Small LDMOS wideband HF linear BLF1046. part 3

Kan man köra LDMOS på 12V ?

Svaret är nej, men det går ju att använda en DC step-up converter och köra 12V till 24V.

Två kretskort nu i PA't, en köpemodul för step-up DC och mitt hemgjorda LDMOS 

20W ut vid 23V med setp up modulen

Konvertermodulen ska klara upp till 3A om den har en kylfläns

Induktorn och schottkydioden blir varma efter några minuter med 1.1A / 23V last. Själva regulatorn blir inte särkilt varm.

Med som lägst 11.9 volt in så fungerar fortfarande DC konvertern

OM man som mest sätter utspänningen till 23V.

Det som inte framgår när man köper modulen är vilken Vin minimum man måste ha vid en viss Vut, det verkar finnas ett gräns på Vin -  men det är tydligt att man inte ska ha 24V Vut med endast 11V Vin.

Om jag sätter Vut på 24V och drar ned Vin under 11.5V så stänger DC modulen av sig självt.

Nu satte jag Vut på 23V och klarar då lite under 11.5 Vin innan DC modulen stänger av sig självt.

Jag sätter Vut till 22.5V och hoppas att mina 12V ackumulatorer inte kommer att dala allt för långt ned i spänning.

Den aktiva komponenten är en XL6009E1,  och ska klara upp till 4A enligt databladet men begränsas av valet av schottkydioden som är max 3A enligt data på den kompletta modulen.

Hur mycket ström modulen tål är lite oklart, tittar man på databladet för XL6009E1 så anger den upp till 4A MEN den schottkydiod som är vald och sitter på kretskortet , en SK34 schottkydiod, klarar enligt SK34 databladet av 3A vid 50% dutycycle.

När jag drar 1.1A vid 24V så drar modulen 1.7A vid 12V - och SK34 dioden blir varm rätt fort.

Så låt säga att man kör SSB på slutsteget är detta inget stort problem, vid CW blir det värre och digitala moder lär det bli mkt varm.
Man kan ju tänka sig att byta Schottkydioden till en diod som tål 5A 50% och sen ta ut 2.5A.



Den fasta 400kHz switchfrekvensens i XL6009 och dess påverkan på LDMOS slutsteget är nästa test.
Hur mycket måste man undertrycka på DC matningen.

RFI Ferriter - some small test

Provade en enkel mätning på ett par s.k RFI ferriter

Mätningen är utförd så att man lindar fem varv runt en ferrit och mäter reaktansen samt induktansen vid 2MHz.

Användningsområdet är för att reducera inducerad RF (mellan 3-29MHz) på kablar, och på så sätt undvika RF i oönskad utrustning. Frågan är om det blir någon dämpning .

Materialet, om det används för att dämpa RFI på kablar, verkar vara som bäst mellan dessa frekvenser:

• -43  " 25 - 250 MHz"
• -31 " 1 - 10 MHz"
• -61 " 200 - 1000 MHz"

Först ut är den lite nyare materialet -31

Mätte på ett ferritrör med 6mm hål

Över förväntan, mycket dämpning på 2MHz och långt över 25MHz

Nästa är en delad ferrit med låsbart plasthölje, snap-on, material -43

Enligt förväntan

Enligt förväntan

Nästa är en mindre ferritkärna också -43

Enligt förväntan

Enligt förväntan

Nästa ferrit men med material -61

Enligt förväntan

Enligt förväntan

Nästa är en okänd delat kärna som man tejpar ihop, troligen -43, köpte en låda av dessa vid ett besök i JA/ Akihabara nångång innan basarerna försvann.

Den är nästan lika bra som en -43 kärna

liknar -43 material

Nästa är en ferrit som normalt sitter på VGA/DVI datorskärms kablar. Man plockar bort dom, skär sönder plasten  och drar eller borrar ur kabeln.

Bättre än förväntat

Bättre än förväntat

Nästa är nåt som såldes ospecifierad i olika storlekar av känd prylhandel med en Kjell bakom disken, en delad kärna med låsbart plasthölje

Ser bra ut på bild

Riktigt dåligt, sämre än -43 material

Sämre än -43 material

 Den här kärnan är sämst. sätter man den på en rg-58 som en common mode reducering, eller med fem varv tråd så är den sämre än många andra kärnor.
Material okänt

Summering

Gamla datorskärmskablar med en eller två ferriter är klart användbara om man lindar flera varv

Material 31 är nåt man måste ha i lådan för RFI på 1.8MHz och uppåt.

