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2 4ghzpa1

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Eisch-Kafka-Electronic
Ulm
Leistungsverstärker
für
das 2,4 GHz-Band
Handbuch
Stand: 3.6.99
Eisch-Kafka-Electronic GmbH
Abt-Ulrich-Str.16
D-89079Ulm - Gögglingen
Tel: (++49) (0)7305 23208
FAX (++49) (0)7305 23306
e-mail:[email protected]
Alle Vertriebsrechte für diesen Bausatz sind exclusiv bei Eisch electronic.
Copyright für Beschreibung und Bausatz bei den Verfassern. Abdruck, ganz oder
teilweise, sowie kommerzielle Nutzung nur mit schriftlicher Genehmigung der Verfasser.
Verstöße werden strafrechtlich verfolgt.
Leistungsverstärker für 2,4GHz
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Sie haben Sich für den Bausatz Leistungsverstärker für das 2,4GHz-Band
entschieden.
Das vorliegende Handbuch soll mehrere Aufgaben erfüllen:
•
Ihnen die Funktion der Schaltung erläutern
•
Hilfestellung beim Aufbau geben
•
Hilfestellung bei der Fehlersuche geben
•
... und Sie für weitere Angebote aus unserem Lieferprogramm
zu interessieren.
Wir sind für Verbesserungs- und Ergänzungsvorschläge immer dankbar.
Sollten Sie Fehler finden, bitten wir um Rückmeldung (wir sind auch nur
Menschen).
Adressen der Entwickler:
Ulrich Kafka, DC8SE, Abt-Ulrich-Str.16, 89079Ulm
Technische Daten:
Frequenzbereich:
Ausgangsleistung:
Steuerleistung:
Betriebsspannung:
Stromaufnahme:
Anschlussbuchsen:
Abmessungen:
Gewicht:
Temperaturbereich:
2320 – 2450MHz
>1.2Watt
10mW max. +13dBm
12,6Volt= (11,3V – 13V=)
ca. 600mA
SMA-Buchse
35 x 110 x 30mm ohne Kühlkörper
ca. 200g
betriebsfähig –10°C - +35°C
Einleitung:
Der hier beschriebene Verstärker wurde aus dem Verstärker 2.3GHz von DB6NT entwickelt. Die
Leiterkarte wurde überarbeitet, damit keine SKY-Trimmer mehr benötigt werden. Bei dieser Gelegenheit wurde die Anpassung der Stufen derart verändert, dass die gesamte Endstufe jetzt breitbandiger ist. Damit ist sichergestellt, dass die Endstufe ohne großen Abgleich im Bereich von 2320MHz –
2475MHz arbeitet. Bei einer Steuerleistung von 10mW wird über den gesamten Bereich eine Ausgangsleistung von 1Watt erreicht. Durch Nachgleich mit kleinen Fähnchen kann dann die Ausgangsleistung bei der gewünschten Frequenz optimiert werden. Bis zu einer Eingangsleistung von 3mW
arbeitet der Verstärker sehr linear. Dadurch ist er auch für die Betriebsart SSB geeignet.
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Leistungsverstärker für 2,4GHz
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Schaltungsbeschreibung:
Der Leistungsverstärker ist auf einer Teflonleiterkarte realisiert, die in einem StandartWeißblechgehäuse eingelötet ist.
Über die SMA-Eingangsbuchse gelangt das HF-Signal mit 10mW über eine Brücke (bei größerer
Steuerleistung sollte anstatt der Brücke ein Dämpfungsglied eingebaut werden) und über einen Koppelkondensator (bestehht aus zwei parallel geschalteten Kondensatoren) zum Breitbandverstärker IC1.
Die um 6dB verstärkte Leistung gelangt danach über einen weiteren Koppelkondensator und eine
Streifenleitung auf das Gate des Leistungs-FET CLY5 (T1). Zum Abgleich sind am Gate und am
Drain kleine Masseflächen vorhanden. Diese können über Lötzinn oder einer kleinen Kupferfolie mit
der Streifenleitung verbunden werden. Das in T1 um ca. 8dB verstärkte Signal wird über eine weitere Streifenleitung mit Trennkondensator auf das Gate des Leistungs-FET CLY10 gekoppelt. Auch
hier sind zur Abstimmung an Gate und Drain kleine Masseflächen vorhanden. Der Transistor T2
verstärkt das Signal auf eine Ausgangsleistung von 1 – 1,5Watt (je nach Transistortyp). Über zwei
Koppelkondensatoren (parallel geschaltet) wird die Ausgangsleistung zur Ausgangsbuchse (SMA)
geführt. Zur Verbesserung der Anpassung sind am Ausgang wiederum Masseflächen vorgesehen, die
bei Bedarf über ein kleines Kupferplättchen miteinander verbunden werden können.
