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Forum: HF, Funk und Felder HF-Ausgangsleistung - Verständnisfrage


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Autor: Bernd E. (niro)
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Hallo Leute,
ich experimentiere zur Zeit etwas mit HF und will mir gerne einen Sender 
für 27MHz bauen.
Maximal sind hier wohl 100mW ERP zugelassen.

Wenn ich jetzt eine HF-Endstufe habe, an der ein Ausgangswiderstand von 
50Ohm hängt, sollte ich doch dann wenn alles richtig eingestellt ist,
laut der Tabelle im Anhang ungefähr 6,3Vss messen (Trägersignal Sinus).
Habe ich das so richtig verstanden?

Wenn ich jetzt eine Antenne mit 50Ohm Impedanz (bei 27MHz) anschließe, 
sollte die doch dann auch nicht mehr als die 100mW ungerichtet 
abstrahlen, da ihr Wirkungsgrad ja nie 100% ist.
Ist der Gedanke korrekt?

...und nun das Verwirrendste (für mich):

Für die Endstufe habe ich mir einen BFQ790 besorgt, der laut Datenblatt 
bei 150Mhz und 3V Uce über 30dB liefert.
Wie soll denn das gehen, wenn nach der Tabelle im Anhang 30dB 20Vss an 
50Ohm entsprechen?

In eine Application Note dazu ist eine Verstärkerschaltung für 500mW 
(27dBm) die mit 5V läuft (das wären 14Vss am Ausgang)...

Irgendwo habe ich da ja wohl einen Denkfehler...??!!

: Verschoben durch Moderator
Autor: Rübezahl (Gast)
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Der Transistor kann 30dB schaffen, wenn entweder die Versorgungsspannung 
hoch genug ist (zul. Bereich beachten), oder das Steuersignal klein 
genug ist.

Autor: Mikrowilli (Gast)
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Dein Denkfehler liegt darin begründet, daß zwar die Ausgangsimpedanz der 
Gesamtschaltung 50 Ohm beträgt, der Transistor selbst aber eine 
wesentlich niedrigere Impedanz sieht (bedingt durch die transformierende 
Wirkung von L3, C3 und C4. Er liefert die Leistung also mit niedrigerer 
Spannung und dafür höherem Strom; durch die Transformation ist am 
Schaltungsausgang dann die Spannung höher und dafür der Strom kleiner.

Das Prinzip entspricht vom Grundsatz her dem des aus der NF-Technik 
bekannten Übertragers, der in Abhängigkeit vom Verhältnis der 
Windungszahlen auf Primär- und Sekundärwicklung ja auch eine 
Impedanztransformation bewirkt.

Autor: ArnoR (Gast)
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Bernd E. schrieb:
> Irgendwo habe ich da ja wohl einen Denkfehler...??!!

Ja, du setzt einfach die Leistungsverstärkung des Transistors 30dB mit 
einem Pegel von 30dBm gleich.

Autor: Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Bernd E. schrieb:

> Wenn ich jetzt eine HF-Endstufe habe, an der ein Ausgangswiderstand von
> 50Ohm hängt, sollte ich doch dann wenn alles richtig eingestellt ist,
> laut der Tabelle im Anhang ungefähr 6,3Vss messen (Trägersignal Sinus).
> Habe ich das so richtig verstanden?

Ja.

> Wenn ich jetzt eine Antenne mit 50Ohm Impedanz (bei 27MHz) anschließe,
> sollte die doch dann auch nicht mehr als die 100mW ungerichtet
> abstrahlen, da ihr Wirkungsgrad ja nie 100% ist.

Jein.

Die Allgemeinzuteilung gestattet 100 mW ERP. Das sind 100 mW HF an 
einem Dipol.

Wenn du eine Antenne hast, die stärker bündelt als ein Dipol 
(Richtantenne), dann wird der ERP-Wert bei den gleichen 100 mW 
HF-Leistung höher; du verlässt den laut Allgemeinzuteilung zugelassenen 
Rahmen (bzw. musst die Steuerleistung reduzieren).

Wenn du wiederum eine Antenne hast, die weniger als ein Dipol bündelt, 
dann könntest du etwas mehr HF-Leistung auf die Antenne geben und 
bleibst immer noch im zulässigen Bereich.

> Für die Endstufe habe ich mir einen BFQ790 besorgt, der laut Datenblatt
> bei 150Mhz und 3V Uce über 30dB liefert.

Du verwechselst hier (Leistungs-)Verstärkung mit (absoluter) Leistung.

Ja, das Ding kann 30 dB verstärken, d.h. für deine 100 mW bräuchtest du 
nur 0,1 mW am Eingang.

Die maximale Ausgangseistung, die für den Betrieb als Endstufe empfohlen 
wird (Tabelle 3) ist 250 mW (oder 24 dBm), wobei er allerdings schon mit 
1 W Gleichstromleistung "beheizt" werden muss. Dabei geht die Endstufe 
aber schon deutlich in den nichtlinearen Bereich, sodass du am Ausgang 
Aufwand für die Oberwellenfilterung treiben musst. Willst du schön 
linear bleiben, empfehlen sie maximal 50 mW Ausgangsleistung (bei 750 mW 
Versorgung).

> Wie soll denn das gehen, wenn nach der Tabelle im Anhang 30dB 20Vss an
> 50Ohm entsprechen?

Meinst du 30 dBm, also 1 W?

> In eine Application Note dazu ist eine Verstärkerschaltung für 500mW
> (27dBm) die mit 5V läuft (das wären 14Vss am Ausgang)...