Man skulle kanske ha en kärna av varje materialsort och seriekoppla dessa, med minst 5varv tråd runt varje kärna, dvs. 15 varv totalt. Då borde man få mycket bra dämpning av RFI mellan 1 och 1000MHz.

Small LDMOS wideband HF linear BLF1046. part 3

Mer bandbredd på lilla BLF1046 slutsteget!

Med nuvarande variant så är frekvensgången inte särskilt bra på de högre frekvenserna.
Det första att prova är en ny ingångstransformator.

BN-42-202 på ingången byts ut till en annan modell

Denna gången blir det ett tvinnat trådpar, 9 varv genom en FT-37-43 toroidkärna

Använder en tunn 2x0.25mm diameters fabrikstvinnad tvåparstråd med olika trådfärger.

Så ser det ut nu, transformatorns punkter D går till ingångskontakten, B till jord och C&A går till mosfet.
Fick kapa stripline och addera en 10nF kondensator innan ldmos samt dra en ny biasmatning genom ett motstånd och justera upp biasspänningen för att kompensera spänningsfallet över motståndet.

Resultatet blev mycket bättre, nu ger slutsteget 20W ut (vid 100mW in och +24V DC) från 2MHz och upp till 29MHz utan att gainet varierar mer än 1W.

Dels kan den tvinnade tråden vara mer effektiv än min enkla lindade två-hålskärna.

Över 30 MHz finns det fortfarande fortfarande uteffekt men nu runt 5-10W ända upp till 60MHz.

Utgångstranformator blir ljummet efter ett par minuters onycklad CW.

Surplus QRO BandPassFilter re-tuned 2.4GHz

Ett försök att modifiera ett surplus 1.5GHz bandpassfilter till QO-100 upplänk på 2400.050MHz.

Har tidigare lyckats modifiera dessa filter till 1.3GHz.

Ett 8-kavitetsfilter för 1.5GHz, går det månntro att skruva om till 2.4GHz ???????

Principen är enkel, varje kavitet har en resonator och en tuningskruv i det avskruvbara filterlocket.
Kaviterna är cirka 40x40x40mm innermått. Resonator rören har 12mm OD och 9mm ID samt är fästa i kaviteten med skruv i en ända, den andra ändan är öppen och direkt under tuningskruven.
Allt är försilvrat i filtret.

Resonatorn i kaviteten är för lång, alla 8 resonatorerna skruvas loss och kortas av 9.5mm i metallsvarven. Borjade först med att kapa av 4mm montera ihop samt trimma filtret  - första försöket kom resonanern inte högre än 1950MHz - så det var bara demonterad filtret och kapa av ytterligare 5.5mm.

Tuning skruvarna blir då för korta och når inte resonatorn och skruven måste förlängas, skruvarna var alla lödbara och kunde löda fast försilvrade skruvdistanser (10mm långa) på varje skruvända.

 

 Filtret är nu mekaniskt modifierat, nu återstår tuning slutliga resultatet

 Filter loss: matade in 20dBm och det försvann 2.2dB på arbetsfrekvensen 2400.056MHz

Övre skarpa kanten på filtret är 2.50GHz, över -25dB dämpning

Resultatet är 140MHz bandbredd mellan den undre och övre -30dB flankerna.

Slutsatsen: ett fullt användbart BPF på 2400.05MHz med dryga 2dB förluster, tål mer än 1W (som det tidigare modifierade keramiska TEM filtret mellan TX konverter och drivsteget klarar av.

Tanken är att använda detta filter mellan antenn och en lite större förstärkare också kompenserar för
förluster i filter och koaxkabel.

Small LDMOS wideband HF linear BLF1046. part 2

Mer modifieringar på första prototypen!

BLF1046 Silicon N-channel enhancement mode lateral D-MOS transistor, 45W PEP @ 26V.

Förstärkningen kändes lite låg med den första varianten samt att frekvenser över 25MHz droppade kraftigt.

Så vad kan man göra för att prova sig fram.

Början på projektet

DC induktansen

Det första är utgångstransformatorn samt DC induktansen - provar lite andra varianter på dessa två.

