Forum: HF, Funk und Felder Oberwellen bei KW-PA-Schaltungen wie MRF300


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von FunkPeter (Gast)


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Hallo,

für die Auslegung eines KW-Tiefpassfilters für 400 CW (Dauerstrich) 
besteht die Frage, wie stark die Oberwellen moderner (LDMOS) 
Transistoren in Push-Pull Konfigurationen sein können. Es gibt ja nun 
die MRF300AN und MRF300BN, die preislich interessant sind. Leider 
schweigt sich das Datenblatt zu den Harmonics aus.

Für den Bereich von 1,7-35 MHz sollen ja nach Richtwert der BNetzA die 
Oberwellen den Wert von -40 dB gegenüber dem Nutzsignal nicht 
überschreiten. Reicht es da, einen Tiefpassfilter für eine Dämpfung auf 
30 dB auszulegen?


FunkPeter

:
von tesari (Gast)


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Ein typisches Ausgangsspektrum einer Gegentaktendstufe höherer Leistung 
sieht aus wie im Anhang.

Problematisch sind die ungeradzahligen Harmonischen, die im schlimmsten 
Fall nur ca. 10dB unterhalb deines Nutzsignals liegen und beträchtliche 
Leistung haben können. Um etwas Reserve zu haben müsste das 
Ausgangsfilter die 2. Harmonische min. 10dB und ab der 3. Harmonischen 
min. 40dB dämpfen.

von René H. (dj1yr)


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würde mind. zu versteilerten Filtern 5. Ordnung besser 7. mit T106er 
Kernen greifen, LDMOS haben schon ein ordentliches OW Spektrum, würde da 
so mit bis zu 10% der max. Ausgangsleistung rechnen.
die Dämpfung der 3. sollte schon mind. 40db betragen, denn, wenn man 
z.B. auf 20m arbeitet, fällt die 3. OW in den Bereich >35Mhz, wo mind. 
60db vorgeschrieben sind.

Was meinst du mit Dauerstrich, 24/7 Festigkeit?
dann würde ich über zwei Module Combinert nachdenken...

Was benutzt du für ein PA Layout für die PA?

: Bearbeitet durch User
von W.S. (Gast)


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FunkPeter schrieb:
> Es gibt ja nun
> die MRF300AN und MRF300BN, die preislich interessant sind. Leider
> schweigt sich das Datenblatt zu den Harmonics aus.

Also die schreiben von so etwa 80% Wirkungsgrad, wenn ich das richtig 
lese. Sowas kann man im AB-Betrieb nicht hinkriegen, also gehe mal davon 
aus, daß diese Teile schlichtweg im Schaltbetrieb gefahren werden.

Du kriegst also so ziemliche Rechtecke, die du rund filtern mußt.
Und das bei so etwa 300 Watt.

W.S.

von FunkPeter (Gast)


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René H. schrieb:
> Was meinst du mit Dauerstrich, 24/7 Festigkeit?

Hi, ne so extrem nicht. Aber so zwei Minuten am Stück mit mindestens 
50/50 Duty-Cycle solte gehen.

Dies weckt mein Interesse: 
https://qrpblog.com/2019/10/a-600w-broadband-hf-amplifier-using-affordable-ldmos-devices/


Also zwei Transistoren. 400 W reichen. Mir kamen nur die Oberwellen ganz 
unten ziemlich "klein" vor.





Holger

von Markus W. (dl8mby)


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@Holger,
@All,

kann mir jemand erklären, weshalb bei der o.g. 600W PA,
siehe Link

https://qrpblog.com/2019/10/a-600w-broadband-hf-amplifier-using-affordable-ldmos-devices/

Siehe Schematic bei T1 (sekundär Seite) und den Ausgangs-Trafos
T3/T4 kein Masse-Bezug (Mitten-Anzapgung auf GND) vorhanden ist?

Die Gates am Eingang sind zwar mit DC Vorgespannt (AP) aber T1 (Wdg. 
3/4)
liegen in der Luft.

Ähnlich sieht es bei T3 und T4 aus, die zwar die Versorgungs-Spannung
an Wdg 1/2 und 3/4 sehen aber sonst GND los sind.
Die Transistoren sind ja am Source (Pin #2) auf GND Potential.

Habe ich da was übersehen?


Wollte nicht diesen Thread kapern, bei der Durchsicht des angegebenen
Links ist mir aber der o.g. Punkt aufgefallen.
Ob zu recht oder zu unrecht wollte ich hier mal nachfragen.

Danke für sinnvolle Erklärungen.

Markus

von René H. (dj1yr)


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FunkPeter schrieb:
> Also zwei Transistoren. 400 W reichen. Mir kamen nur die Oberwellen ganz
> unten ziemlich "klein" vor.

Habe ich mir auch gerade mal angeschaut, kann sich nur um einen 
Messfehler handeln, entweder ist seine benutze Probe da limitierend 
und/oder das Scope

auf alle Fälle interessant das ganz, habe mal fix nen layout 
"zusammengenagelt", könnte mir die PA für div. SDR Projekte vorstellen

von tesari (Gast)


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Markus W. schrieb:
> Siehe Schematic bei T1 (sekundär Seite) und den Ausgangs-Trafos
> T3/T4 kein Masse-Bezug (Mitten-Anzapgung auf GND) vorhanden ist?
> Die Gates am Eingang sind zwar mit DC Vorgespannt (AP) aber T1 (Wdg.
> 3/4) liegen in der Luft.

Die Symmetrie wird hauptsächlich von den niederohmigen Shuntwiderständen 
R4/5 (10Ohm) gesichert. Dazu gesellen sich die Gegenkopplungswiderstände 
R2/3 (560Ohm) die am Gate wie Shuntwiderstände in Höhe von jeweils ca. 
50Ohm wirken. Zusammen mit R1 (33Ohm) ergibt sich für T1 eine Last von 
rund 11Ohm, das passt gut zu dessen 4:1 Übersetzungsverhältnis.

Die Sekundärwicklung von T1 würde einen Massebezug benötigen wenn als 
Eingangsanpassung auschließlich der Parallelwiderstand R1 vorgesehen 
wäre.

