Weltz SP-350 E-tuna loppis - vilket fynd?

 Plockade upp lite prylar på årets radiomässa i E-tuna

En av prylarna var en äldre, begagnad och modifierad SWR/Wattmätare

Modifieringen (som antydes vara en bra grej) var att man bytt från SO-239 till N-hona på 500MHz sensorn.

Det lät ju bra ? 8/

Väl hemkommen så kopplades mätare in på 432MHz och ..........?

Efter modifieringen till N-kontakter har verkar det som fel införts på Weltz orginalkonstruktion

Petar man på koaxerna när dom är anslutna på den modifierade 500MHz sensor så är utslagen på mätaren över hela skalan - totalt glapp nånstans

Well - plockar av locket och börjar titta. Det ser ju bra ut tills man känner på hur sensorn var monterad, sensorlådans väggar flexar när man har koaxkablar anslutna och böjer lite på koaxkablarna. 

Montaget av N kontakterna har gjort sensorlådan ännu mer känslig för yttre påverkan genom koaxkontakternas dåliga montering

Superglapp

Man har försökt bättra på jordanslutningen mellan kretskortet och lådan genom att addera två kopparbleck mellan kretskort och låda och försökt löda fast dom på en galvad plåt 8)))

En s.k kalllödning på galvat plåt.......8/

Noll RF avkoppling

Båda genomföringskondensatorerna i lådan för DC signalerna från fram och back detektorerna har gått sönder, tar av dom och mäter på dom men där finns nästan inga nF kvar att koppla av RF till jord med.

Superglapp II

Plockar isär lådans innehåll och ser att den gängade mittledaren på N-kontakterna är lös och har lossnat i sin lödning

Lös mittledare, den föll av

N-kontakterna sitter med 2 av 4 skruvar och dom 2 satt lösa....

Jorå....

OK

Vad göra?

N-kontakterna är av nåt kvalitetsmärke - så dom behålls men rengörs kemiskt

Nya genomföringskondensatorer

4.7nF genomföringskondensatorer 2st

Sensorlådans innehåll

Sensorkretskortets komponenter - det är symmetriskt så man kan köra den åt vilket håll som helst eftersom DC regleringen sker i det andra kretskortet på frontpanelen

Alla vippomkopplare rengörs två gånger med oxidlösare och alkohol

Lådans montering måste bli helt stum samt även stumt monterad mot den stora yttre lådan

En 5mm tjock aluminiumplåt blir en ny stum gavel att montera N-kontakterna i samt fästa lådan mot

Försänker N-kontakterna i plåten, försänker även de fyra skruvarna som håller kontakterna, nu får man en helt plan och stum yta mellan detektorlådan och bakstycken på mätarens låda - som inte belastar innehållet på kretskortet eftersom det inte rör på sig

Försänker 2.5mm för flänsen på chassikontakten

Klart!

Det finns tre effektskalor och därmed tre potentiometrar som man kalibrera med.

Potentiometrarna sitter på kretskortet på frontpanelen

Provar även den andra original och o-modifierade sensorn på 144MHz och kalibrerar den också, med mitt retro-PA på 200W uteffekt vid 4W driveffekt är det fullt skalutslag på 200W läget.

4W blir 200W med ett 4CX300A vid 2kV

50MHz LPF measurements

50MHZ LågPassFilter - uppmätta data

En mätning från min filter mätare weekend

Ett LPF jag gjorde för många år sedan till ett slutsteg

En snabb koll i nätverksanalysatorn, vilken dämpningar har den slopande kurvan överr 50Mhz

-20dB loss vid 92MHz (0.01 )
-30dB loss vid 125MHz (0.001)
-28dB loss vid 104MHz
-44db loss vid 203MHz (på bilden står markören rätt, över (mer än 0.0001)

RF FET (LDMOS) vs BJT 3d Order Intermodulation

En liten notis om skillnaderna mellan BJT (bipolära NPN transistorer) och FET (LDMOS) 3d order IM produkter

Med IM3 brillorna på......"IM3 ökar med 3dB för varje 1dB mer driveffekt"

det här inlägget berör ett väldigt gammalt ämne - men jag loggar den för min egen skull.

