ФНЧ для УМ-а

[ru0aog]

Теперь подключим к выходу УМ ТС-300 и посмотрим, что получится.

Для начала померим выход источника (IC-726S) без ФНЧ:

Общая аттенюация 60 дБ, так что выходит 60-19,72 = +40,28 dBm = 10,7 Вт.

Теперь подключает УМ ТС-300 и смотрим выход без ФНЧ:

На выходе 60-10,00 = +50 dBm = 100 Вт.
Питание УМ-а 13,42Вх9,55А.

Теперь на выход ТС-300 добавим ФНЧ:

На выходе 60-11,01 = +48,99 dBm = 79 Вт.
Питание УМ-а 13,42Вх8,38А.

Гармоники подавлены не хуже чем на -65 dBc.
Не совсем понятно, почему снизилась выходная мощность и уменьшился потребляемый ток.
Видимо входное сопротивление ФНЧ отличается от сопротивления нагрузки.

Из элементов ФНЧ больше всего греются кольца, потом средний конденсатор, потом контурные конденсаторы.
Входной и выходной конденсаторы холодные.

[ru0aog]

Всё же мне стало интересно: какую нагрузку видит УМ, когда работает на ФНЧ?

Померил вход ФНЧ при помощи наноВНА (выход ФНЧ естественно нагружен на эквивалент).
Замеры сделал в трёх точках:
- 3,657 МГц середина диапазона, КСВ = 1,3
- 3,798 МГц частота среза ФНЧ, КСВ = 2,9
- 4,100 МГц в полосе подавления, КСВ = 21,5

На графиках импеданса можно видеть, что максимум активного сопротивления (зелёный) приходится как раз на частоту среза ФНЧ.
В полосе подавления активное сопротивление стремится к нулю.

В полосе пропускания активное сопротивление колеблется от 40 до 120 Ом (на срезе), реактивное от 0 до -60 Ом (на срезе).
Что в целом даёт КСВ на диапазоне 80 м не более 3,0

По уровню КСВ не более 1,5 получился диапазон от 3,500 до 3,686 МГц

На частоте измерения 3,650 МГц реактивность ФНЧ близка к нулю, активное сопротивление около 60 Ом (63-j1,8 Ом).

[ru0aog]

ФНЧ на 40 метров получился похуже.
Расчёт

Конструктив такой же

После подстройки вышло так

Общая АЧХ

Крутизна спада меньше, т.к. нет второго контура. Он не получился из-за сильного затухания в полосе, если установить конденсатор.

В полосе

Подавление

[ru0aog]

Погонял этот фильтр (40м) на мощности 30 Вт.
Через три минуты непрерывной несущей существенно нагрелись (в порядке убывания): первое кольцо, средний конденсатор, первый конденсатор, контурный конденсатор.
Витки кольца прижигают палец, градусов до 70 нагрелись точно.

На 50 ваттах - то же самое, за минуту непрерывной несущей.

100 Вт - 20 сек.

[ru0aog]

Далее.
На частоте 7,050 МГц фильтр подавляет гармоники не хуже чем на -65 dBc
Мощность 60-10,44 = +49.56 dBm = 90 Ватт

Если передавать на 80 метрах с подключенным 40-метровым фильтром, то вторая гармоника совсем не обрежется (но за счёт балансировки плеч двухтактного усилителя подавление чётной гармоники удовлетворительное -39 dBc), зато срежется 3-я гармоника и все последующие.

Фильтр при этом на мощности 78 Вт почти не греется.

Вопрос - до какой степени следует давить гармоники?
Так как получая чистый сигнал я много рассеиваю на фильтре и перегреваю его.

P.S.
Читаю
Приложение № 2
к решению Государственной комиссии по радиочастотам от 29.11.2021 № 21-60-01
Там фигурирует -50 dBc. Блин...

[ru0aog]

Шибко ядрёный был фильтр.
Не надо на -65 дБ давить гармоники. Попроще что-то попробовать.
И с меньшими потерями в полосе
Например так

[ru0aog]

Что-то не выходит у меня кольца мотать.
Пока кольцо намотано и висит на клеммах LCR-метра - индуктивность совпадает.
Как только монтирую на плату - индуктивность увеличивается...

В общем, получил вот такую схему

Точка подавления - на третьей гармонике.
Потери в полосе -0,18 дБ

Гармоник нет.
На 100 ваттах фильтр слегка тёплый

[ru0aog]

Почему грелся ФНЧ?
Я использую вот этот калькулятор dBm

С усилителя выходит:
- основной тон +50 dBm (100 Вт),
- 2-я гармоника +18 dBm (0,06 Вт),
- 3-я гармоника +40 dBm (10 Вт),
- 4-я гармоника +10 dBm (0,01 Вт),
- 5-я гармоника +33 dBm (2 Вт).
далее нет смысла рассматривать.
В сумме 100+10+2 = 112 Вт.

После фильтра:
- основной тон +49 dBm (80 Вт),
- 2,3-я и далее гармоники -17 dBm (0,00002 Вт).

По меркам ПДФ затухание в 1 дБ - небольшая величина,
но разница между +50dBm и +49dBm составляет 20 Ватт, плюс сюда добавляются гармоники (12 ватт).
Кольца с трудом рассеивают 32 ватта и быстро нагреваются.

Переделанный фильтр имеет меньшее затухание в полосе (порядка 0,1 дБ).
Разница +50dBm и +49,9dBm = 2,3 Ватта.
12+2,3 = 15 Ватт рассеять уже легче.

Кардинальным решением было бы уменьшить мощность третьей гармоники усилителя.
Но я не могу найти такой режим - ни смещение, ни уровень мощности почти не влияют на относительный уровень третьей гармоники. Она так и остаётся примерно на 10 дБ ниже основного тона.
Видимо транзисторы MRF247 не предназначены для линейного усиления сигналов.

[ru0aog]

Теперь вопрос по реактивной мощности, выделяемой на элементах ФНЧ.
FilterSolutions как-то это может посчитать?

Самый мелкий КСО-1 может рассеять 5 Вар реактивной мощности,
КСО-2 - 10 Вар,
КСО-5 - 20 Вар.
Остальные КСО идут уже с лепестковыми выводами.

СГМ-1,2 - 5 Вар,
СГМ-3 - 10 Вар,
СГМ-4 - 20 Вар.

Забавно, что КТ имеют бОльшую реактивную мощность