> Ähnlich sieht es bei T3 und T4 aus, die zwar die Versorgungs-Spannung
> an Wdg 1/2 und 3/4 sehen aber sonst GND los sind.
> Die Transistoren sind ja am Source (Pin #2) auf GND Potential.
>
> Habe ich da was übersehen?

T3/4 wirken als 1:9 BAL-BAL Übertrager. Ein- und Ausgang sind 
symmetrisch. Den Bezug zu GND erledigen eingangsseitig T2 (1:4 UN-BAL + 
Speisedrossel) und ausgangsseitig T5 (1:1 BAL-UN).

von Markus W. (dl8mby)


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@tesari,

danke für Deine Erläuterung.


>Die Symmetrie wird hauptsächlich von den niederohmigen Shuntwiderständen
>R4/5 (10Ohm) gesichert. Dazu gesellen sich die Gegenkopplungswiderstände
>R2/3 (560Ohm) die am Gate wie Shuntwiderstände in Höhe von jeweils ca.
>50Ohm wirken. Zusammen mit R1 (33Ohm) ergibt sich für T1 eine Last von
>rund 11Ohm, das passt gut zu dessen 4:1 Übersetzungsverhältnis.

>Die Sekundärwicklung von T1 würde einen Massebezug benötigen wenn als
>Eingangsanpassung auschließlich der Parallelwiderstand R1 vorgesehen
>wäre.


Du meinst also mit dem o.g. Erläuterung, dass Pin 3/4 von T1 bereits
durch die niederohmigen Widerstände R3/R5 und R2/R4 ziemlich auf GND-
Potential im Signal-Weg gezogen wird und eine Mittenabzapfung an T1
(Sekundär) nicht viel bringen würde. Habe ich das so richtig verstanden?

Werde mal LT-Spice befragen um mir Deine Erläuterung besser bildlich
vorstellen zu können. Aber so gesehen müsste ein Legen des T1 (Sek.)
mittig auf Masse keine nennenswerte Verschlechterung bringen.

Derweil danke für Deine Ausführung.

Markus

Beitrag #6124087 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Carolyn (Gast)


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René H. schrieb:
> FunkPeter schrieb:
> Also zwei Transistoren. 400 W reichen. Mir kamen nur die Oberwellen ganz
> unten ziemlich "klein" vor.
>
> Habe ich mir auch gerade mal angeschaut, kann sich nur um einen
> Messfehler handeln, entweder ist seine benutze Probe da limitierend
> und/oder das Scope
>
> auf alle Fälle interessant das ganz, habe mal fix nen layout
> "zusammengenagelt", könnte mir die PA für div. SDR Projekte vorstellen

Poste bitte mal die Leiterplattendaten (Eagle?)

von Ralph B. (rberres)


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W.S. schrieb:
> lso die schreiben von so etwa 80% Wirkungsgrad, wenn ich das richtig
> lese. Sowas kann man im AB-Betrieb nicht hinkriegen, also gehe mal davon
> aus, daß diese Teile schlichtweg im Schaltbetrieb gefahren werden.

Diese Endstufe mit nachfolgenden Schaltbild arbeitet wohl im A-B Betrieb 
und dürfte einen Wirkungsgrad von um die 50% haben.

FunkPeter schrieb:
> Für den Bereich von 1,7-35 MHz sollen ja nach Richtwert der BNetzA die
> Oberwellen den Wert von -40 dB gegenüber dem Nutzsignal nicht
> überschreiten.

Das ist prinziepiell auserhalb der Rundfunkbereiche richtig, jedoch darf 
die Leistung der Nebenausstrahlung in den Rundfunkbereichen nur 
2*10exp-9 Watt betragen. Das ist wesentlich weniger als 40db uner dem 
Träger.

Solche Kurzwellen Endstufen haben inbesonders bei 7MHz oft nur einen 
Oberwellenabstand von ca 10db.

Es ist also ratsam ein 5stufiges Cauerfilter für jedes Amateurfunkband 
dahinter zu schalten.


Ralph Berres

von herbert (Gast)


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FunkPeter schrieb:
> für 400 CW (Dauerstrich)

Dauerstrich in CW? Braucht doch kein Mensch! Was ist dein Plan?

von Ralph B. (rberres)


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herbert schrieb:
> Dauerstrich in CW? Braucht doch kein Mensch!

Da kenne ich aber Funkamateure die machen mit 1500 Watt FT8

Ralph Berres

von herbert (Gast)


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Ralph B. schrieb:
> Da kenne ich aber Funkamateure die machen mit 1500 Watt FT8

Oh, da muss ich mich erstmal "updaten". Ich kenne wirklich nur CW, SSB 
und FM. Naja , Fax habe ich auch mal gemacht um eine umgestrickte 
Faxmaschine zu testen. War halt "Stinkefax"...kennst du sicher...war 
aber nicht mein Ding.
man muss ja nicht alles tun und ob andere Modulationsarten besser sind 
lass ich mal offen.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Ralph B. schrieb:
> Da kenne ich aber Funkamateure die machen mit 1500 Watt FT8

Durch die Erde durch statt außen herum? ;-)

Beitrag #6124800 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #6124805 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #6137956 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Holger D. (hodoe)


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Moin, ich habe die PA als Bausatz im vergangenen Jahr gekauft und nun 
endlich mal zusammengebaut. Der Wirkungsgrad beträgt mindestens 60 %. Je 
nach Band kommt da bei einer 3 W Steuerleistung rund 500-700 W raus. Die 
Kühlung muss verdammt gut sein ;-)

Bei 1.8/5.4 MHz beträgt der Oberwellenanstand lediglich 9,5 bis 10 dB. 
Bei 28/84 MHz sind es 19,5-20 dB. Ich weiß nicht ob man das noch durch 
die Feinjustage der Gatevorspannung verbessern kann.