Das Stichwort lautet: Impedanztransformation. Der Transistor arbeitet 
auf einen Lastwiderstand, der deutlich kleiner als 50 Ω ist (und ggf. 
auch kein reeller Widerstand ist, also induktive oder kapazitive 
Blindanteile hat). Von da wird dann auf die üblichen 50 Ω transformiert. 
Breitbandig kann man das nur mit einem Übertrager (Trafo) machen, und so 
machen es letztlich auch kommerzielle Funkgeräte, die aus üblicherweise 
13,8 V Betriebsspannung 100 W herausholen, was an 50 Ω ja 70 Veff oder 
200 Vss entspricht.

Schmalbandig (wie in deinem Fall) kann man das auch mit LC-Netzwerken 
erreichen. Denk einfach mal an den klassischen Serienschwingkreis: wenn 
er in Resonanz ist, bauen sich an den beiden Elementen riesige 
Spannungen auf.

: Bearbeitet durch Moderator
Autor: Bernd E. (niro)
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Danke, danke für die vielen schnellen Antworten und besonders für die 
Infos von Jörg!
Das bringt mich für das Verständnis wirklich weiter!!

Autor: Bernd E. (niro)
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...noch eine kleine Frage:

Macht es Sinn, die Endstufe für die Dimensionierung ganz oder teilweise 
in LTspice zu simulieren oder gibt es dabei soviel kritische 
Randeffekte, dass wahrscheinlich nichts brauchbares dabei rauskommt?

Autor: ArnoR (Gast)
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Bernd E. schrieb:
> Macht es Sinn, die Endstufe für die Dimensionierung ganz oder teilweise
> in LTspice zu simulieren

Schaltungen für 27MHz kann man durchaus realitätsnah mit LTSpice 
simulieren, wenn man nicht ausgerechnet einen 20GHz-Transistor nimmt.


> gibt es dabei soviel kritische
> Randeffekte, dass wahrscheinlich nichts brauchbares dabei rauskommt

Ja, aber die Probleme hast du dir mit deinem überschnellen Transistor, 
der auf geringste parasitäre Induktivitäten/Kapazitäten äußerst giftig 
reagiert, selbst eingehandelt.

Autor: Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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ArnoR schrieb:

> Schaltungen für 27MHz kann man durchaus realitätsnah mit LTSpice
> simulieren, wenn man nicht ausgerechnet einen 20GHz-Transistor nimmt.

:)

Für 27 MHz würde ich was Bewährtes empfehlen, beispielsweise:

https://www.reichelt.de/bipolartransistor-npn-40v-0-6a-5w-to-220-sc-1970-p16374.html

Für mehr Leistung wären 2SC1971 oder 2SC1945 besser, aber die sind 
schwerer zu bekommen mittlerweile, und du brauchst ja sowieso nur 100 
mW. ;)

Autor: Bernd E. (niro)
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Mit dem 20GHz Transistor habt Ihr natürlich recht, aber leider wird ja 
keiner von den anderen Typen mehr hergestellt, auch wenn man noch 
Exemplare zu kaufen bekommt.
Das ist wirklich echt frustrierend, dass die Bauteile für fast alle 
HF-Schaltungen, die man im Internet findet, nicht mehr oder nur noch zu 
Apothekenpreisen zu bekommen sind.

Ich würde meine Erfahrungen deshalb eigentlich lieber mit einem 
Transistor machen, der noch aktiv ist.
Bei meiner Suche habe ich irgendwie aber leider nichts brauchbares unter 
1GHz gefunden, der etwas HF-Anfänger-toleranter ist.
Habt Ihr da vielleicht noch einen Tip...?

Autor: Rübezahl (Gast)
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Autor: Bernd E. (niro)
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...so, habe jetzt mal die vorgeschlagenen Transistoren bei den gängigen 
Distributoren gesucht und ehrlich nur noch den 2N4427 gefunden.
Die anderen scheint es alle nicht mehr zu geben  ;-(

Autor: Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Bernd E. schrieb:
> Habt Ihr da vielleicht noch einen Tip...?

Endstufentransistoren für 2 m (kommerziell dann üblicherweise 175 MHz) 
sollte sich schon noch finden lassen.

Autor: Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Heutzutage sind das halt üblicherweise Power-MOSFETs wie diese hier:

https://www.box73.de/product_info.php?products_id=4064

Kann man machen, aber es spricht auch nichts dagegen, für derartige 
Experimente nun erstmal keinen „modernen“ Transistor zu benutzen. Gerade 
2SC1970 gibt es offensichtlich noch an mehreren Stellen zu kaufen, 
während die alten CB-PAs wie 2SC1945 schon so gut wie ausgestorben sind.

Autor: Bernd E. (niro)
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..habe mir jetzt doch erstmal ein paar von 2SC1970 bestellt. ;-)

Autor: Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Dann mal viel Erfolg damit!

Immer mit Strombegrenzung im Labornetzteil in Betrieb nehmen, nach 
Möglichkeit nicht ohne Last betreiben. Als Lastwiderstand bei 27 MHz 
taugen noch einfache Kohle- oder Metallschichtwiderstände.

Bevor du damit „in die Luft“ gehst, wäre es zweckmäßig, die 
Oberwellenabstrahlung wenigstens rudimentär zu messen. Wenn möglich, 
schau dich in deinem Umfeld um, ob jemand einen Spektrumanalysator hat, 
bei dem du mal messen kannst. Ein Breitbandempfänger („Funkscanner“) 
könnte zumindest eine qualitative Aussage bringen.

Autor: Bernd E. (niro)
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Vielen Dank nochmal für die vielen guten Tips!!

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