КВ УМ 100w с контроллером и ФНЧ для малосигнальных ТРХ

[R9OFG]

Лето заканчивается к паяльнку потянуло!

Собрал схему питания усилителя и приготовил питающий кабель 2,5кв с предохранителем на 25А

На выходе U2 получаем требуемые ~5v

Далее подал на +5v на затвор Q2, который в свою очередь управляет мощным IRF4905, и на стоке этого транзистора получаем напряжение питания усилителя

Все ок!

[R9OFG]

Собрал схему PTT, датчика тока и напряжения на INA226, датчика температуры на LM75AD

Датчик температуры располагается на нижней стороне печатной платы, и будет через тепло проводящую резинку контактировать с радиатором охлаждения транзисторов, таким образом будем измерять температуру радиатора и при достижении установленного значения температуры, будет автоматически включаться вентилятор охлаждения

Проверяем, подаем питание, и ставим перемычку, красная на фото ниже

в схеме реализовано два вида включения PTT, либо замыкаем на землю перемычку J5, либо подаем +5…12v на второй пин разъема J6, если все верно собрано, то получаем контрольные напряжения +13,8v PTT и +9v в точках отмеченных желтым на фото выше.

У меня все ок!

[R9OFG]

На очереди схема цифрового аттенюатора на PE4302

микросхему PE4302 сдул феном с модуля который брал на алике для экспериментов, и запаял опять же феном, паяльником не подлезть

с обратной стороны печатной платы продумано контактное отверстие с “землей”, для пайки “земляной” площадки PE4302, после пайки с верхней стороны, в контактное отверстие добавил немного паяльной пасты и прогрел феном

Для проверки пайки цифрового аттенюатора и его обвязки, поступил следующим образом, подпаял питание +3,3v с внешнего источника на конденсатор C9, выход с генератора осы подал на первый вывод перемычки J4, а вход осы подключил ко второму выводу перемычки J4. Можно обойтись и без цифрового аттенюатора, просто замкнув перемычку J4, но тогда не будут доступны функции регулировки входного уровня на усилитель и соответственно регулировки выходной мощности

Проверять работу цифрового аттенюатора решил следующим образом, буду поочередно подавать +3,3v на точки V1/V2/V3/V4/V5 и V6 (см. картинку выше), подаем питание и наблюдаем уровень внутреннего затухания аттенюатора, в районе -1,3dB

завал затухания выше по частоте вызван длинными проводами от платы до разъемов SMA.

Теперь подадим +3,3v на точку V1 перемычкой, согласно даташиту на PE4302, должны получить увеличение затухания на -0,5dB

Так и есть!

Теперь по очереди проверим остальные ступени, подав перемычкой +3.3v на точки от V2 до V6, при +3.3v на точке V2 должны получить дополнительное затухание -1dB, на точке V3 -2dB, на точке V4 -4dB, на точке V5 -8dB, на точке V6 -16dB. Важно!!! Неиспользуемые точки при тесте лучше “притянуть” к “земле”, иначе на какой то точке в микросхеме может остаться положительный потенциал и значение затухания будет отличаться. Если результат теста отличается, надо смотреть где непропай, либо “сопелька”.

У меня все ок!

Далее буду собирать схемы обвязки модуля STM32, коммутации входа/выхода усилителя, коммутации диапазонных ДПФ и собственно сам ДПФ с датчиком КСВ.

[R9OFG]

Собрал обвязку модуля STM32, коммутацию ФНЧ, и один ФНЧ на диапазоны 17-10m, приготовил тестовый пульт с дисплеем и кнопками, все жгутики в экранах, как говорится по всем правилам!

Подключил все это дело, подал питание и… все завелось! При включении проводится самодиагностика, на датчики напряжения, тока потребления и температуры система не заругалась, значит все датчики на шине i2c определились успешно.

Проверил управление с трансивера, в плане переключения/определения диапазонов и включения передачи, входное реле щелкает, и реле распаянного ФНЧ срабатывает когда надо! Проверил контроль напряжения, снизил питание до 8v, система защиты отработала

также и при превышении заданного значения питания защита срабатывает. За одно проверил работу датчика температуры, подогрел феном немного

Можно дальше распаивать компоненты остальных ФНЧ и датчика КСВ, после чего проверю работу ФНЧ.