Die benötigte Betriebsspannung von 8Volt wird über einen Festspannungsregler (7808) erzeugt. Alle
Hilfsspannungen (Gatespannung ) werden vom Modul MKU55 geliefert.
Aufbau und Abgleich der Baugruppe:
Wir versuchen den Aufbau des Gerätes in möglichst kleinen Schritten zu erklären. Trotzdem müssen
bestimmte Grundkenntnisse vorrausgesetzt werden. Sie sollten z.B. mit Lötkolben Ohmmeter, Oszillograf, Bohrmaschine usw. umgehen können. Zum Abgleich sollte unbedingt ein HFLeistungsmesser zur Verfügung stehen. Der Besitz eines Spectrumanalyzers ist hilfreich.
Auspacken: Bitte packen Sie den Bausatz aus und kontrollieren Sie anhand der Stückliste alle Teile.
Bitte lassen Sie keine Teile vom Tisch fallen.
a) Drosseln sehen aus wie Widerstände, sind aber getrennt gekennzeichnet.
b) Meistens werden die Kondensatoren mit einem Code ähnlich dem Widerstandscode beschriftet.
Aufbau :
Die Leiterkarte paßt faßt in das Gehäuse. Bitte stecken Sie beide Metallwinkel zusammen und prüfen
Sie, ob die Leiterkarte reinpaßt. Eventuell müssen Sie noch etwas feilen. Bitte überlegen Sie sich
jetzt auch, wo welche Löcher in das Weisblechgehäuse gebohrt werden müssen (Diesem Bausatz
liegt ein vorgebohrtes Gehäuse bei). Zerlegen Sie jetzt wieder die Teile und bohren Sie die Löcher
in die Weisblechwinkel. Jetzt können Sie die Winkel zusammen löten. Dazu sollte aber die Leiterkarte (als Abstandshalter) im Gehäuse liegen und beide Deckel aufgesteckt werden. Beide Gehäusewinkel aus Weisblech nur an den gegenüberliegenden Ecken zusammen löten. Nach dem Zusammenlöten der Winkel sollten Sie die SMA-Buchsen einlöten. Achten Sie darauf, dass der Mittelleiter
der SMA-Buchse auf der Mitte der Leiterbahn zu liegen kommt. Jetzt können Sie auch die Leiterkarte festlöten. Sie sollten dabei darauf achten, daß die HF führenden Leiterbahnen an den Innenleitern der SMA-Buchse anliegen. Prüfen Sie, ob die Leiterkarte plan im Gehäuse liegt und überall der
gleiche Abstand vom Gehäuseboden eingehalten wird. Die Leiterkarte darf nicht unter (mechanischer)
Spannung stehen! Sollte das der Fall sein, ist jetzt die letzte Gelegenheit die Lage der Leiterkarte zu
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korrigieren. Zum Einlöten der Leiterkarte sollten Sie einen Lötkolben von mind. 50W (80Watt sind
besser) verwenden (z.B. Weller Magnastat mit Spitze „7“ oder „8“ oder einen geregelten Lötkolben,
bei dem Sie die Temperatur einstellen können à „400°C“), damit es keine „kalten Lötstellen“ gibt.
1. Durchführungskondensatoren: Nach dem Einbau der Leiterkarte sollte der DuKo von außen
eingesteckt und von innen verlötet werden. Vor dem Einstecken des DuKos für die Betriebsspannung können Sie noch eine Lötöse (für die Masseverbindung) überschieben und dann Lötöse und
DuKo gemeinsam mit dem Gehäuse verlöten.
2. Bestücken der Leiterkarte: Nachdem die Leiterkarte im Gehäuse bereits eingelötet ist, kann mit
dem Bestücken der Bauelemente begonnen werden.
