Předzesilovač W7IUV měření II. / W7IUV preamplifier - measurement II.

Kevin ZL1UJG si postavil předzesilovač na mém plošném spoji a následně provedl měření na profesionální měřícím pracovišti. Výsledky poslal a dal souhlas s jejich zveřejněním. Sami můžete posoudit, že parametry předzesilovače jsou skutečně vynikající.

Pozor!! OIP3 je ve skutečnosti +42.5dBm. V předzesilovači byl osazen 5dB attenuátor.
Z toho můžeme spočítat IIP3 jako 37.5dB-16dB (zisk na 14MHz) = 21,5dB. Uvážíme-li použití 5dB atenuátoru v předzesilovači dostaneme se na hodnotu vstupního IP3=26,5dB.

Beverage transformátory na dvouotvorových jádrech

Tento můj příspěvek volně navazuje na moje články o Beverage krabičkách tady a tady. Dostalo se mě do ruky dlouhé dvouotvorové jádro BN-73-6802. Je to vlastně dvojnásobně dlouhé zámé jádro BN-73-202 jež se běžně používá pro transformátory 1:9 pro Beverage. Zajímalo mě jak si toto kompaktní dlouhé jádro stojí v porovnání s jeho polovičním bratrem.

Nejdříve jsem změřil ztráty v transformátoru 1:1. Navinul jsem 2x2 závity a změřil propustnou charakteristiku.

Z charakteristik je vidět, že jedno jádro BN-73-202 je málo a ztráty dosahují až -0.51 dB. Dvě složená malá jádra mají na spodních pásmech vyšší ztrátu než jedno kompaktní stejně dlouhé jádro.

Potom jsem navinul transformátor 1:9 čili 2 závity na primáru a 6 závitů na sekundáru. Transformátor jsem zatížil rezistorem 470 Ohm a reflektometrickým můstkem jsem změřil přizpůsobení.

Opět se potvrzuje, jedno jádro je málo. Dvě malá jádra jsou na 160m srovnatelná na 80m a 40m je jedno kompaktní jádro lepší, ale je to jenom o "prsa".

Na závěr jsem odmotal jeden sekundární závit a provedl měření pro transformační poměr 1:6.25 který využijeme pro RX systémy na OK5Z kde pro RX používáme koaxiální kabely 75 Ohm. Potvrdilo se to stejné jako pro 50 Ohm, na 160m srovnatelné na 80+40m mírně lepší

Závěrem lze tedy konstatovat, že oba typy jader jsou srovnatelné, kdo používá 2xBN-73-202 neudělá chybu a nemusí je hned měnit. S BN-73-6802 se lépe pracuje při vinutí a hlavně cenově je levnější než 2ks BN-73-202.

KV anténní přepínač 1:2 / HF antenna switch 1:2

Po konstrukcích přepínačů 1:4 a 1:6 jsem chtěl vyzkoušet něco menšího a zjistit jakých parametrů se dá dosáhnout s relátky jež normálně nejsou určeny pro spínání VF signálu.

Navrhl jsem tedy plošný spoj pro přepínač 1:2 v konfiguraci pro přepínání dvou antén k jednomu výstupu (nevyužívaný anténní vstup je uzemněný).

První testovací vzorek jsem osadil oblíbenými relátky Schrack RT424012 a "kvalitními teflonovými " PL (SO239) konektory.

Propoje z konektorů na relátka jsem udělal běžným Cu vodičem o průřezu 2.5mm2.

Prvně mě samozřejmě zajímal průchozí útlum z jednotlivých anténních portů na výstup.

Na výše uvedeném grafu jsou vidět opravdu obdivuhodné parametry! Na 28MHz je průchozí útlum -0.01dB což je téměř na hranici přesnosti mého měření, na 50MHz to je pak -0.05dB. Graf se může zdát příliš "zvlněný" ale uvědomte si, že rozsah osy Y je  jen 0.1dB. Stejné výsledky jsem naměřil i na portu ANT2.

Jak to vypadá s přeslechem z portu na port?  Pokud jsou obě dvě antény uzemněny pak takto:

To ale není typický příklad použití, spíše nás zajímá jaky je přeslech z nepoužité antény do výstupu, pokud máme vybranou právě tu druhou. A nebo také kolik výkonu se nám dostane do druhé antény při vysílání do té první. Na 50MHz to je -62dB což je stále velmi dobrá hodnota.

Dalším krokem bylo zapájení stínících přepážek mezi relé a konektory. Použil jsem pásky z pocínovaného plechu o výšce 20mm. Hodnoty izolace mezi porty se rázem zvedly o -20dB!

