Jednoduchý PA malého výkonu pro pásmo 70 cm, část druhá - návrh

Úvod k druhé části

V první části jsem popsal myšlenkové úvahy a postup při návrhu jednoduchého PA pro pásmo 70 cm. Nemám mnoho zkušeností s návrhem výkonových zesilovačů s polovodiči LDMOS. V prvním návrhu jsem proto udělal mnoho kompromisů:
- volil jsem nejlacinější polovodič na trhu, který se hromadně vyrábí a je dostupný (toto platí také pro zde popsanou konstrukci)
- volil jsem nepříliš zkrácená přizpůsobovací vedení s nízkou impedancí
- volil jsem konstrukci "do plechového boxu" (toto platí také pro tuto konstrukci)
- volil jsem poměrně rozměrnou desku PCB, původní rozměr byl 160 x 100 mm, tato konstrukce měla cíl 100 x 50 mm, skutečnost 93 x 40 mm

Přizpůsobovací vedení

Přizpůsobovací vedení jsem zkrátil. Toho jsem docílil jednak volbou vyšší vlnové impedance (úvahy nad Smith. diagramem) a jednak volbou vyšších hodnot kapacit, které vedení zkracují. Řešení je patrné ze Smithových diagramů pro vstupní a výstupní obvod:
 

Vstupní obvod	Výstupní obvod

Způsob ladění, tj. změnou hodnoty kapacity CL in nebo CL out, změnou její polohy na vedení a dolaďování malou kapacitou na druhém konci vedení, stejně tak, jako použití kondenzátorů s vysokým Q (ATC) zůstalo zachováno. S ohledem na nulové zkušenosti s návrhem podobných obvodů jsem je volil poměrně dost zkrácené a hodnoty kapacit CL in a CL out musí být tedy vyšší, než v předchozím případě.

Deska PCB

Deska je z běžného oboustranného kuprextitu FR4. Zemnící plochy jsou spojené jednak obvodem krabičky, v místech pájených součástek, které jsou jedním vývodem uzemněné (např. Zenerova dioda) a v místech drátěných dvojitých propojek (používám tvar U, který je prostrčený skrz dvě díry, výhodou je, že nevypadne před zapájením). Propojky U jsou hlavně v blízkosti kapacit CL in, CL out a blokovacích kapacit.

Na obrázku desky jsou označena vstupní a výstupní vedení a jejich vlnová impedance. V takto vyrobené desce bychom museli, jako v předchozí verzi vyříznout díru na aktivní prvek lupenkovou pilkou:

Dělení desky

Desku lze samozřejmě vyrobit tak, že vyrobíme zvlášť desku pro vstupní a výstupní obvod. Při výrobě samostatných desek vystačíme se stříháním a s jednoduchou úpravou pilníkem. Dělicí řezy desky jsou vedené takto:

Osazení desek vstupního a výstupního obvodu

Konstrukční poznámky

1. PA je v plechové ohrádce, která je po celém obvodě. Toto je extrémně důležité, pokud použijete polovodič s vysokým výkonovým ziskem a PCB desku bez dlouhých řad prokovených otvorů.

2. Vstupní a výstupní obvod je dělený. Dělicí rovina probíhá kolem aktivního prvku tak, aby na každé desce byl jeden ze dvou upevňovacích šroubů. Toto je extrémně důležité, pokud aktivní prvek nemontujete na měděný mezikus, ale přímo na leštěný Al chladič. Podložka mezi PCB a chladičem reprezentuje indukčnost, která vytváří zápornou zpětnou vazbu. Snižuje se tím zisk zesilovače, ale pouze nepatrně. Použitý polovodič je určený původně pro pásmo 900 MHz, výkonový zisk je na pásmu 432 MHz dostatečný a malá zpětná vazba neškodí.

3. Blokovací keramické kondenzátory jsou SMD, velikost 1208 (nebo 0805).

4. Kondenzátory, které zkracují vstupní a výstupní vedení jsou ATC, typ ATC 100B, ATC 600S, ATC 700B - viz schéma (stejné, jako v předchozí verzi).

5. Zenerova dioda je 1.4 W, napětí 5.1 V.

6. Tlumivka Tl.1 pro bias aktivního prvku je navinuta z drátu o průměru 0.28 mm na průměr 3 mm. Drát má délku jedné čtvrtiny vlnové délky, tedy asi 15 cm.
7. Indukčnost pro napájení aktivního prvku je navinuta drátem o průměru 1.6 mm, tvoří ji 3 závity na průměru 8 mm.

Schéma

Schéma verze 2 je uvedené zde. Od verze 1 se liší pouze v některých hodnotách ladicích kapacit. Platí však pro konstrukci desky verze 2:

Ve třetí části bude uvedena fotografie, zkušenosti z nastavení, naměřené výsledky a zkušenosti z provozování.

konec druhé části