Forum: HF, Funk und Felder Highspeed-PWM fuer KW-PA denkbar?


von Wulf D. (holler)


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Ist es mit heutigen Mitteln denkbar, eine KW-PA (80m-10m) nach Art eines 
Audio Class D Verstärkers zu bauen?

Ich meine jetzt nicht die Class E/F Verstärker, wo man für jedes Band 
einen eigenen Ausgangskreis bzw Oberwellenfilter benötigt.

Die Idee wäre mit einer PWM von z.B. 100MHz nur für diese Frequenz das 
Filter auszulegen. Signale von 3-30 MHz werden mittels PWM erzeugt.
Halbwegs aktuelle HF-FET haben Transitfrequenzen von 1GHz und mehr, die 
sollten das schaffen.
Habe nur noch keine so schnelle PWM gesehen. Benötigt auch eine 
effiziente Steuererung für die Modulation. Wäre ggf eine FPGA-Anwendung.

Kennt jemand funktionierende Konzepte in der Richtung?
Oder ist das Unsinn?

von L. (lah)


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Fällt das unter "software defined radio" (SDR) als Suchbegriff?

Schnelle PWM per FPGA ist definitiv möglich, z.B. hier haben sie mit 
einem Gigabit-Transceiver ein 3,2GHz Binärsignal erzeugt:
"AN ALL DIGITAL QAM MODULATOR WITH RADIO FREQUENCY OUTPUT"
https://www.wirelessinnovation.org/assets/Proceedings/2005/2005-sdr05-1-4-02-ye.pdf

von Wulf D. (holler)


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Danke, sehr gute Quelle. Obwohl schon 20 Jahre alt, wäre das auch heute 
noch ein irrsinniger Aufwand. Die haben in ihrem Testaufbau einen FPGA 
mit fast 900 Balls und einigen 10k Logikzellen verwendet.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Vielleicht ist PWM nicht so ganz der passende Begriff, um da was zu 
finden. Ich wuerd' eher mal in Richtung "bandpass sigma delta modulator" 
forschen gehen.
Wenn ich mich noch recht erinnere, ist da eine der Herausforderungen 
ausreichend stabile Filter hoeherer Ordnung zu designen und dann noch zu 
implementieren (Ok, wird weniger die 900 balls eines FPGAs brauchen, als 
eher ein paar smarte Filterkonzepte und hurtige Addierer, Speicher etc. 
aka. Logikzellen).

Gruss
WK

von Wulf D. (holler)


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Dergute W. schrieb:
> Vielleicht ist PWM nicht so ganz der passende Begriff, um da was zu
> finden. Ich wuerd' eher mal in Richtung "bandpass sigma delta modulator"
> forschen gehen.

Der sigma delta modulator wird in dem von lah verlinkten Paper kurz 
angesprochen, incl dem mit diesem Konzept verbundenen Nachteil.

Genau wie die Nachteile des PWM-Konzepts anhand eines kurzen Beispiels 
aus dem Audio-Bereich: will man ein PCM-Signal mitt 44,1kHz mit 
16-fachen Oversampling (ist schon sehr viel) ausgeben, und die 
PWM-Flanken mit 16Bit Auflösung realisiert, würde man 46GHz Takt 
benötigen ...

Geht natürlich nicht, deshalb werden verschiedene Ansätze zur 
Vereinfachung verfolgt. Welche ausser noise shaping noch, habe ich nicht 
im Detail gelesen.

von Hippelhaxe (hippelhaxe)


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Wulf D. schrieb:

> Ist es mit heutigen Mitteln denkbar, eine KW-PA (80m-10m)
> nach Art eines Audio Class D Verstärkers zu bauen?
> [...]
> Kennt jemand funktionierende Konzepte in der Richtung?

Ich meine mich zu erinnern, dass es für Mittelwelle
(Hörrundfunk) etwas in dieser Richtung gab, ja.