3. Einbau der SMD – Bauelemente: Zuerst sollten die SMD-Bauelemente bestückt werden. Es
handelt sich um drei Transistoren, einigen Widerständen und Kondensatoren.
4. Einbau der SMD – Widerstände: Der Bausatz enthält einige SMD-Widerstände. Bitte suchen
Sie diese heraus und löten Sie sie ein. Am Eingang kann ein Dämpfungsglied – bestehend aus
drei Widerständen – einglötet werden. Eine Tabelle finden Sie in der Anlage. Sie können aber
auch ein kleines Plättchen Kupferfolie einlöten.
5. Einbau der SMD-Kondensatoren: Der Bausatz enthält auch SMD-Kondensatoren. Bitte suchen
Sie die entsprechenden Stellen auf dem Bestückungsplan heraus. Am Eingang und am Ausgang
werden jeweils zwei Kondensatoren parallel eingelötet.
6. Einbau der SMD-Halbleiter: .
Jetzt können die drei Halbleiter (IC1, T1, T2) eingelötet werden. IC1 hat ein dickeres Beinchen.
Dieses ist Masse. Beide Leisungstransistoren müssen satt auf der Leiterkarte aufliegen. Die Fahne in der Mitte soll mit viel Lötzinn mit der Leiterkarte und dem Weisblechrahmen verlötet werden. Dies verbessert ungemein die Wärmeableitung zum Gehäuse..
7. Einbau der bedrahteten Bauelemente: Jetzt können Sie die Leiterkarte umdrehen. Es werden
jetzt alle anderen Bauelemente von dieser Seite eingesteckt.
8. Einbau des Spannungsreglers: Der Spannungsregler 7808 kann am Gehäuse oder auf der Leiterkarte festgelötet werden. Wichtig ist nur, dass die anstehende Verlustwärme abgeführt wird.
Falls vorhanden, sollte beim Auflöten auf die Leiterkarte eine Kupferfolie zur besseren Wärmeableitung unterlegt werden. Danach sind die beiden äußeren Anschlüsse über kurze Drähte mit
der Leiterkarte zu verbinden. Der Massepin kann abgezwickt werden.
9. Einbau der Potentiometer: Um die Übersichtlichkeit für den Einbau der restlichen Bauelemente
zu verbessern, sollten zuerst die Potentiometer plaziert werden.
10. Einbau der Schutzdiode: Die Schutzdiode 1N4007 (oder ähnlich) wird mit einem Beinchen in
die Leiterkarte gesteckt und verlötet. Dabei muss der Ring auf der Diode zur Leiterkarte zeigen.
An das andere Ende der Diode wird eine flexibler Draht angeschlossen. Dieser geht zum Innenleiter des DuKos.
11. Einbau des Modules MKU55: Das . Modul MKU55 erzeugt die negative Betriebsspannung von
–5Volt. Es ist mit seinen Beinchen in die Leiterkarte zu stecken und zu verlöten. Dabei muss das
längere Ende zum DuKo zeigen.
Damit wäre der Aufbau der HF-Baugruppe abgeschlossen.
Inbetriebnahme :
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1. Prüfung auf Kurzschlüsse: Vor der ersten Inbetriebnahme sollten Sie prüfen, ob kein Kurzschluß vorhanden ist. Bitte messen Sie mit einem Ohm-Meter zwischen „+12Volt“ und „Masse“. Der Widerstand sollte >100Ω sein.
2. Die Einstellregler (P1, P2) für die Gatespannung sollten in Mittelstellung gebracht werden.
3. Erstes Einschalten: Jetzt können Sie zum ersten Mal eine Betriebsspannung anlegen. Verwenden
Sie dazu ein Netzteil mit Strombegrenzung (Strombegrenzung auf 600mA einstellen!) und nicht
Ihr Stations-Powernetzteil mit 20A. Falls eine Fehlverdrahtung vorliegt und Sie ein Netzteil mit
20A verwenden, können Sie sicher sein, daß dann etliche Bauelemente abbrennen.
Die Endstufe sollte nicht ohne Kühlkörper in Betrieb genommen werden!
Es sollte bei 12,6Volt ein Strom von <600mA fließen.
Betriebsspannung nach dem 8Volt-Regler messen. Es sollten 8Volt ± 0,1Volt anliegen.