Gruß
Holger

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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An der Endstufe oben ist doch nichts besonderes, das ist auch nur eine 
mittelpunktgespeiste Gegentakt-Endstufe, außer daß ihr Trafo (T2) etwas 
merkwürdig gezeichnet ist und die Auskopplung der Leistung nicht über 
eine dritte Wicklung, sondern direkt an den FETs erfolgt.

von Anita H. (anita1995)


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René H. schrieb:

> auf alle Fälle interessant das ganz, habe mal fix nen layout
> "zusammengenagelt", könnte mir die PA für div. SDR Projekte vorstellen

Würdest du bitte die Leiterplattendateien mit uns teilen?

von René H. (dj1yr)


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Hallo,

ja kein Problem, ist nur das Layout, erstellt in Eagle 8.01
Support gibt's keinen, die Ruhestromschaltung ist einfach gehalten mit 
nem 7805 SOIC8 und bissl zeug drum rum...

von René H. (dj1yr)


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Ich habe mal drei Platinen von meinem Layout bestellt und teste mal.
Wenn ich mir das Datenblatt so ansehe und die Daten nüchtern betrachte, 
könnte es eine brauchbare 300W PA werden (also den Ausgangstrafo als 
1:4).

Die Kompression setzt ja bei rund 200W/device ein.

Hat mal jemand die IMD gemessen?
Zu den Oberwellen, das könnte auch am gewählten 61er Material liegen, 
einfach mal die Leistung langsam erhöhen und schauen ob sich die 
Oberwellen proportional dazu verhalten, wenn nicht, ist entweder die PA 
übersteuert oder die Kerne verursachen schweinereien.

Hatte vor Jahren mal Tests gemacht und festgestellt das dass 61er 
Material unter 10Mhz schneller zu Problemen führt als das 43er (da hat 
der Hersteller leider recht behalten ;-) )

von Holger D. (hodoe)


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Hallo, gestern habe ich mal meinen Tiefpass eingesetzt 
(http://www.fukowa.de/Lowpass_Filter_750watts.html). Auf 160 m gibt es 
nun ein sehr sauberes Signal. Die anderen Bänder habe ich noch nicht 
weiter getestet.

Allerdings beträgt die Ausgangsleistung dann am LP-100A 300 W. Der Dummy 
hat eine -50 dB Auskopplung und dann ist da noch ein 20 dB Attentuator 
zwischen. Der Specki zeigt so -15 dBm. Das müsste dann mit den 300 W 
passen. Allerdings 300 W bei 48V/18 A ist etwas mau. Oder ich mache da 
was falsch ...


Holger

von René H. (dj1yr)


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Hallo,

hast du eine Möglichkeit den Filter zu messen?
Schalte doch mal den 80m Filter und Sende auf 160m oder kannst du den 
Pegel des Trägers ohne lpf Messen-> Specki

von Robert M. (r0bm)


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Holger D. schrieb:
> Allerdings 300 W bei 48V/18 A ist etwas mau. Oder ich mache da
> was falsch ...

Bedingt durch den 1:9 Übertrager am Ausgang, sehen die Transistoren für 
Pout=300W bei Ub=48V eine viel zu niederohmige Last, was sich in einem 
unverhältnismäßig hohen Stromverbrauch und geringem Wirkungsgrad (ca. 
35%) äußert.

Es muss geklärt werden warum die Ausgangsleistung so gering ist. Passen 
die Ferritkerne des Ausgangübertragers für die unteren Bänder (z.B. 
160m) nicht? Dazu mal das TP-Filter für ein höherfrequentes Band (z.B. 
20m) bestücken und nochmal messen. Nicht genug Eingangsleistung? Wie 
hoch ist die Leistungsverstärkung der Endstufe?

von René H. (dj1yr)


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Robert M. schrieb:
> Bedingt durch den 1:9 Übertrager am Ausgang, sehen die Transistoren für
> Pout=300W bei Ub=48V eine viel zu niederohmige Last, was sich in einem
> unverhältnismäßig hohen Stromverbrauch und geringem Wirkungsgrad (ca.
> 35%) äußert

Weiter oben hat er geschrieben das je nach band 700-500W raus kommen, 
ich denke und hoffe nicht das der OW-Anteil dabei 50% der Summenleistung 
beträgt.

also wenn ohne Filter diese Leistung zur Verfügung steht und mit eine 
rund 3db Dämpfung eintritt, würde ich zuerst den Filter untersuchen.

von A. K. (Gast)


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herbert schrieb:
> ob andere Modulationsarten besser sind lass ich mal offen.

Nun ja, die Signalstärke kann halt 10-15dB niedriger sein als bei CW.
Das ist schon enorm.....

LG

von Holger D. (hodoe)


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> Weiter oben hat er geschrieben das je nach band 700-500W raus kommen,
> ich denke und hoffe nicht das der OW-Anteil dabei 50% der Summenleistung
> beträgt.

Hallo, ja dass wird wohl so sein. Ich habe den Dummy und den LPF jetzt 
mal bei 160 m durchgemessen. Alles OK. Hatte ich natürlich vorher auch 
schon alles gemacht. Den LPF habe ich für alle Bänder zuvor 
durchgemessen.


Ich schaue mir gleich mal die Geschichte bei 20 m an. Aber ich meine, 
dass der Träger mit und ohne LPF gleiche Signalstärke produzierten.


Holger

von Holger D. (hodoe)


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Sooo, alle 160-10 m das selbe Bild. 300 W raus. Signal im Specki immer 
sehr sauber.

von Robert M. (r0bm)


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René H. schrieb:
> Weiter oben hat er geschrieben das je nach band 700-500W raus kommen,
> ich denke und hoffe nicht das der OW-Anteil dabei 50% der Summenleistung
> beträgt.

Die halbe Ausgangsleistung kann nicht in den Oberwellen stecken. Wenn 
ich mit großzügigen 150W (am Bsp. 160m/80m) nur für die Oberwellen 
rechne, müsste der Rest (550W) auf den Lowbands zur Verfügung stehen. 
Gemessen wurden nur 300W.

Holger D. schrieb:
> Ich schaue mir gleich mal die Geschichte bei 20 m an. Aber ich meine,
> dass der Träger mit und ohne LPF gleiche Signalstärke produzierten.

