvádějí pro 900MHz myslím až 0,9A. Zesilovač má sám osobě zisk víc než 23dB, tedy již při buzení 0,5W dával lehce přes 100W, proto jsem na vstup zařadil 6 dB atenuátor. Na plošném spoji je na toto pamatováno, ale pozice jsou pro ne úplně běžné smd rezistory velikosti 1812. Topologie útlumu je T a vychází pro podélné rezistory 16,6Ohmů a příčný 67 Ohmů. Při vstupním buzení 2W je na vstupním a příčném rezistoru asi 0,7W, takže jsem rezistory složil z paralelní kombinace obyčejných rezistorů 0,25W. Jediný příčný jsem našel v 1812 a je jsou to paralelně 4x270R. Na vstupu 4x68R, výstupní 2x33R. Při běžném provozu jsou jen vlažné.

 Nastavení PSV ochrany jsem prováděl pro zátěž s útlumem odrazu cca -10dB přibližně PSV 2. Použil jsem pro to dvě shodné umělé zátěže a zapojil je přes T kus paralelně. Potom pro plný výkon změřil napětí na výstupu detektoru odraženého výkonu. Následně toto napětí nastavil jako prahové pro komparátor. Pro představu uvádím napětí, která jsem změřil na detektorech: při 100W a 50Ohmů zátěži detektor FWD - 4,57V na prázdno, REV - 0,21V na prázdno, při zatížení detektoru 10kOhm FWD - 4,04V, REV - 0,076V. Při 100W a zátěži 25Ohm: FWD - 4,57V, REV 1,57V na prázdno, FWD - 3,79V, REV - 1,2V do 10kOhmů. Takže poměrně slušná směrovost vzhledem k celkem malým rozměrům odbočnice. Rozhodně použitelná pro PSV ochranu.

Zesilovač obsahuje i tříobvodový low pass filtr, který jsem pro jistotu, po jeho osazení zkontroloval. 

 

 

Výsledek mě docela mile překvapil, bez zásahů je filtr v pásmu. Průchozí útlum je na 144MHz 0,2 dB (nechtělo se mi dělat novou kalibraci, měřící kabely měly útlum 0,36dB)  a S11 -29dB. Potlačení harmonických viz obrázek.

 

V běžném SSB provozu je chladič vlažný a zesilovač nevyžaduje žádný ventilátor. Myslím, že by neměl být problém i s FM provozem či digi. Účinnost se mi jeví jako slušná a vychází dle mých výpočtů asi na 65%. Odběr ze zdroje při 100W výstupního výkonu je 5,8A při 26,5V. Celkově hodnotím konstrukci palety jako zdařilou a pro toho, kdo chce a má možnost trochu bastlit, je to ideální volba s velmi dobrým poměrem cena/výkon. Také jsem nedávno narazil na verzi této palety pro pásmo UHF resp. 70cm, zrovna tak pro pásma KV, tak snad někdy příště.