Class-E mit 1. oder 2. Oberwelle

OP #7089293
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Nach einigen weiteren Messungen und Experimenten mit einer kleinen (1W) 
Class-E Endstufe für 40MHz, kam mir die Idee, statt fo die Oberwelle 2fo 
oder 3fo zu verwenden.
Folgende Überlegungen liegen dem zugrunde:

1) Standard-MosFets wie MMBF170 sind so mit Ach und Krach bis 40MHz zu 
benutzen. IRF510 nur bis wesentlich darunter.

2) Je nach Gate-Vorspannung ergeben sich sehr hohe Anteile bei 2fo, 3fo, 
...

3) Durch die Eingangs- und Ausgangskapazitäten sind die Verluste bei 
40MHz schon beachtlich.

Hat jemand schon einmal die Idee verfolgt, den Schalttransistor 
tatsächlich nur mit fo/2 (hier 20MHz) oder fo/3 (13,3MHz) laufen zu 
lassen und dann mit einem Bandpass fo heraus zu filtern? Dadurch 
reduzieren sich die Schaltverluste und das könnte daher insgesamt 
lohnenswert sein. Da ich eh einen Si5351 als Generator benutze, ist es 
mir eigentlich egal, ob ich fo, fo/2 oder fo/3 erzeuge ...
#7089328
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Randy B. schrieb:
> Hat jemand schon einmal die Idee verfolgt, den Schalttransistor
> tatsächlich nur mit fo/2 (hier 20MHz) oder fo/3 (13,3MHz) laufen zu
> lassen und dann mit einem Bandpass fo heraus zu filtern?
Ja, ich habe mal einen 2-stufigen UKW mini-Sender gebaut mit 
frequenz-Verdreifachung. Hauptgrund war die Entkopplung des 
unstabilisierten Oszillators von der Antenne. Zum Einsatz kam das, was 
gerade vorhanden war, in diesem Falle 2 Stück BC109. Die 
Ausgangsleistung im Antennenkreis reichte aus um ein kleines 
Glühbirnchen aus der el. Eisenbahn zum Glimmen zu bringen. Das müßte so 
etwa 1968 gewesen sein.
OP #7089344
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Der Hintergrund der Frage ist eigentlich die Beobachtung, dass dies bei 
einigen Designs rund um den Si5351 nicht genutzt wird: etwa beim 
QCX/QRP-Labs. Da der Si5351 ja drei Ausgänge hat (und 2 PLLs), kann man 
2 Frequenzen völlig unabhängig von von einander erzeugen, also für den 
RX und den TX. Wird aber auch dort nicht gemacht, obwohl schon 
desöfteren darauf hingewiesen wird, dass im 17m-Band die BS170 so an 
ihre Grenze kommen.

Vielleicht ist diese Idee einfach heute nur nonsense ...

Wie gesagt: hier spricht ein HF-Noob
#7089547
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Randy B. schrieb:
> Hat jemand schon einmal die Idee verfolgt, den Schalttransistor
> tatsächlich nur mit fo/2 (hier 20MHz) oder fo/3 (13,3MHz) laufen zu
> lassen und dann mit einem Bandpass fo heraus zu filtern?

Ketten von Verdopplern und Verdreifachern waren zu Röhrenzeiten üblich 
um von Quarzfrequenzen um 6 MHz auf VHF (108MHz) zu kommen.  Jede Stufe 
erzeugte natürlich auch mehr Leistung, bis zum letzten Verdreifacher aus 
2x QB3/300.
Vorteil dieses Vorgehens ist, dass am Eingang und am Ausgang der Stufen 
unterschiedliche Frequenzen anliegen, und es deshalb praktisch keine 
Schwingneigung gibt.
Verdoppler baut man zweckmäßig mit zwei Transistoren (oder Röhren), 
deren Eingänge man im Gegentakt ansteuert und die Ausgänge parallel 
schaltet.

Um Oberwellen zu erzeugen würde ich aber bipolaren Transistoren den 
Vorzug vor FETs mit ihren langen Steuerkennlinien geben.
Gast #7089731
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Axel R. schrieb:
> Class-E ist aber schon noch bissl was anderes, als ne klassische
> Verdeifacherstufe. Oder bringe ich hier etwas durcheinander?

Nein da liegst du richtig. Das hindert die unverbesserlichen 
Röhrennostalgiker aber nicht, mit ihren an dieser Stelle ziemlich 
unpassenden Geschchten aus der guten alten Zeit um die Ecke zu kommen.

Die Grundzüge von Class-E wurden von N. Sokal 1975 in den IEEE 
Transactions veröffentlicht:
"Class E-A new class of high-efficiency tuned single-ended switching 
power amplifiers"

Ein neuerer Grundlagen Artikel von Sokal im QEX Magazin 2001 hier 
angehängt als pdf.
Moderator Persönliche Seite #7089767
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Axel R. schrieb:
> Class-E ist aber schon noch bissl was anderes, als ne klassische
> Verdeifacherstufe

Vielleicht haben ja einige Leute dabei an die Einsteiger-Klasse der 
Afu-Genehmigung gedacht. ;-)

@TE: probier's doch einfach mal aus. µSDX ist Opensource, die Hardware 
ist preiswert zu bekommen, und das mit ein paar Drähten zurecht zu 
fummeln, sollte doch nicht das große Problem sein, oder?

Wenn ich das richtig deute, benutzt uSDX auch CLK0/1 zum Ansteuern des 
Rx und CLK2 zum Ansteuern des Tx. Damit sollte deine Idee doch sogar 
komplett in Software realisierbar sein - das Ausgangsfilter des Tx 
sollte ja mit seiner Resonanz erhalten bleiben. Kann sein, dass man an 
dessen Bauteilen aufgrund der anderen Schaltfrequenz noch ein wenig 
"herumschrauben" muss, bspw. am C, der direkt von Drain nach GND geht.
Moderator Persönliche Seite #7090095
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Markus W. schrieb:
> Dann braucht er aber einen Bandpass am TX-Ausgang!

Hmm, naja, wenn ich mir die Grundlagen zu Klasse E ansehe, 
beispielsweise hier auf Seite 26:

http://rfic.eecs.berkeley.edu/~niknejad/ee242/pdf/eecs242_class_EF_PAs.pdf

Dann hängt die erzielbare gute Effizienz davon ab, dass Klasse E ein 
zero voltage switching macht. Damit verbietet es sich, den Schalter 
langsamer zu betreiben als die gewünschte Ausgangsfrequenz.

Bleibt also am Ende nur, brauchbarere Transistoren zu benutzen.
Gast #7090105
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Jörg W. schrieb:
> Dann hängt die erzielbare gute Effizienz davon ab, dass Klasse E ein
> zero voltage switching macht. Damit verbietet es sich, den Schalter
> langsamer zu betreiben als die gewünschte Ausgangsfrequenz.

So lese ich das auch aus den diversen Papieren zu class-e.
Der eigentliche Grund für class-e, der gute Wirkungsgrad, ist nur auf 
der Grundwelle zu erreichen.
Gast #7090182
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A-Freak schrieb:
> Hmmm, also auf F*2 geht Klasse E sicher nicht, aber auf F*3 könnte man
> das vermutlich schon abtimmen daß es wieder einen Nulldurchgang gibt

Kann man, aber die Leistungsausbeute bei 3f ist gering. Und viel 
Leistung bei gutem Wirkungsgrad zu erzeugen ist doch der Sinn einer 
Class-E PA.
Gast #7091395
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