Falls die Grundwelle mit bzw. ohne TP-Filter etwa die gleiche Leistung 
(300W) hat, dann passt die "700W...500W" Angabe nicht. Ist das eine von 
dir durchgeführte Messung oder eine Info vom Bausatzverkäufer?

von René H. (dj1yr)


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Robert M. schrieb:
> René H. schrieb:
>> Weiter oben hat er geschrieben das je nach band 700-500W raus kommen,
>> ich denke und hoffe nicht das der OW-Anteil dabei 50% der Summenleistung
>> beträgt.
>
> Die halbe Ausgangsleistung kann nicht in den Oberwellen stecken. Wenn
> ich mit großzügigen 150W (am Bsp. 160m/80m) nur für die Oberwellen
> rechne, müsste der Rest (550W) auf den Lowbands zur Verfügung stehen.
> Gemessen wurden nur 300W.

das war auch eher ironisch gemeint, würde da auch 100-150W maximal 
ansetzen, wobei das schon nicht ohne ist.


Es wäre erst mal interessant zu wissen, was die PA ohne LPF an 
Grundpegel bringt, müsste ja um +57dbm sein...

von Holger D. (hodoe)


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Moin,

die 600 W stammen vom Autor des Bausatzes. 500-700 W hatte ich ohne LPF 
am LP-100A als Anzeige.

Was mich wundert: In den Anleitungen zur Version 1.2 und 2 stehen idle 
current 200 mA pro Transistor bzw. Bei den Texten im Internet 300 mA. 
Bias Spannung 2.6 V bzw. 2.7 V.Leider ist der Autor durch die Krise 
etwas in der Kommunikation eingeschränkt.

Aktuelle Messwerte:
Mit LPF 390 W bei 14 MHz und der Pegel ist bei -15 dBm auf dem Specki 
also +50 dB macht dann +55 dBm.

Ohne LPF 670 W und mit -14 dBm. Also ein dB bleibt im LPF.

Input 4 W CW mittels Elecraft KX3. Vorher hatte ich einen K2 verwendet.



Holger

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von René H. (dj1yr)


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Hallo,

also fällt der Grundträger um 1db ab?

Knapp 400W sind aber eher 56dbm...

Wie sieht deine Versorgungsspannung aus, bricht die zusammen?
Wie sieht die Stromaufnahme aus auf 20m?


Kannst du mal Bilder vom Spektrum mit und ohne LPF einstellen?

Hast du die S11/21 auch bildlich festgehalten, wenn ja, vielleicht mal 
hochladen.

Soviel Leistung sollte nicht immer Filter verbraten werden, da lötet 
sich ja bei längeren Betrieb einiges aus...

von Holger D. (hodoe)


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Moin, das eine dB ist ja nun erst einmal egal. Die 48 V stehen wie die 
1. Ist ein 1800 W Rectifier von Eaton. Der Strom beträgt um die 18 A.

Wenn ich mir das Bild ansehe, welches weiter oben gepostet wurde 
https://www.mikrocontroller.net/attachment/435878/1kW_Spektrum__W6PQL_.jpg, 
dann scheint doch ganz erheblich Leistung in den Oberwellen zu stecken.

Holger

von René H. (dj1yr)


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Hallo,

Aber gut 280W?... deswegen die Frage nach dem Spektogram,  wenn die 
Grundwelle nach deiner Angabe um 1db im Durchlassbereich des Filters 
gedämpft wird, passt was am Filter nicht, das wäre zu viel, da die 
Leistung im Filter in Wärme umgesetzt wird

: Bearbeitet durch User
von Holger D. (hodoe)


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Moin, jo, dass ist wohl etwas viel. Ich habe hier noch einen einzelnen 
160 m Bandpässe. Selbes Bild.

Spektrum folgt.


Holger

von Holger D. (hodoe)


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So, das Spektrum bei 160 m. Links 1 MHz, rechts 60 MHz.

von René H. (dj1yr)


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Hallo,

das Spektrum sieht aber nicht nach Gegentakt PA aus, sondern einfache 
Eintakt PA.

Die OW Leistung liegt irgenwo bei 48W, also gesamt bei +55dbm 
Haupträger, von knapp 370W.

Ich habe die Vermutung das ein Transistor der PA hin ist...

von Robert M. (r0bm)


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Holger D. schrieb:
> So, das Spektrum bei 160 m. Links 1 MHz, rechts 60 MHz.

Grundwelle ca. 320W und die leistungsstärksten Oberwellen 
zusammengerechnet ca. 54W. Sieht OK aus, wenn man von der für Ub=48V zu 
niedrigen Ausgangsleistung mal absieht.

1dB Verlust im TP-Filter wäre sehr viel. Vermutlich nur ein Messfehler.

René H. schrieb:
> das Spektrum sieht aber nicht nach Gegentakt PA aus, sondern einfache
> Eintakt PA.

Spektrum sieht für mich OK aus. Die geradzahligen Harmonischen werden 
gut unterdrückt.

von René H. (dj1yr)


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Robert M. schrieb:
> Spektrum sieht für mich OK aus. Die geradzahligen Harmonischen werden
> gut unterdrückt.

ja, stimmt, dann funktioniert der Gegentaktbetrieb.


Ich habe mir mal die Seite vom Entwickler, die Messungen usw. genauer 
angesehen, die Messungen sind so lala, ich wage zu bezweifeln das die 
Leistungsangaben korrekt sind, auch die Spektrumsanzeigen mit dem Scope 
ist.. naja..., zeigt zumindest schön das limit der BW seines 
Messsystems...


Ich denke dass das 61er Kernmaterial suboptimal funktioniert, bitte 
prüfe auch die Speisedrossel, die sollte so bei 5-10µH liegen.

bekommt man die MRF300 b2b hier irgendwo?

von Holger D. (hodoe)


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mouser hat die

von Holger D. (hodoe)


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Ich habe jetzt ein Labornetzteil mir 30 V / 10 A in Verwendung. Den 
BIAS-Strom abgeglichen auf 200 mA.

Hier mal ein paar Messungen mit dem Oszilloskop. Einmal vor und einmal 
direkt hinter dem Eingangstransformator (T1 Pin 4). 1.8 MHz, ca. 0.1 W. 
Leistungseinstellung beim K2 ist etwas hakelig. Sie ist aber so gering, 
dass das Netzteil nicht in die Strombegrenzung fährt.

