Forum: HF, Funk und Felder PA Ausgangsleistung begrenzen


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von Peter M (Gast)


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Hallo,

Ich habe einen "High Power Amplifier": Mini-Circuis ZHL-25W-272+ (25W 
saturated output power).

Ich benoetige ~32dBm Ausgangsleistung bei ~900MHz (so linear wie 
moeglich). Ich habe auch einen Tiefpassfilter rumliegen (Mini Circuits 
VLF-1000+) den ich gerne am Ausgang zur Filterung verwenden wuerde. Lt. 
Datenblatt 10W (=40dBm) max. bei 25 Grad.

Das Quellsignal kommt von einem USRP Software Defined Radio (SDR). Max 
Auslangsleistung 22dBm.

Was ist der beste Weg die Ausgangsleistung des PA zu begrenzen um 
sicherzustellen dass der Filter (und sonst auch nichts) beschaedigt 
wird?

1.) Eine Moeglichkeit waere einfach ein kleines Signal vom SDR zu 
schicken. Allerdings sind unterschiedliche Gain Werte angegeben, die 
zwischen 44 und 56 dB schwanken! Bei 1000MHz ist jedenfalls ein Gain von 
49.20dB angegeben. Wenn ich mit dem SDR (dessen Auslangsleistung 
kalibriert ist) 32dBm-49.2dB=-17.2 dBm schicke, ist das in Ordnung?

2.) Eine Moeglichkeit waere einen Attenuator zwischen SDR und PA zu 
schalten. Ich haette 2x10dB (und 2x3dB). Allerdings, das SDR kann bis zu 
22dBm ausgeben, also muesste ich trotzdem per Software sicherstellen 
dass nie +5dBm ueberschritten wuerden. Hat es irgendeinen Nachteil (z.B. 
noise) einen Attenuator zwischen SDR und PA zu geben?

3.) Ist es moeglich die Ausgangsleistung ueber die Supply Voltage zu 
begrenzen? Also eine Supply Voltage <28V zu verwenden? Das Datenblatt 
sagt dazu nichts.


LG
Peter

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Peter M schrieb:
> Hat es irgendeinen Nachteil (z.B. noise) einen Attenuator zwischen SDR
> und PA zu geben?

Im Prinzip nimmt dadurch das Rauschen zu, aber bei diesen Pegeln dürfte 
das keine Rolle spielen. Die sind allesamt weit genug über dem Rauschen.

Wenn man nicht softwaremäßig sicherstellen kann, dass das SDR keine zu 
hohe Leistung ausgibt, würde ich die Variante mit dem Abschwächer 
nutzen. Die ist dann zumindest sicher.

Genauen Abschwächerwert musst du halt ggf. ausprobieren.

> 3.) Ist es moeglich die Ausgangsleistung ueber die Supply Voltage zu
> begrenzen? Also eine Supply Voltage <28V zu verwenden?

Davon wird sicherlich Verstärkung und Maximalleistung abnehmen, aber 
sehr wahrscheinlich werden überproportional dazu die Verzerrungen höher. 
Keine gute Idee, finde ich.

von Pandur S. (jetztnicht)


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Es gibt doch digital gesteuerte Attenuatoren. So einen auf regulaer 
-10..0dBm am Input laufen lassen.
Was willst du mit einem filter nach dem Verstaerker ? Wenn du den am 
Eingang nicht uebersteuerst, kommen da auch keine Oberwellen raus.

von Hp M. (nachtmix)


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Peter M schrieb:
> Wenn ich mit dem SDR (dessen Auslangsleistung
> kalibriert ist) 32dBm-49.2dB=-17.2 dBm schicke, ist das in Ordnung?

Nein, schlimmstenfalls gerät die 25W-Endstufe, z.B. bei offenem Eingang, 
in wilde Schwingungen und zerstört dir alles, was dahinter kommt.

Peter M schrieb:
> Hat es irgendeinen Nachteil (z.B.
> noise) einen Attenuator zwischen SDR und PA zu geben?

Wird ähnlich gefährlich sein, wie oben.

Du wirst ihn aber trotzdem brauchen, damit du mit den 200mW 
Steuerleistung nicht die Eingangsstufe der PA schrottest.


Am einfachsten dürfte die Verwendung eines entsprechend leistungsfähigen 
Abschwächers am Ausgang der PA sein.

Alternativ einen Richtkoppler mit ca. 10dB Koppeldämpfunmg und eine 
Dummy Load verwenden.

Peter M schrieb:
> Ist es moeglich die Ausgangsleistung ueber die Supply Voltage zu
> begrenzen? Also eine Supply Voltage <28V zu verwenden?

Das dürfte zu Verzerrungen führen. *)


*) P.S.:
Evtl kannst du aber, bei ansonsten konstanten 28V, den Speisestrom der 
Endstufe begrenzen.

: Bearbeitet durch User
von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Hp M. schrieb:
>> Hat es irgendeinen Nachteil (z.B.
>> noise) einen Attenuator zwischen SDR und PA zu geben?
>
> Wird ähnlich gefährlich sein, wie oben.