DC induktanser som provades

Provade först olika varianter på DC matningen, den första var en BN -43 tvåhålskärna med ett varv 0.5mm Cu.

Provade sen en toroid FT-50-42 med 9varv 0.5mm Cu och därefter en stor ferritkärna -43 med 9 varv 0.5mm Cu.

Skillnaden var liten,så liten att den inte spelar nån roll vilken variant man väljer.

Utgångstransformator

Ny inlödd tranformator, den tidigare ligger bredvid. Feedback fattas fortfarande på den nya. Har flyttat över kretskorten till en liten kylfläns i forhoppningen att den ska räcka till 😅

Den första förändringen var att på samma BN-43 kärna använda grövre Cu tråd, gick från 0.5mm till 0.8mm diameter - men med samma antal varv dvs. 2+2 varv.

Detta gjorde stor skillnad, förstärkningen gick upp väsentligt.

Provade linda med 1.0mm Cu men gav upp eftersom det blir trångt och trådens lack skavs av under lindandet.

Provar med samma driveffekt: 100mW

 Uteffekt steg från 15W till 21W med samma drivspänning, 24V

950mA istf 700mA med 21W ut.

MEN......

Frekvensresponsen över 25MHz är inte bra!, på 28MHz är det knappt 10W uteffekt.

Man kan väl konstatera att -43 materialet inte är optimalt på 25MHz och uppåt.

Nu har jag ingen tvåhålskärna BN-61 - men kanske går det att använda en -61 toroid istället.

Bias

Provade minska bias ner till 50mA, och sen tillbaka genom 100 resp 200mA.

Uteffekten eller gain förändras inte med bias.

Däremot - ska man ha IM3 bättre än -35dB i klass AB vid 20W krävs 240mA, och vid  300mA -43dB - enligt databladet. vid 400mA tangerar man -50dB - det är bra värden!

Nackdelen är ju bekant - vid 300mA blir min lilla lätta kylfläns väldigt varm, vid 50mA blir den barar ljummen men skillnaden i IM3 är nästan -10dB.

Nästa steg

Prova med vridkonding till jord för transformatorn på ingången, och en vridkonding på utgången efter transformatorn

Small LDMOS wideband HF linear BLF1046

Litet slutsteg på HF med en singel RF LDMOS

Har länge haft ett behov av ett litet lättdrivet HF slutsteg som är bredbandigt.

Försökte först med de bredbandiga LDMOSarna MRF182 samt MRF184 - men dessa är inte användbara nere på HF. Som mest gav dom 6W vid full driveffekt och full drivspänning - sen gick dom sönder mer än gärna. Så dessa gick inte att driva utanför sin spec. på ett enkelt sätt.

Efter ett antal modfieringar av kretsarna så gav jag upp.

Från en auktion så fanns en liten varuprovslåda och i den fanns två bredbandiga "HF till 1GHz" LDMOS - Synnerligen lägligt!

jag valde att prova med den lite större 45W LDMOS. Den mindre 10W sparar jag till ett separat bygge.

Så med rätt komponent så är det raka vägen till att börja sätta ihop ett litet slutsteg

 Fräste ett kretskort för en första prototyp,
med tre  bredbandiga två hålskärning i 43 material, en på ingång , utgång samt DC drossel.

Denna version verkar fungera fint mellan 3.5 och 28MHz, med 300mA Idq enligt databladet för klass AB och IM3 >40dB

Vid 12W ut drar LDMOS 700mA

och drivspänning är 24V  - med god marginal till 26V och ingen stor skillnad på dessa två volt och uteffekten.

 På 3.5MHz ger den cirka 10W

På 28MHz ger den cirka 13W

På alla band mellan 3 och 28Mhz så är uteffekten minst 10W men viss variation.

Det positiva är den blygsamma driveffekten, 20dBm / 100mW gör att LDMOS vaknar till liv.

Enligt databladet så kan man driva med upp till 300mW - så det provet får jag göra med en annan drivkälla, min signalgenerator ger som mest 21.5dBm.

Egentligen ska slutsteget också gå på 50MHz - men det verkar som nån komponent begränsar detta.

Kanske är det transformatorerna eller DC choken - eller så krävs mer driveffekt helt enkelt.