Auch bei höheren Frequenzen kommt da kein sauberer Sinus raus. Beide 
Ausgangssignale T1 sind identisch.

: Bearbeitet durch User
von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Das sieht aber nicht besonders symmetrisch aus. Bist Du sicher, daß 
beide Endstufentransistoren okay sind?

von René H. (dj1yr)


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denke ,mal das kommt durch die Gegenkopplung, habe gerade mal mit einer 
kleinen 100W PA bei mir geschaut, sieht ähnlich aus....

gelb- rf input
rosa- Dmos input
hellblau- rf out

von Holger D. (hodoe)


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Uns so hinter dem MRF300. Das Signal sieht bei beiden Transistoren 
gleich aus.

: Bearbeitet durch User
von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Trotzdem komisch, die eine Kurve oben hinter dem Eingangstransformator 
sieht so aus, als ob die obere Halbwelle nichtlinear und deutlich 
stärker belastet wird als die untere.

von Holger D. (hodoe)


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Transistoren getauscht. BIAS Voltage eingestellt. Alle Transformatoren 
ausgebaut und geprüft. Alles gereinigt und wieder zusammengesetzt. 
Resultat: Keine Änderung. Output 300 W bei rund 30 % Wirkungsgrad.

Bei 18A sinkt die Spannung an der Platine auf 46 V. Und die Skope-Bilder 
sehen geringfügig anders aus.

: Bearbeitet durch User
von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Komisch und schade zugleich, aber cool daß Du es probiert hast.

Die abgeflachten Sinuskurven nach dem Eingangstransformator hätte ich 
wegen der Belastung durch die Transistoren erwartet, aber eben 
symmetrisch auf beiden Halbwellen.

Vielleicht ist diese Endstufe einfach nur ein schlechter Entwurf.

von René H. (dj1yr)


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Kannst du Mal am Eingang von T2, also pin2 auf HF prüfen,dort darf keine 
sein. Ich messe dann nochmal an meiner Test PA rum...

von Holger D. (hodoe)


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T2?

von René H. (dj1yr)


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Hallo,

T2 = die Speisedrossel...

ich habe mal an meiner Test-PA die beiden Drains und das Signal am 
Ausgang angeschaut, also irgendwas passt bei dir nicht, wenn das da oben 
das Drainsignal von beiden Transistoren ist, das würde bedeuten 
Drainseitig den Fehler zu suchen, Speisedrossel zu wenig Induktivität, 
genauso könnte auch der TLT der Verursacher sein.

man könnte erstmal probieren FT82-61 mit 2x 8Wdg als Speisedrossel.

zum Bild:
gelb - linker DMOS
rosa - rechter DMOS
hellblau - RF Out gesamt


Was hast du für ein Scope?
könntest du beide Drains gleichzeitig auf ein Bild bringen, so das man 
sich die Phasenlage anschauen kann?

von Holger D. (hodoe)


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Hallo, ich habe diese Version 1.2. Da gibt es keinen T2.


Holger

von René H. (dj1yr)


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Hallo,

dann am Speisepunkt L3/4

von Holger D. (hodoe)


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Ich nehme mal an L2/L3. Bei 1 W Input. Gruselig.


Holger

von René H. (dj1yr)


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Hallo,

Ja, sorry, war mein Fehler, so wie das aussieht wird ein Teil der HF 
Richtung Spannungsversorgung durch gelassen, was m.M.n. nicht sein 
dürfte.

Du kannst das Mal testen indem du auf 10m die gleiche Messung machst, 
dort sollte, wenn die Drossel funktioniert, der Pegel am Speisepunkt 
L2/3 sinken und somit mehr Leistung raus kommen.


Wieso sind die Pegel an Dr1 und Dr2 so stark unterschiedlich?
Auf dem Oszillogram ist auf einem Kanal 5/div auf dem anderen 50V/div.

: Bearbeitet durch User
von Holger D. (hodoe)


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René H. schrieb:
> Wieso sind die Pegel an Dr1 und Dr2 so stark unterschiedlich?
> Auf dem Oszillogram ist auf einem Kanal 5/div auf dem anderen 50V/div.

Hallo, das ist ein Fehler bei der Einstellung gewesen. Beide Probes 
stehen auf x10 und das habe ich bei dem einen Kanal angegeben und beim 
anderen nicht.


Holger

von Holger D. (hodoe)


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René H. schrieb:
> Du kannst das Mal testen indem du auf 10m die gleiche Messung machst,
> dort sollte, wenn die Drossel funktioniert, der Pegel am Speisepunkt
> L2/3 sinken und somit mehr Leistung raus kommen.

Je nach Band sind die Pegel unterschiedlich. Aber auch bei 10 m mehr als 
deutlich vorhanden.

Da ist keine klare Aussage möglich. Allerdings ist die Ausgangsleistung 
beim K2 etwas ... schwierig. Also 2 W auf einem Band heißt nicht 
unbedingt 2 W auf dem anderen ...




Holger

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von René H. (dj1yr)


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Das mit dem Einpegeln vom K2 sollte per Dummy und Oszi hinzubekommen 
sein.

von Holger D. (hodoe)


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René H. schrieb:
> sollte

Ne, beim K2 leider nicht. Aber im wesentlichen ist ja das nicht das 
Problem.

von René H. (dj1yr)


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naja, wenn man den K2 mit einem Dummy abschliesst und die Spannung 
hochohmig misst, sollte man, vorrausgesetzt das Scope + die Sonden sind 
Bandbreit genug.

Aber egal, ich würde L3/4 erstmal ersetzen, irgendwas Richtung 5-10µH, 
also 61 oder 43er Material benutzen.

Wenn ich von dem Aufbau ausgehe, hast du um die 1,6-1,7µH an L3/4, das 
ist viel zu wenig.