4. Einstellen der Ruheströme: Nach dem Anlegen der Betriebsspannung (12Volt) werden die Ruheströme der Transistoren wie folgt eingestellt:
Der einzustellende Ruhestrom kann indirekt an den 22Ω und 2,2Ω Widerständen gemessen werden.
Ruhestrom T1
Ruhestrom T2
-------------------------------------------------------------------------------------ca.100mA
ca.300mA
Spannungsabfall an 220Ω
Spannungsabfall an 2,2Ω
1,8Volt
0,6Volt
5. HF-Abgleich: Zum HF-Abgleich der Baugruppe wird zunächst ein geeigneter Leistungsmesser
(z.B.Powermeter von HP) über ein Dämpfungsglied am Ausgang angeschlossen. Dann sollte ein
Steuersender am Eingang angeschlossen werden. Bei einer Steuerleistung von 10mW (10dBm)
sollte bereits jetzt eine Ausgangsleistung von 900mW erreicht werden. Durch Anbringen von
kleinen Kupferplätchen am Drain T1 und / oder Drain T2 und / oder Ausgang kann die Ausgangsleistung weiter erhöht werden.
Bei mehreren Musteraufbauten wurde immer eine Sättigungsleistung zwischen 1.2Watt und
1.3Watt erreicht. Allerdings streuen auch die Daten der Transistoren CLY10 relativ stark.
Eine Schwingneigung wurde nicht festgestellt.
Damit ist Abgleich und Inbetriebnahme des Verstärkers abgeschlossen.
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Anhang:
Ändern der Ausgangsleistung: Mit dem Dämpfungsglied R10, R12, R13 kann die Ausgangsleistung eingestellt werden.
Tabelle für die Widerstände R10 – R3
Dämpfungswert
R10
R12/R13
-----------------------------------------------------------------3dB
7Ω
292Ω
6dB
38Ω
150Ω
10dB
71Ω
96Ω
15dB
136Ω
72Ω
20dB
247Ω
61Ω
Kennzeichnung der Halbleiter:
Pin konfiguration
1 = Gate, 2 = Source, 3 = Drain,
4 = Source
1 / 3 = Ground, 2 = Drain,
4 = Gate
Spannungsversorgungshybrid
Frequenzgang:
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Stückliste
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HF-Baugruppe
Erstellt: 15.09.1998
Anzahl
Bezeichnung
Bauform
Wert
R1
R2
R4
R5
R6
R8
R10
R12
R13
P1
P2
C1a
C1b
C2
C3
C4
C5
C6
C7
C8
C9
C11
C12a
C12b
C16
DuKo1
Widerstand
Widerstand
Widerstand
Widerstand
Widerstand 1,4Watt Metallfilm
Widerstand
Widerstand
Widerstand
Widerstand
Poti Helitrimm 25 Cermet
Poti Helitrimm 25 Cermet
Kondensator SMD
Kondensator SMD
Kondensator SMD
Kondensator SMD
Kondensator SMD
Kondensator SMD
Kondensator SMD
Kondensator SMD
Kondensator SMD
Tantalelko SMD Bauform A
Tantalelko SMD Bauform B
Kondensator SMD
Kondensator SMD
Tantalelko SMD Bauform B
Durchführungskondensator
0805
0805
0805
0805
68Ω
560Ω
470Ω
560Ω
2,2Ω
22Ω
Ω
Ω
Ω
1kΩ
1kΩ
8,2p
8,2p
8,2p
1nF
1nF
1nF
8,2p
1nF
1nF
1µF
10µF
8,2p
8,2p
10µF
1n
D1
T1
T2
IC1
IC2
IC3
1
2
1
1
1
Schutzdiode Siliziumdiode
Transistor GaAs-FET
Transistor GaAs-FET
Verstärker SMD
Hybridschaltung
Spannungsregler
Lötöse
Koaxbuchse – 4-loch
Weisblechgehäuse gelocht
Leiterkarte RO4003
Kühlkörper für Endstufe gefräßt
0207 / RC27
0805
0805
0805
25p
25p
0805
0805
0805
0805
0805
0805
0805
0805
0805
A/10V
B/10V
0805
0805
B/10V
TO-220
1N4007
CLY5
CLY10
CGY50
MKU55
7808
SMA
111x35x30mm
Teflon
2,4GHz_Linearv
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Bestückungsplan:
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Foto der Baugruppe:
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