Výstupní dolní propust pro PA 144MHz
Minulý rok se mi dostaly do ruky tranzistory MRF150, s nimiž jsem se rozhodl postavit nový PA o výkonu cca 200W. PA se skládá ze dvou koncových stupňů s uvedenými tranzistory které jsou sloučeny pomocí Wilkinsnových členů. Bez Filtru na výstupu dosahovalo potlačení harmonických kmitočtů na 288MHz cca -40dB a na 432 pouhých cca -35dB. Bylo tedy nutno udělat rázné opatření pro potlačení těchto produktů aby byly splněny povolovací podmínky. Svým oblíbeným programem NAF jsem spočítal DP, která by měla nežádoucí produkty odstranit.
Zapojení filtru:
DP - Čebišev, F1 = 150MHz, F2 = 288MHz, A1 = 0,1dB, A2 = 39dB
Rozhodl jsem se pro variantu 1, protože se mi zdálo snadnější vyrobit 3 přesné kondenzátory. Cívky tak malých hodnot se měří mnohem obtížněji. I konstrukčně mi varianta 1 vycházela lépe.
Vypočítaná charakteristika filtru: (QL = 100, QC = 500)
Z vypočítané charakteristiky je zřejmé, že by tento filtr měl bohatě splňovat naše požadavky. Ovšem na filtr máme nejen požadavek na útlum v nepropustném pásmu ale také na minimální útlum v propustném pásmu a s tím související požadavek na minimální výkonové ztráty v tomto filtru. Další kritický požadavek je na minimální odraz propusti na vstupu. Minimálních ztrát dosáhneme co nejvyšší jakostí použitých prvků. Vysoké požadavky jsou kladeny zejména na kondenzátory, na nichž je při výkonu okolo 200W efektivní VF napětí přes 100V. Běžné kondenzátory při takovém napětí okamžitě shoří. Proto jsem kondenzátory vyrobil z oboustranně plátovaného Duroidu tlušťky 0,5 mm. Takový kondenzátor bez problémů splňuje požadavky na něj kladené. Nejprve jsem změřil kapacitu většího kusu Duroidu. Z rozměrů desky vypočítáme kapacitu/cm2 a spočítáme potřebnou velikost desky pro uvedené kapacity. Prostřední kapacita tvoří navíc stínící přepážku mezi jednotlivými cívkami. Výsledné mechanické provedení je dobře vidět z fotografií.
Rozměry dutin jsou 40x40x40mm. Krajní kondenzátory mají rozměr 25x19mm, prostřední 30x30mm. Kondenzátory jsou vyrobené z Duroidu tloušťky 0,5mm. Cívky mají 2z CuAg 1,5mm na průměru 15mm. Kondenzátory je třeba doškrábat přesně na požadovanou kapacitu. Potom stačí roztáhnout či stlačit závity a tím nastavit požadovanou charakteristiku filtru.
Celkový pohled na propust:
Střední kondenzátor:
Střední kondenzátor z druhé strany:
Vstupní kondenzátor:
Po vyrobení propusti a jejím předběžném nastavení mi ji kamarád změřil na profesionálním pracovišti. Bohužel se ukázalo, že byl v této chvíli mezní kmitočet propusti nastaven příliš nízko. Z fotografií je ale vidět, že změřená charakteristika dobře koresponduje s vypočítanou jen je posunutá cca o 10MHz níž, než jsem zamýšlel. Proto je naměřený útlum 144MHz asi 0,25dB. Později jsem přeladil propust o těchto 10MHz výš roztažením závitů cívek a útlum na pracovním kmitočtu se snížil na cca 0,1dB což považuji za ucházející výsledek.
Měření do 500MHz:
Měření zlomu propustné charakteristiky:
Mereni do 4HGz:
Po přidání popisované DP je kmitočet 288MHz potlačen o cca 65dB a kmitočet 432MHz je na hranici viditelnosti na mém Spektrálním analyzátoru tedy potlačení přes cca 75-80dB. To je výsledek, který mě zcela uspokojil.
Po letech se mi podařilo změřit a nastavit kompletní charakteristiky DP vektorovým analyzátorem. Kritické je nastavení propusti na optimální vstupní odraz. Na počátku byla hodnota vstupního odrazu byla zcela nevyhovující okolo -14dB. Po doladění pomocí VNA které mi trvalo asi 10 minut jsem dosáhl hodnoty přes -30db. Je naprosto nutné propust nastavit na minimální odraz. Pokud není propust správně nastavená může dojít k nesprávné funkci PA, vzniku spletrů nebo i zakmitávání PA. Jistě nemusím nikomu říkat co takové vlivy dokážou udělat s výstupním signálem z našeho zařízení. Správný postup nastavení je takový, že nejprve nastavíme propust přibližně na propustnou charakteristiku a pak provedeme jemné nastavení na minimální odraz na vstupu. Toto nastavení je velmi ostré. Je to vidět i ze změřené charakteristiky propusti. Optimální je pro toto měření použít vektorový analyzátor. Kdo ho nemá může použít např MFJčko nebo i PSV metr zařazený mezi PA a propust.
Měřeni vektorovým analyzátorem VNWA:
