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Senderbau und HF Technik
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Stefan Heimers, Frannek1, Power-FM ne, Elektronikbastler

10 Watt DAB Linearverstärker, gar nicht kompliziert

Startbeitrag von Stefan Heimers am 20.09.2014 15:50

Für das Veranstaltungsrundfunkprojekt "Glarissimo" musste eine DAB-Endstufe her. Hier ist die Schaltung. Fotos gibt es auf Facebook in der Gruppe Radio Glarissimo.

Die Endstufe wurde nun gestern Nacht im Naturfreundehaus Fronalp erfolgreich getestet. Der Sender konnte in Netstal (einige km entfernt) gut empfangen werden.

Antworten:

Um Verluste in der Zuleitung klein zu halten haben wir die Endstufe direkt am Antennenmast montiert.


von Stefan Heimers - am 20.09.2014 16:41
Eine lineare Endstufe ist zwar auch nicht ganz so einfach zu bauen, aber bei einem DAB Sender ist sie dennoch wahrscheinlich die einfachste Komponente des gesamten Senders, oder sehe ich das falsch?

Ist der Verstärker denn wirklich "linear", oder einfach nur "gut genug, aber nicht 100% linear"?
So wie ich das mit meinem gefährlichem Halbwissen beurteilen kann, ist das ja so keine richtige Klasse-A Endstufe, sondern durch die Vorspannung "irgendwo zwischen A und C", und darum zwangsläufig nicht ganz linear (ganz linear geht eh nicht, das ist mir klar ;-)). Deswegen kommen sicher auch die nicht so stark abgeschwächten Oberwellen zustande, bei völligem Linearbetrieb müssten die Oberwellen deutlich abgeschwächt sein.
Der Wirkungsgrad ist ja wesentlich höher als bei reinem A-Betrieb, wenn da wirklich 10 Watt kommen.

Im Grunde könnte man diese Schaltung ja auch mit etwas abgeänderten Werten auch für UKW verwenden, da hat man dann zwar nicht so viel Power wie möglich, aber man kann das Oberwellenfilter einfacher ausführen.

von Power-FM ne - am 21.09.2014 07:50
Richtig, die Endstufe ist nicht das schwierigste. Wir benutzen die Software von Opendigitalradio fürs Multiplexing und die Modulation, sowei ein fertig gekauftes USRP, das die digitalen Signale aus dem PC in HF auf der Sendefrequenz umwandelt. Das USRP kann bei kurzen Leitungen direkt mit den beiden abgebildeten Verstärkern auf 10 Watt gebracht werden. Die Leistung wurde mit einem Diamond SX 200 gemessen. Da der Kanal 9B knapp oberhalb 200MHz lieget gibt es keine Garantie, dass die Leistungsangabe exakt ist.

Die Linearität ist hinreichend. Schon ohne das Pi-Filter ist die erste Oberwelle auf dem Spektrumanalyzer ca. 30dB unter der Hauptfrequenz. Das DAB-Radio spielt wenn man die Sache gut abstimmt mit einer Fehlerrate von 0 (auf der Anzeige des Microspot RA318 Empfängers) .

Für eine exakte Messung der Linearität fehlen mir leider die Messgeräte, ich mach das ja nur als Hobby.

von Stefan Heimers - am 21.09.2014 09:22
Ein bisschen schade, das viele andere Projekte auf der Seite nichtmehr einsehbar sind...

von Elektronikbastler - am 27.09.2014 20:10
Um es mal aufleben zu lassen. Gibts dazu vielleicht eine Eagle File und allgemeine Erfahrungswerte?

von Frannek1 - am 03.03.2016 21:37
Ich bin zwar nicht angsprochen, aber ich gehe stark davon aus, dass Stefan für diesen einmaligen Aufbau kein Layout erstellt hat.
Du siehst es doch auch auf dem Foto. Ein paar Inseln in eine Platine kratzen tut's auch ;-).

Es hindert dich aber niemand daran, ein Layout zu zeichnen. Bei den paar Teilen und anhand des Fotos sollte das doch kein Problem sein.

von Power-FM ne - am 05.03.2016 18:09
Da hast du Recht. Nur wenn es schon eines gegeben hätte, dann wäre eine Neuerstellung ja wie die Neuerfindung des Rades gewesen *g*. Wenn ich mal Zeit habe, werde ich mal ein Layout erstellen.
Schöne Grüße

frannek

von Frannek1 - am 06.03.2016 20:25
Ein Layout habe ich leider nicht. Power-FM hat recht, ich habe die Platine freihändig gedremelt. Bis jetzt ist es ein Einzelstück geblieben, leider kaum gebraucht.

Falls jemand ein Layout machen will noch ein paar Hinweise:

- Die Platine ist doppelseitig, unten ist eine durchgehende Kupferfläche. Die Bauteile und alle Verbindungen sind oben, man sieht auf dem Foto also eigentlich alles worauf es ankommt.

- Unten und oben ist eine Massefläche. Damit es zu keiner Rückkopplung kommt sollte es um den Transistor herum ein paar Durchkontaktierungen haben. Ich hab's einfach mit den Schrauben gelöst die auch der Befestigung dienen. Wer eine Platine mit echtem Layout herstellen will tut gut daran ein paar Vias zu setzen.

- Die Impedanzanpassung der Mosfet-Endstufe habe ich im LTspice per try&error gemacht. In der Simulation geht das im ganzen Band III, in echt funktioniert es nur bis Kanal 9 mit hinreichender Verstärkung. Ich vermute, dass L2 ein wenig verkleinert werden müsste weil die Induktivität der Leitung von der Spule zum Mosfet hinzu kommt. Aber das müsste mal noch ausprobiert werden. Vielleicht mal 10nH statt 12nH einbauen.