Auf einen 43 Ferrithülse müsstest du 5-7 Wdg aufbringen um 5-10µH zu 
erreichen, in der theorie spricht man zwar davon, das 4x RL als XR 
reicht, aber, wir haben ja hier keine PA die festen Pegel läuft, also 
musst du auch Bereiche abdecken die weit außerhalb des Ideals liegen

: Bearbeitet durch User
von Holger D. (hodoe)


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René H. schrieb:
> naja, wenn man den K2 mit einem Dummy abschliesst und die Spannung
> hochohmig misst, sollte man, vorrausgesetzt das Scope + die Sonden sind
> Bandbreit genug.

Beim K2 schwankt die Leistung von Band zu Band um bis zu 20 %. Ist 
glaube ich sogar so spezifiziert.


> Aber egal, ich würde L3/4 erstmal ersetzen, irgendwas Richtung 5-10µH,
> also 61 oder 43er Material benutzen.

Das werde ich als nächstes probieren. Mal sehen was ich noch so in der 
Kiste habe.



73, Holger

von Holger D. (hodoe)


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Hallo, ich habe heute mal L2 und L3 durchgemessen. Die haben 0,02 mH. 
Diesen Wert nennt auch Razvan.


Holger

von Robert M. (r0bm)


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Holger D. schrieb:
> Hallo, ich habe diese Version 1.2. Da gibt es keinen T2.

Holger D. schrieb:
> Ich nehme mal an L2/L3. Bei 1 W Input. Gruselig.

Mit T2 wurde m.M.n. das falsche Bauteil wegrationalisiert. T2 war nicht 
nur eine einfache Speisedrossel sondern hatte auch die Funktion eines 
1:4 Baluns. L2/3 sind kein Ersatz für T2.

Holger D. schrieb:
> Hallo, ich habe heute mal L2 und L3 durchgemessen. Die haben 0,02 mH.
> Diesen Wert nennt auch Razvan.

20uH scheint mir übertrieben. Die Transistoren sehen theoretisch eine 
Last in Höhe von 1,39 Ohm.

Hast du schonmal probiert die Gegenkopplung provisorisch zu entfernen? 
Tut sich dabei etwas bei der Ausgangsleistung?

von Holger D. (hodoe)


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Robert M. schrieb:
> 20uH scheint mir übertrieben.

Was meinst Du mit übertrieben? Vom Messwert passt es. Ich habe zwei 
Messgeräte. Das eine zeigt 21,3 µH und das andere halt 0,02 mH.


Alles seltsam:
Ich habe neue Transistoren drin. Mit 160 m LPF habe ich mit den 
Gegenkopplungswiderständen 350 W. Ohne 276 W Maximaloutput.

: Bearbeitet durch User
von Robert M. (r0bm)



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Holger D. schrieb:
> Was meinst Du mit übertrieben? Vom Messwert passt es. Ich habe zwei
> Messgeräte. Das eine zeigt 21,3 µH und das andere halt 0,02 mH.

Ich meinte die Induktivität bzw. den Blindwiderstand der Drosseln. Wenn 
der Transistor auf einer Last von z.B. 1,39 Ohm arbeitet und der 
Blindwiderstand der Drosseln großzügigerweise um Faktor 10 höher liegt, 
kommt man bei der kleinsten Frequenz (160m) auf ca. 1,2uH.

Holger D. schrieb:
> Alles seltsam:
> Ich habe neue Transistoren drin.

Die Transistoren sind definitiv nicht das Problem. Ich habe dir dazu 
simulierte Varianten eines 200W Leistungsverstärkers mit einem 
Gemini-Transistor von Polyfet angehängt. Damit siehst du sofort wo das 
Problem bei deiner PA sitzt.


*** Variante 1: 200W PA mit 1:4 Balun als Speisedrossel

HF-Ausgangsleistung: 208W
DC-Eingangsleistung: 302W
Wirkungsgrad: 68%
Sättigungsspannung Transistoren: ca. 3V

Die Drains schwingen von 3...28V (25Vs). Bedingt durch den 1:4 Balun als 
Speisedrossel liegt die Drain-Drain-Spannung bei 100Vss. Der 
Ausgangsübertrager wird sowohl symmetrisch angesteuert wie auch belastet 
und transformiert seine Eingangsspannung auf 300Vss hoch. An der 
Dummy-Load kommen 102Veff (208W) an, genau die Leistung wofür die 
Schaltung dimensioniert wurde.



*** Variante 2: 200W PA mit getrennten Speisedrosseln

HF-Ausgangsleistung: 93W
DC-Eingangsleistung: 245W
Wirkungsgrad: 38%
Sättigungsspannung Transistoren: ca. 3V

Da diesmal getrennte Speisedrosseln benutzt werden, funktioniert der 1:9 
Übertrager nicht korrekt. Die Kurvenform an den Drains sieht 
dementsprechend miserabel aus. Der Effektivwert der Drainspannungen 
liegt bei rund 35V. Der 1:1 Ausgangsbalun summiert diese Spannungen zu 
70Veff, wovon 68Veff (93W) an der Dummy Load ankommen.

Variante 2 spiegelt doch ziemlich gut die Symptome deines Verstärkers 
wieder: Es steht in etwa nur die Hälfte der eigentlich möglichen 
Ausgangsleistung an und der Wirkungsgrad ist zu gering.

von Holger D. (hodoe)


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von Holger D. (hodoe)


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Zum Elecraft Balun. Ich meine Wickelsinn und Material. Nicht die 
Platine.

von Robert M. (r0bm)


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Holger D. schrieb:
> Zum Elecraft Balun. Ich meine Wickelsinn und Material. Nicht die
> Platine.

Das ist ein Guanella Strombalun, der passt nicht. Ich finde keine 
Angaben zum Material.