Sofern sich die Verbindung am Eingang nicht lösen lässt, ist der Eingang 
durch den Abschwächer immer sauber mit 50 Ω abgeschlossen. Warum sollten 
da wilde Schwingungen entstehen? Die PA darf doch auch dann nicht 
anfangen zu schwingen, wenn ich das Eingangssignal komplett wegnehme 
(bspw. weil ich das Generatorsignal mit einer Morsetaste aus- und 
einschalte).

von Michael M. (michaelm)


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Hp M. schrieb:
> Evtl kannst du aber, bei ansonsten konstanten 28V, den Speisestrom der
> Endstufe begrenzen.

Dabei wird Folgendes passieren, weil ja bei einsetzender Strombegrenzung 
auch die Spannung reduziert wird:
> Das dürfte zu Verzerrungen führen. *)

Wie Jörg bereits schilderte... Also die schlechteste Möglichkeit 
überhaupt.
________

Hp M. schrieb:
> Peter M schrieb:
>> Wenn ich mit dem SDR (dessen Auslangsleistung
>> kalibriert ist) 32dBm-49.2dB=-17.2 dBm schicke, ist das in Ordnung?
>
> Nein, schlimmstenfalls gerät die 25W-Endstufe, z.B. bei offenem Eingang,
> in wilde Schwingungen und zerstört dir alles, was dahinter kommt.
>
> Peter M schrieb:
>> Hat es irgendeinen Nachteil (z.B.
>> noise) einen Attenuator zwischen SDR und PA zu geben?
>
> Wird ähnlich gefährlich sein, wie oben.

Finde ich unlogisch, denn ein Abschwächer vor der Enstufe sorgt dafür, 
dasss der Eingang einen definierten Abschluss 50 R (durch das D.-Glied) 
am Eingang sieht, also nicht offen ist. Das ist also in jedem Fall 
besser als ein offener Eingang.
Unter dieser Voraussetzung könnte Peter den SDR auch gefahrlos zwischen 
dessen Ausgang und darauf folgendem D-Glied trennen. Der Verstärker 
sieht dann ja immer noch das D-Glied, nicht unbedingt mit reellen 50 R, 
aber immerhin besser als garnichts.

Michael

E: Jörg war schneller...

: Bearbeitet durch User
von Hp M. (nachtmix)


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Michael M. schrieb:
> Hp M. schrieb:
>> Evtl kannst du aber, bei ansonsten konstanten 28V, den Speisestrom der
>> Endstufe begrenzen.
>
> Dabei wird Folgendes passieren, weil ja bei einsetzender Strombegrenzung
> auch die Spannung reduziert wird:
>> Das dürfte zu Verzerrungen führen. *)
>
> Wie Jörg bereits schilderte... Also die schlechteste Möglichkeit
> überhaupt.

Das sehe ich anders, denn auf diese Weise geht die Versorgung ja erst 
runter, wenn die PA den verbotenen Bereich der Ausgangsleistung 
erreicht.
Ein paar Oberwellen machen den Kohl dann auch nicht mehr fett.

Wenn man aber von vornherein die Betriebsspannung soweit reduziert, dass 
nur noch 5W oder so rauskommen können, dürften sich Arbeitspunkte 
verschieben, was, -auch bei erlaubten Leistungen-, mit hoher 
Wahrscheinlichkeit zu Verzerrungen führt.

: Bearbeitet durch User
von Michael M. (michaelm)


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Egal, ab welchem Punkt sich durch Strombegrenzung die Arbeitspunkte 
verschieben, erzeugt diese Methode in jedem Fsll der Reduzierung 
unerwünschte Nebenprodukte.

Also warum sollte man das Signal nicht grundsätzlich "sauber" lassen und 
einfach die Steuerleistung mit geeigneten Mitteln -D.-Glieder- 
reduzieren?

Das ist echnisch einfach nicht sauber.... ^^
Beim Autofahren legst du ja auch nicht einen Ziegelstein auf's Gaspedal 
und betätigst irgendwelche Bremseinrichtungen (früher hätte man dem 
Vergaser die Luftzufuhr drosseln können), um eine gewünschte 
Geschwindigkeit nicht zu überschreiten.

Michael

von Hp M. (nachtmix)


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Michael M. schrieb:
> Also warum sollte man das Signal nicht grundsätzlich "sauber" lassen und
> einfach die Steuerleistung mit geeigneten Mitteln -D.-Glieder-
> reduzieren?

Vielleicht, weil der TE ein Labornetzteil hat, aber keine Abschwächer, 
welche die 25W aushalten.
Das Dämpfungsglied am Eingang muss sowieso hin, damit der Steuersender 
mit seinen 200mW nicht aus Versehen den Eingangstransistor der PA 
ausbläst.
M.E. ist aber auch irgend eine Form der Begrenzung der Ausgangsleistung 
erforderlich, denn die PA kann ca 10-Mal mehr Leistung erzeugen als 
benötigt wird. Das muss nicht gut gehen, wenn sich das Teil 
selbstständig macht.