Die Kondensatoren sind wohl hinreichend gross, so dass die parasitären Kapazitäten keine Rolle spielen. L1 ist über sehr kurze Leiterbahnen verbunden, da sollte die parasitäre Induktivität auch keine Rolle spielen.

Achtung: Auch der 100p Kondensator C2 am Eingang der Endstufe ist Teil des Impedanzanpassungsnetzwerks, er darf nicht weggelassen oder vergrössert werden.

Der Trimmer R2 wird so eingestellt, dass etwa ein Ampere Strom fliesst. Der Trimmkondensator C7 wird auf maximale Ausgangsleistung eingestellt. C7 muss auf die exakte Sendefrequenz eingestellt werden, der Rest sollte "no tune" sein.

Ich habe Vor- und Endstufe auf separate Platinen gebaut. Da doch eine enorme Verstärkung erreicht wird könnte es kritisch werden wenn man beide zu nahe aneinander baut (wegen Rückkopplungen). Falls beide Stufen auf eine Platine sollen würde ich vorschlagen genügend Abstand zu halten.

Der RD15HVF1 hat sich als recht robust erwiesen. Die beiden BFG591 allerdings gar nicht. Wenn man da nicht aufpasst geraten die in Schwingung und dann macht es gleich fatz-peng. Die Vorstufe sollte deshalb nicht mit mehr als 10 Volt betrieben werden, und auch nicht ohne angeschlossene Last. Der Widerstand R3 (56Ohm) der Vorstufe dient auch dazu die Schwingneigung zu reduzieren.

von Stefan Heimers - am 08.03.2016 13:59
Hallo Stefan,

danke für diese informationen. Ich hab jedoch ein paar kleine Fragen:

1. ich hatte mir mal zum spielen so nen China Verstärker organisiert (also die mit 1,5W bis 500MHz). Abgesehen von den Nebenaussendungen: ich hatte eine nicht abgestimmte Antenne, im Grunde nur ein vom Schirm befreites Ende, und dieses dann mal mit dem TX belastet. Die Signalstärke ging nach oben jedoch die BitFehler auch. Ist die Modulation so empfindlich, was die Anpassung angeht?

2. Ich würde gerne mal einen einfachen Dipol nachbauen. Hatte ich vor Jahren bereits gemacht aber ich war mir nie sicher, ob die von der Anpassung her jemals passte (Da nciht wirklich belastet). Ich hab das Balun bzw Impendanzanpassung zwar immer in der Zeichnung gesehen, jedoch irgendwie nirgends ein schönes Foto. Mein damaliger Dipol war komplett aus Alu und den Match hab ich nach Anleitung hier gebaut. So viel Aufwand möchte ich natürlich jetzt noch nicht betreiben. Ich hab auf deinem Bild den Strahler auf Holz gesehen. Wie wichtig ist der Abstand der beiden Alu-Röhrchen? Der Strahler wird doch sicher 1/2Lambda sein, oder?


Würde mich über Rückmeldung freuen :-)

von Frannek1 - am 21.04.2016 16:40
Die Fehlerrate kann entweder von einer Übersteuerung am Eingang kommen, oder von einer Fehlanpassung, die die Endstufe wegen mangelnder Last irgendwie an den "Anschlag" kommen lässt. Eine Wurfantenne oder einen Teleskopstab würde ich keinesfalls für einen Sender mit mehr als ein paar Milliwatt verwenden. Das mindeste ist ein Halbwellendipol. Ein Balun ist für die Funktion des Senders nicht entscheidend (Du kannst direkt mit dem Koaxkabel an den offenen Dipol), nur verursacht sowas Störungen im Haus und reduziert die abgestrahlte Leisfung etwas.

Der Strahler meiner Holzantenne hat in etwa 1/2Lambda, die genauen Werte habe ich mit der Optimierungsfunktion von MMANA-GAL berechnet. Mit einem offenen 1/2Lambda Dipol kommst Du auf etwa 75 Ohm Impedanz. Mit dem Reflektor sinkt die Impedanz, meine Beispiele sind für den Anschluss an ein 50 Ohm Kabel berechnet.

Bei meinen Experimenten hat sich gezeigt, dass der Abstand zwischen Strahler und Reflektor weniger genau stimmen muss als die Länge der einzelnen Elemente. Ich würde sagen wenn Du bei den Längen auf 1cm genau und beim Abstand auf etwa 10cm genau arbeitest kommt das für Hobbyzwecke gut hin. Oder meinst Du den Abstand zwischen den beiden Hälften des Dipols? Das ist bei mir etwa 1cm und ich denke es kommt nicht so genau drauf an. Wichtig ist die Gesamtlänge der Dipols, incl. Stäbe und Abstand.

Meine Antenne ist für die einseitige Abstrahlung bei vertikaler Polarisation optimiert. Also von einer Hanglage aus breit auf ein Zielgebiet, aber nicht nach hinten. Sowas ist auch optimal für den Betrieb auf einem Balkon, weil man nicht so stark zurück ins Haus strahlt wo es Probleme geben könnte.

Hast Du ein SWR/Powermeter für 200MHz? Sowas ist eine grosse Hilfe bei der Kontrolle der Antennenanpassung und der Leistung der Endstufe. Ich hab das Diamond SX-200. Das SX-400 wäre für DAB noch besser geeignet, aber für UKW/Kurzwelle dafür nicht brauchbar.

von Stefan Heimers - am 22.04.2016 11:18
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