Vor vielen Jahren (bestimmt mehr als zehn) war mal ein
Artikel im "Funkamateur" darüber. Name das Prinzips habe
ich wieder vergessen... "Bigfoot"... "Whiteboard"...
"Sherman".... Mist, neee...


> Oder ist das Unsinn?

M.E. nicht grundsätzlich.

von Hippelhaxe (hippelhaxe)


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Wulf D. schrieb:

> Genau wie die Nachteile des PWM-Konzepts

PWM ist für Gleichspannung.
Unausgesprochene Annahmen sind eine (streng)
periodische Pulsfolge und der eingeschwungene
Zustand des Tiefpassfilters.


> anhand eines kurzen Beispiels aus dem Audio-Bereich:

Führt in die Irre: Bei PWM hat man EINE Sorte 1-Runs
und EINE Sorte 0-Runs, die sich abwechseln, und deren
Summe eine konstante Länge ergibt.

KEINE dieser drei Forderungen ist aus mathematischer
oder systemtheoretischer Sicht notwendig -- das ist
ausschließlich der einfachen technischen Realisierung
geschuldet!

Ließe man Variation der PWM-Frequenz zu, könnte man
z.B. nicht nur 8/16 oder 9/16 erzeugen, sondern auch
8/15 -- ein echter Zwischenwert.

Erlaubt man komplexere Impulsmuster, kann man den
Oberwellengehalt gezielt beeinflussen. (--> "magic
sinewaves" von Don Lancaster).

von Al (almond)


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Bei Mittelwellensendern ist "direct digital modulation" heute Stand der 
Technik.

https://www.nautel.com/content/user_files/2018/07/NX-Series-brochure.pdf

von Marek N. (db1bmn)


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Al schrieb:
> Mittelwellensender [...] Stand der Technik

Ein Oxymoron ;-)

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Hippelhaxe schrieb:
> Ich meine mich zu erinnern, dass es für Mittelwelle
> (Hörrundfunk) etwas in dieser Richtung gab, ja.

Der letzte 250-kW-Sender in Wilsdruff war so aufgebaut. Aber das war 
klassisches Class D, und da es nur für eine Frequenz gebaut sein musste 
(durchstimmbare Sender brauchte man nur in den 1950ern, weil Deutschland 
im Kopenhagener Wellenplan nicht mitreden durfte), ist das Filtern am 
Ausgang nicht so schwierig.

: Bearbeitet durch Moderator
von Al (almond)


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Marek N. schrieb:
>> Mittelwellensender [...] Stand der Technik
>
> Ein Oxymoron ;-)

Wenn man das durch die europäische Brille sieht vielleicht. In anderen 
Teilen der Welt ist die MW noch sehr aktiv.

von Wulf D. (holler)


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Jörg W. schrieb:
> Hippelhaxe schrieb:
> Der letzte 250-kW-Sender in Wilsdruff war so aufgebaut. Aber das war
> klassisches Class D, und da es nur für eine Frequenz gebaut sein musste
> (…) ist das Filtern am
> Ausgang nicht so schwierig.

Der Halbleiter-Sender in Wilsdruff hatte wohl nur noch 20kW.

Mit fester Sendefrequenz braucht man keine Überabtastung, das 
vereinfacht so einiges.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Wulf D. schrieb:
> Jörg W. schrieb:
>> Hippelhaxe schrieb:
>> Der letzte 250-kW-Sender in Wilsdruff war so aufgebaut. Aber das war
>> klassisches Class D, und da es nur für eine Frequenz gebaut sein musste
>> (…) ist das Filtern am
>> Ausgang nicht so schwierig.
>
> Der Halbleiter-Sender in Wilsdruff hatte wohl nur noch 20kW.

Eine Zeitlang hatte da noch ein Privatradio sein Glück probiert, und die 
hatten deutlich mehr.  Ich habe damals den Stapel an 20-kW-Modulen mit 
ansehen können, der ganze Sender war im Antennenhaus untergebracht.

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