Enligt BJT och FET tillverkare har BJT NPN transistorer har bäst intermodulationsprestanda nära den specifierade maximala uteffekten, sen försämras IM om BJT körs över och under specifierad effektnivå

Har lagt in ett exempel (se bild nedan) som visar principen för bra IM data i takt med uteffekt, för FET och BJT slutsteg.
Tillverkarna av BJT och FET har angett  uteffekt till 45W PEP, klass AB
Kurvorna är däremot tillämpbara på andra FET och BJT med andra uteffektnivåer

BJT vs FET IM kurva, med IM data som kan anses som bra

I exemplet ser man att FET (LDMOS) har sämre intermodulationsprestanda än BJT ovanför den  av FET tillverkaren specifierade maximala uteffekten (gul markering)  - men har bättre prestanda (grön markering) än BJT under 30W PEP.
Dvs. en FET har flat IM kurva (IM blir bättre i takt med lägre uteffekt)  - i motsats till BJT IM kurva där bra IM data varierar kraftigt utanför det rekommenderade effektuttaget

Hur körs amatörradioslutsteg jämför med hur IM påverkas?

Vanligaste fallet är slutsteg som körs på absolut max eller till och med ännu högre uteffektnivåer än absolut max

Som ett exempel, det finns olika "100W++" slutsteg med en NPN BJT, t.ex MRF247 eller S2C2782, dessa slutsteg anges av vissa slutstegstillverkare som ett "100W++" slutsteg och kan även köras med variabel uteffek, dvs. där IM data är som sämst
Men tittar man på NPN och BJT tillverkarnas datablad på MRF och 2SC anger dessa att specifierad uteffekt är 75W (för MRF) minimum och 80W minimum (för 2SC), dvs. där är IM data är som bäst.
Kan vara en förklaring till varför många amatörradioslutsteg ligger på gränsen eller är sämre än acceptabla IM data för sändare

I bilden ovan se rman att en BJT kan ge bättre eller liknande IM data än en FET -  men ENDAST inom ett visst effektområde.
Så äldre slutsteg med fast uteffekt på BJT tillverkarens effektnivå kan ha bättre IM data än modernare FET slutsteg.
FET bestyckade slutsteg kan ha variabel uteffekt och ändå bibehålla eller ha ännu bättre IM data. Slutsteg med FET har bättre IM data än variabla BJT slutsteg

Vissa slutstegstillverkare har som tillval att man kan bestycka slutsteget med en kraftigare FET och därmed ha bibehållen uteffekt och klara sig under minimum nivå för vad som anses acceptabla IM data för sändare.

BIAS

Bias (som påverkar IM) på en FET är en enkel konstruktion och kan vara högohmig eftersom gate inte drar nån ström,
i motsats till en BJT som kräver en lågohmig bias och basen drar en del ström vilket gör att spänningsregulatorn och strömuttaget sammansatt blir en mer komplicerad biaskrets.
Det vanligt att slutstegstillverkaren med BJT i slutsteget använder mycket enkla biaslösningar som har svagheter som i sin tur på verkar IM data till det sämre

LDMOS bias är enkelt men kräver en temperaturkompenserad bias, så även den blir komplexare än en enkel dc/dc regulator.

Nivån av LDMOS bias (Idq) är också avgörande för bra IM data, ju högre biasström desto bättre IM data.
Med ökande bias ström följer större värmeutveckling och reducerad förstärkning på de högsta effektnivåerna.

Exempel på en 100W LDMOS  - relation med bra IM data och bias Idq

Man kan fundera på hur slutstegstillverkarna tävlar om att ha så små och lätta lådor (dvs. en lätt och liten kylfläns) som möjligt, så tyst luftkylning (lågt luftflöde) som möjligt och med högst uteffekt.  Man kan tro att det tillverkarna väljer bort är bra IM data och istället lägger man sig med bias Idq i gränslandet mellan vad som anses som ett acceptabla IM data för sändare.