[R9OFG]

Собрал схемы всех пяти ФНЧ и датчика КСВ

Не обошлось без косячка, но незначительного, забыл развести на плате одну дорожку между R70 и C69, надеюсь это будет единственный косяк! Лечится простой перемычкой, обведена красным на картинке ниже

резисторов на 50 ом не нашел, запаял “бутербродом” по два номиналом 100 ом, на картинке обведены желтым.

В датчике КСВ используется Tandem Match, схема датчика КСВ взята из конструкции тюнера ATU-100 от Давида N7DDC, Tandem Match собрал и проверил так же как и при изготовлении тюнера

Вот как все теперь выглядит

Для проверки коммутации и ФНЧ собрал вот такой стенд, выход с цифрового аттенюатора завел на вход ФНЧ куском кабеля RG174

[R9OFG]

Результаты измерений работы ФНЧ, 160м

80м

40м

30-20м

17-10м

Все работает!

Далее начинается самое интересное, на очереди сборка входного каскада усилителя.

[ru0aog]

Посмотрел я тут на графики ФНЧ...
Там точно -2 дБ затухания в полосе?
Как-то многовато, не?
Фильтры не будут греться на полном газу?
Например +50 dBm = 100 Вт.
А минус 2 дБ это +48 dBm, что уже 63 Ватта.
Куда денутся 37 ватт?

[R9OFG]

ru0aog, там же на входе цифровой аттенюатор с собственным затуханием примерно -1,3dB, плюс отрезок кабеля от входа к фнч.

[R9OFG]

Приступим к настройке усилителя, начнем со снятия характеристик и настройки оконечного каскада на паре RD100HHF1, вот его схема

Вторичная обмотка трансформатора TR3, 4 витка, намотана проводом МГТФ во фторопластовой изоляции сечением 1 мм

Виток для обратной отрицательной связи ООС, намотан тем же проводом, резисторы ООС пока поставил советские МЛТ-2 номиналом по 330 ом

Измерения будем проводить следующим образом, отключим первичную обмотку трансформатора TR2 от схемы и подключим к ней вход прибора OSA 103 Mini, выход вторичной обмотки выходного трансформатора отключим от ФНЧ и подключим сразу на эквивалент нагрузки 50 ом, вот такой стенд получился

После OSL калибровки, тем же кабелем подключаем вход осы к первичной обмотке трансформатора TR2. Подаем питание на усилитель, включаем PTT и выставляем подстроечными резисторами R29 и R40 токи покая на RD100HHF1 по 0.5А на каждый, измеряем входной импеданс анализируемого каскада

Смотрим, КСВ (зеленый) в районе 3, входной импеданс (желтый) до 90 ом и реактивная составляющая (оранжевый) на низах до 73 ом. Все плохо! Разберем, по графикам видно, что на низах не хватает индуктивности входного трансформатора TR2, и не хватает глубины ООС.

Переделал трансформатор, намотал 3 витка первички и 2 витка вторички, номиналы резисторов ООС снизил до 100 ом, смотрим, что получилось

Вот, уже красивее, КСВ меньше двух и входной импеданс снизился, посмотрим АЧХ

Вот тоже красиво! В данном случае пытаемся привести входной импеданс близкий к 50 ом и получить как можно ровную АЧХ в диапазоне от 1 до 30 МГц, далее поднимем токи до 1А на каждый RD100HHF1 и посмотрим, что изменится

Видим, что входной импеданс на низах уже 62 ом и КСВ по всему диапазону не более двух, реактивная составляющая в районе нуля, это хорошо!

Надо подумать еще как выровнять графики, чтобы получить более равномерные характеристики во всем необходимом диапазоне. Теперь уже можно подать на первичку TR2 1-3 ватта и посмотреть, при каком входном уровне получим желаемые 100 ватт.

Пока идем в правильном направлении!

P.S> Станислав, спасибо за подсказки!

[R9OFG]

входной импеданс (желтый) до 90 ом

поправочка - не входной импеданс, а активная составляющая...