Peter M schrieb:
> Allerdings sind unterschiedliche Gain Werte angegeben, die
> zwischen 44 und 56 dB schwanken

Allein schon diese 12dB Unterschied reichen um bei einem Frequenzwechsel 
und konstanter Steuerleistung den Filter zu überfordern, wenn bei der 
Frequenz mit der niedrigen Verstärkung die gewünschen 32dBm 
Ausgangsleistung geliefert werden.

Ausserdem sind 56db recht viel Verstärkung auf der gleichen Frequenz und 
erfordern bei 900MHz sicher einen sorgfältigen Aufbau, damit es nicht 
durch Undichtigkeiten zu Schwingungen kommt.

P.S.:
Ich habe mir gerad mal das Datenblatt der PA angesehen. Danach sind die 
25W nur ein typischer Wert. Den dort gezeigten Diagrammen nach kann der 
Verstärker im fraglichen Frequenzbereich aber sogar 46dBm = 40W 
abgeben...

: Bearbeitet durch User
von Michael M. (michaelm)


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Er sagte auch:

Peter M schrieb:
> Allerdings, das SDR kann bis zu
> 22dBm ausgeben, also muesste ich trotzdem per Software sicherstellen
> dass nie +5dBm ueberschritten wuerden.

Nun, genau das ist Peters Aufgabe, mit den verfügbaren Baugruppen so 
umzugehen, dass er immer im sicheren Bereich liegt.
Im mW-Bereich ist das außerdem wesentlich leichter zu realisieren als 
bei 10 W.

Ich bleibe dabei: Die Leistung der PA in die Knie zu zwingen, ist
a) bei weitem nicht einfach(er) und
b) mit Problemen in der Signal-Qualität verbunden.

Genauso ("ALC") passiert das in vielen PA-Schaltungen, die (z.B. bei 
Fehlanpassung oder Leistungsregelung) die Ansteuerleistung regeln und 
nicht etwa in die Versorgung der PA-Transistoren selbst eingreifen.

Michael

EDIT: Was mich etwas wundert, ist die Tatsache, dass er (offenbar als 
der gleiche "Peter M." in einem anderen Thema heute einen Beitrag 
geschrieben hat, sich aber in diesem Thema nicht weiter dazu äußert...

: Bearbeitet durch User
von Techniker (Gast)


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Peter M schrieb:
> Was ist der beste Weg die Ausgangsleistung des PA zu begrenzen

IMO das Keyword für Deine Suche: "Dummy Load"

von Ralph B. (rberres)


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Ich würde zweierlei machen.
1. Am Ausgang der PA einen Leistungsabschwächer schalten , der so 
dimensioniert ist, das nachfolgende Objekte nicht mehr zerstört werden 
können. Dabei wird die abgeschwächte Leistung warscheinlich trotzdem 
noch das nachfolgende Objekt übersteuern.

2. Am Eingang derPA einen Abschwächer vorsehen, der so dimensioniert 
ist, das  das Objekt am Ende der Kette nicht mehr übersteuert ist, also 
die gewünschte Leistung sieht.

Man hat damit erreicht das sowohl nichts zerstört werden kann, als auch 
die PA in einen verzerrungsarmen Bereich betrieben wird.

Einen Abschwächer nur am Eingang der PA zu plazieren halte ich für 
riskant.

Zwar sind die Verzerrungen durch die PA dann noch geringer, und die PA 
ist garantiert vor Übersteuerung geschützt, doch die Gefahr der 
Zerstörung von Objekten hinter der PA ist gegeben. Sei es durch 
Schalttransienten oder einfach nur duch Fehlbedienung.

Ralph Berres

von Techniker (Gast)


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Dummyloads gibts auch mit Messausgängen in beliebiger Proportion, damit 
vernichtest was nicht brauchst und gibst weiter was Du brauchst...

seit gefühlten 2000 Jahren nicht nur in der E-Technik, schiefe Ebene, 
Flaschenzügelei usw.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Wobei natürlich die Frage ist, warum man eine PA für 25 W nimmt, wenn 
man nur ein Zehntel davon wirklich braucht … das Konzept, massig 
Leistung zu verheizen, klingt ja nun auch nicht wirklich sinnvoll.

von Ralph B. (rberres)


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Jörg W. schrieb:
> Wobei natürlich die Frage ist, warum man eine PA für 25 W nimmt, wenn
> man nur ein Zehntel davon wirklich braucht … das Konzept, massig
> Leistung zu verheizen, klingt ja nun auch nicht wirklich sinnvoll.

Vielleicht weil er die PA hat, und keine passende neue kaufen will.

wobei sich die Frage stellt, was ist billiger. Eine 2 Watt PA oder ein 
10db 25 W Dämpfungsglied

Ralph Berres

: Bearbeitet durch User

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