Så - om en radioamatör inte tagit reda på hur slutstegstillverkaren gjort sin produkt, är det lätt att hamna i situationer där slutsteget inte längre har acceptabla IM data, dvs. kör med driveffekt och uteffekt där FET eller BJT har som sämst IM data - marginalen kan redan vara så liten i slutsteget från början att man kan inte "gasa på" utan konsekvenser,

T.ex det där med ALC och IM, ha ingen eller mkt liten aktiv ALC i sändarens ALC mätare så riskerar man inte sämsta Im data från sändaren till slutsteget.

VHF MOSFET Experiment

Tanken var att höja uteffekten på min station på låga VHF bandet, från 50W till 180-280W.

Ett par komponenter dök upp i junkboxen, så varför inte prova om det går att få fart på dom.

Så här långt är det enbart mekaniken som tagit form. Ett kretkort fräst för hand, en kopparplatta för värmeavledning och med fasat uttag för transistorn. Ingången är en step-down (1varv/3varv) från 50ohm ingångstranformator  (BN43-202) tvåhålskärna. För de bredbandiga utgångstransformatorerna, en 25ohms  koax och ett antal  T50-10 u=8 toroider  borde ge BW = >30Mhz.

Första provskottet blir först när biaskretsen och förstärkningen är under kontroll. MOSFETar har tendenser att ta död på sig själv annars. MOSFETen som kommer att användas i testkopplingen är en gammal 2SK1310. i s.k gemini kapsel för kommersiella VHF slutsteg och har två aktiva delar. Den vill ha 50V. 2SK1310 ger minst 180W ut. Byter man LDMOS till en senare BLF-modell kan man nå 280-300W men efter lite justeringar.

6m PA lågpassfilter

Ett PA måste alltid följas av ett filter. Detta är ett lågpassfilter (LPF) som undertrycker övertonerna tillräckligt mycket. Filtret är inbyggt i en aluminiumlåda, i locket fästs två N-hona chassikontakter. På kontakternas mittstift fästs ett litet kretskort med en stripline på glasfiberlaminat. Stripline delas upp för att ge plats för seriekondensatorerna, spolarna osv.
Komponentdata står skrivet på kretskortet. Spoltråd är lackerad Cu 1mm OD. Kondensatorerna är Hi-Q typ och flera i parallel vilket betyder att effekttåligheten är många hundra watt.




Filtret mättes upp i nätverksanalysator och på bilden ser man anpassning och retureffekt.
På 50MHz ser man att anpassningen är bra och att filtret har dämpning på nån -dB.
Redan på 70MHz ser man att anpassningen är låg och det betyder att 2:a och 3:e övertonerna kommer att stanna i filtret och därmed dämpas kraftigt innan övertonerna hamnar i antennen.

Retro 6m PA't tar form

Senaste projektet är ett slutsteg för 50Mhz. Eftersom DIY är måttot i radioshacket efterlystes några vitala komponenter via amatörradiokamrater och forum. 3st QQE06-40 dubbel-tetroder med tillhörande socklar fanns tillhands via kontakterna.
Alla 6 tetroderna (3 rör) kopplas ihop parallellt, med jordad katod, drivs via ett 50ohms RF motstånd där en del av effekten matas på ena gallret. Uteffekt mycket beroende på anodspänning och driveffekt. Bias och skärmgallerspänning blir stabiliserade med aktiva reglerkretsar med op-amp, mosfet m.m.

Nästa steg är att inventera transformatorinnehavet och se vilka spänningar som kan genereras.

Lådan är en f.d mikrovågsugn som rensats och rengjorts. Sen har vinkelslipen används för att rensa ut en del plåtdetaljer samt ta ut ett hål i botten på lådan där hela RF-plattan på bilden monteras. En del mikrovågungsdetaljer går faktiskt att återanvända till slutsteget, t.ex fläkten, likriktardioden, hsp kondensator, mikrobrytare m.m.