Es wird ein 1:4 Spannungsbalun (Ruthroff) benötigt. Als Kern ein 
Doppelloch- oder Ringkern, bevorzugt 61er (µ=125), vielleicht auch 43er 
Ferrit. Bsp. siehe Anhang.

https://forums.qrz.com/index.php?threads/push-pull-output-transformers-part-iii-the-final-countdown.582815/

Eine weitere Möglichkeit wäre die PA unverändert zu lassen und im 
Gegenzug den Ruhestrom der Transistoren drastisch zu erhöhen. Die 
Ausgangsleistung würde zunehmen und der Wirkungsgrad Richtung 50% 
tendieren. Bei Ub=48V und z.B. 2...3A Ruhestrom je Transistor, wäre die 
abzuführende Wärme, selbst wenn überhaupt keine HF erzeugt wird, 
beträchtlich.

von Holger D. (hodoe)


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Hallo, ich hatte heute endlich mal Zeit. Ich habe einen Kern aus der 
Grabbelkiste genommen. Keine Ahnung was das für einer ist. Dann 
Teflondraht mir einer Stärke von 0,96 mm. Ich habe dann acht Windungen 
aufgebracht. Das hatte ich zur Hand.

Der Aufbau in der Höhe ist auch wohl nicht so richtig! Es war nur für 
den ersten Versuch!

Also hier die Daten: Input 1,2 W, 1.8 MHz. Output hinter LPF 535 W. 
Strom: 22,5 A, Spannung geht auf 46 V an den Terminals runter. 
Wirkungsgrad so 52 %.

Das ist zumindest mal ein anderer Schnack. Bis 10 m, funktioniert der 
Aufbau schon einmal und liefern so 400 W (~ 40 %). Allerdings braucht 
man dann etwas mehr Eingangsleistung.

Jetzt muss ich den richtigen Kern haben. Gibt es da eine Kaufempfehlung? 
Was für ein Draht nimmt man da? Kupferlackdraht verdrillt?


Holger

von René H. (dj1yr)


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Hallo Holger,

schön zu lesen das du den Fehler gefunden hast.
Ich nutzte für die Anwendung FT82-61, kann man auch zwei Stapeln, als 
Draht geht dein Aufbau, also Teflon isolierter Draht oder halt 1mm Cul.

Hast du schon 6m getestet?

Vielleicht kannst du nochmal die Messungen, welche du hier im Thread 
gemacht hast nochmal wiederholen, das man einen schönen AB vergleich 
hat.

Deine Erfahrung zeigt mir das der Erbauer seine V1.2 nicht getestet 
hat...

von Robert M. (r0bm)


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Holger D. schrieb:
> Also hier die Daten: Input 1,2 W, 1.8 MHz. Output hinter LPF 535 W.
> Strom: 22,5 A, Spannung geht auf 46 V an den Terminals runter.
> Wirkungsgrad so 52 %.

Die Transistoren sind m.M.n. im Linearbetrieb für insgesamt 400W (max. 
500W) gut. Die 300W+ aus dem Datenblatt gelten für nichtlineare Modi mit 
hohem Wirkungsgrad. Beachte auch die max. zulässige Verlustleistung 
(275W) je Transistor, du bist aktuell recht nahe am Maximum. Man könnte 
auch darüber nachdenken die Betriebsspannung, passend zu einer 
Ausgangsleistung von 400...500W, anzupassen.

Holger D. schrieb:
> Jetzt muss ich den richtigen Kern haben. Gibt es da eine Kaufempfehlung?
> Was für ein Draht nimmt man da? Kupferlackdraht verdrillt?

Der Balun arbeitet in einer sehr niederohmigen Umgebung, es wird von 1,4 
Ohm auf sym. 5,6 Ohm transformiert, weshalb die Konstruktion eines 
passenden Übertragers, mit der hier notwendigen Bandbreite, nicht so 
einfach ist. Verdrillte CuL Drähte, Anzahl der Windungen angepasst an 
den äußeren Impedanzen und niedrige Streuinduktivität führen zum Ziel. 
Falls du einen skalaren oder vektoriellen Netzwerkanalyser hast, 
könntest du den Balun außerhalb der Endstufe testen und optimieren.

von Holger D. (hodoe)


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So, ich habe nun mal einen Kern mit verdrilltem Kupferlackdraht frei 
Schnauze bewickelt. Das SWR liegt bei 1:1 geht dann Richtung 1:1,4 bei 
30 MHz. Die Induktivität beträgt aber 330 µH. Gibt es da eine 
Empfehlung, in welchem Bereich die Induktivität liegen sollte?

Holger

von Robert M. (r0bm)


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Holger D. schrieb:
> Das SWR liegt bei 1:1 geht dann Richtung 1:1,4 bei
> 30 MHz.

Welches SWV soll das sein?

Holger D. schrieb:
> Die Induktivität beträgt aber 330 µH. Gibt es da eine
> Empfehlung, in welchem Bereich die Induktivität liegen sollte?

Der Blindwiderstand XL einer Wicklung sollte, bezogen auf der kleinsten 
Frequenz (160m Band), bei min. das 5-fache des Drainlastwiderstandes (50 
Ohm / (9 * 4) = 1,4 Ohm) liegen. Eine Induktivität von 1uH je Wicklung 
wäre z.B. mehr als ausreichend.

von Holger D. (hodoe)


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Robert M. schrieb:
 Eine Induktivität von 1uH je Wicklung
> wäre z.B. mehr als ausreichend.

Das wäre aber verdammt wenig Draht.

von Robert M. (r0bm)


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Holger D. schrieb:
> Das wäre aber verdammt wenig Draht.

Nicht auf dem richtigen Kern.

von Holger D. (hodoe)


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Moin, 1.3 mm Kupferlackdraht verdrillt. Vier Windungen auf FT114-61. 
Gemessen mit FA-NWT1. Abschluss mit 200 Ohm.

Nicht so doll.


Holger

von Holger D. (hodoe)


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Und hier zwei Stück FT82-61 mit vier Windungen 1 mm Teflon bifilar. Die 
Induktivität beträgt laut Messgerät 2,7 µH. Die auf dem FT114-61 betrug 
1,6 µH.

von Robert M. (r0bm)


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Holger D. schrieb:
> Moin, 1.3 mm Kupferlackdraht verdrillt. Vier Windungen auf FT114-61.
> Gemessen mit FA-NWT1. Abschluss mit 200 Ohm.
>
> Nicht so doll.

Selbstverständlich ist das nicht "doll" wenn in einer 50 Ohm Umgebung 
(mit 200 Ohm Abschluß) gemessen wird. Der Balun soll von 1,4 Ohm auf 5,6 
Ohm symmetrisch transformieren.

Holger D. schrieb:
> Und hier zwei Stück FT82-61 mit vier Windungen 1 mm Teflon bifilar.

Die Impedanz der bifilaren, verdrillten Wicklung müsste theoretisch 
SQR(1,4 * 5,6) Ohm aufweisen, was praktisch eine ziemlich unmögliche 
Aufgabe darstellt. Teflonisolation ist zwar gut gemeint, der hohe 
Abstand der Drähte untereinander macht die Leitung allerdings hochohmig.
Sieh dir nochmal die/den Speisedrossel/Balun der A600 Endstufe von ACOM 
an. 2 Wdg., stark verdrillter (= geringe Leitungsimpedanz) CuL Draht auf 
61er (o.ä.) Ferrit-DLK.

Des Weiteren müsste man noch ein Auge auf den Kernverlusten haben, 
insbesondere auf den unteren Bändern. Um die Verluste gering zu halten, 
darf die magnetische Flussdichte im Kern nicht zu hoch sein. Die 
Flussdichte ist direkt proportional zur angelegten Spannnung und 
indirekt proportional zur Frequenz, zur Anzahl der Windungen sowie zum 
Materialquerschnitt.

von Holger D. (hodoe)


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Moin, nach längerer Zeit gibt es mal Neuigkeiten. Ich habe eine neue PA 
aufgebaut und zwar nach SV2RIF. Die gibt es bei ebay für knapp einen 
Hunderter weitestgehend aufgebaut.

Ich habe heute die Erlaubnis zur Veröffentlichung des Schaltplanes 
bekommen. Vielleicht gibt es ja eine Diskussionsgrundlage.

Die Effizienz liegt, wenn man den Tiefpassfilter einschleift, so bei 50 
%. Es sind weiterhin 48 V.

Ich bin auf jeden Fall dem Ziel auf 160m bis 10m eine S-Stufe Gain zu 
bekommen einen Schritt weiter gekommen. Ich glaube, dass der Filter 
nicht so optimal ist. Da werde ich mal was anderes probieren.

Die MRF300 haben auf jeden Fall den Reiz, dass sie nicht so unendlich 
teuer sind und eben auch relativ einfach auszuwechseln sind.


Gruß
Holger

von Wilhelm S. (wilhelmdk4tj)


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Hallo zusammen, hallo Holger.

Nettes Schaltbild; das ist doch so, wie man es üblicher Weise macht. Das 
kannst du  von jedem HF-Transistorhersteller aus jedem beliebigen 
Datenblatt kopieren. Die Feinheiten stecken ja wie  immer im Detail. Ich 
frage überhaupt nicht weiter, die wollen das Teil ja verkaufen.
..und die Betriebsspannung fällt vom Himmel, wird induktiv eingespeist, 
oder bin ich blind..??

73
Wilhelm

von Holger D. (hodoe)


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Huch, ja die fehlt. Es sind zwei Drosseln über die die 48 V zugeführt 
werden.

von Robert M. (r0bm)


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Holger D. schrieb:
> Moin, nach längerer Zeit gibt es mal Neuigkeiten. Ich habe eine neue PA
> aufgebaut und zwar nach SV2RIF. Die gibt es bei ebay für knapp einen
> Hunderter weitestgehend aufgebaut.

Die gleiche PA gibt es auch von R3KBO (eb104.ru).

Holger D. schrieb:
> Ich habe heute die Erlaubnis zur Veröffentlichung des Schaltplanes
> bekommen. Vielleicht gibt es ja eine Diskussionsgrundlage.
> Die Effizienz liegt, wenn man den Tiefpassfilter einschleift, so bei 50
> %. Es sind weiterhin 48 V.

Mal abgesehen davon dass die Stromversorgung fehlt, hat auch diese PA 
leider etliche Mängel:

- Bedingt durch den 1:4 Übertrager sind 600W nicht machbar, von den 
angegebenen 80% Wirkungsgrad im Linearbetrieb ganz zu schweigen. 
Theoretisch wären es knapp 340W bei 48V. Wegen den getrennten 
Speisedrosseln, wird die Ausgangsleistung deutlich darunter liegen.
- Dreht man die Ruhestromeinstellung voll auf (oder zu), wird die HF an 
den Gates kurzgeschlossen.
- Die Temperaturkompensation des Ruhestromes ist reine Glücksache.

Holger D. schrieb:
> Ich bin auf jeden Fall dem Ziel auf 160m bis 10m eine S-Stufe Gain zu
> bekommen einen Schritt weiter gekommen. Ich glaube, dass der Filter
> nicht so optimal ist. Da werde ich mal was anderes probieren.

Eine S-Stufe mehr bezogen auf 100W? Bei einer Versorgungsspannung von 
48V klappt das noch nicht. Eine höhere Spannung (> 53V) sowie ein 1:4 
Balun statt der 2 getrennten Speisedrosseln wären dazu notwendig.

von Holger D. (hodoe)


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Robert M. schrieb:
> Die gleiche PA gibt es auch von R3KBO (eb104.ru).

Moin, habe ich gesehen. Griechenland ist EU und daher spare ich den Weg 
zum Zoll.
> Mal abgesehen davon dass die Stromversorgung fehlt, hat auch diese PA
> leider etliche Mängel:

Kann nicht viel zu dem Thema sagen. Allerdings messe ich mit einem 
LP-100A bei 4 W rein 400 W raus. Hinter dem Tiefpassfilter. 
Oberwellenabstand > 45 db.

> Eine S-Stufe mehr bezogen auf 100W? Bei einer Versorgungsspannung von
> 48V klappt das noch nicht. Eine höhere Spannung (> 53V) sowie ein 1:4
> Balun statt der 2 getrennten Speisedrosseln wären dazu notwendig.

Ja bezogen auf 100 W. Mit 1:4 Balunen habe ich reichlich experimentiert. 
Der Knaller war es aber nicht.

W6PQL hat verwendet jetzt auch separate Drosseln. 
https://www.w6pql.com/hf/2016revision.htm

73, Holger

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