Přidání jednoho závitu na výstupní konektor pomohlo vylepšit přizpůsobení a tím pádem i ztrátu na 50MHz.

Zajímavé bylo i měření na 144MHz. PSV 1:1.245 vypadalo poměrně zajímavě.

Průchozí útlum je pak -0,11dB a izolace mezi porty jen 40dB. Přepínač je s přivřením oka použitelný i na 144MHz ,ale maximálně jako přepínač dvou antén k jednomu TCVR, kdy nám nevadí, že se nám do společného výstupu dostane signál z druhé antény zeslabený o -40dB.

V rozsahu KV a na 50MHz má však přepínač špičkové parametry. Všechna měření s popisem jsou přehledně uspořádána ZDE.

Plošný spoj vypadá takto a v případě zájmu je pár kusů k dispozici.

Čím ovládat přepínač?? Čtěte ZDE:

http://ok2zi.blogspot.cz/2015/05/yaesu-band-dekoder-pro-ovladani.html

http://ok2zi.blogspot.cz/2015/10/elektronicky-ovladac-antennich.html

Pásmová propust 88-108MHz / 88-108MHz bandpass filter

Pro eliminaci rušení od KV/50MHz/144MHz jsem potřeboval úzkou pásmovou propust. Protože jsem na internetu ani v dostupné literatuře nemohl najít žádný návrh, který by se mě zamlouval, musel jsem si takovou propust navrhnout sám.

Na následujícím obrázku je obvodové schéma propusti. Jedná se Chebyshevovu pásmovou propust 3 řádu.

Impedance vstupního a výstupního portu je 75 Ohm.

Teoretická charakteristika filtru by měla vypadat takto:

 

Parametry cívek jsou: L1=L3 10 závitů drátem 0.8mm na průměru 9mm, závity na těsno vedle sebe. L2 pak 4 závity drátem 0,3mm na průměru 3.2mm. Cívku L2 je pak třeba roztáhnout během ladění na co nejmenší zvlnění v propustném pásmu.

Naměřená charakteristika je na následujících obrázcích.

Z měření je vidět velmi dobrá korelace mezi teoretickou, vypočtenou hodnotou a realizovaným filtrem. Celá konstrukce je umístěna do krabičky z pocínovaného plechu o rozměrech 70x45mm z GM Electronic a samozřejmě je opatřena F konektory. Sestavení včetně návrhu nezabralo více než hodinu.

Předzesilovač W7IUV - měření / W7IUV preamplifier - measurement

Konstrukce předzesilovače pro KV přijímací antény (beverage, flag, DHDL, K9AY) je asi notoricky známá a používaná. Občas se na mě obrátí některý z hochů co spolu mluvíme abych jim nějaký předzesilovač postavil a tak jsem se konečně donutil pro tento typ předzesilovače navrhnout i plošný spoj.

Oproti originálu jsem na plošný spoj osadil i přepínací relé, protože se v praxi osvědčilo mít možnost předzesilovač vypínat. Na místě relé doporučuji jako obvykle moje doporučené relé od firmy Omron G6A-234P. Proč to se dočtete v tomto článku.

V originále se doporučuje starší tranzistor 2N5109. Tranzistor to je poměrně letitý a relativně i dosti drahý. Proto mě napadlo vyzkoušet v tomto zapojení i jiné typy, levnější a v OK snáze dostupné.

Nejdříve zopakuji schéma předzesilovače s konkrétními hodnotami použitých součástek.

Na začátku jsem změřil průchozí útlum při vypnutém předzesilovači.

 Ztráty jsou naprosto zanedbatelné.

Poté byl předzesilovač osazen tranzistorem 2N5109 a byl změřen zisk a přizpůsobení na vstupu, při zatížení výstupu reálnou zátěží 50 Ohm.

Poté jsem do předzesilovače osadil v OK vyráběný tranzistor KF622 a provedl stejná měření.

 

Plošný spoj je navržen tak, že je možné osadit i SMD tranzistor DCP68 , který ve svém popisu doporučuje i W7IUV. Výsledky měření vypadají takto.

Pro DCP68 je třeba upravit hodnotu rezistoru R5 na 3k3 jinak je hodnota proudu skoro 70mA a tranzistor se dosti hřeje.

Měření probíhalo jako vždy na VNA dle N2PK.

A pohled na osazenou desku s tranzistorem DCP68.

V případě zájmu o PCB mě kontaktujte.

Další beverage transformátor

Došly mě objednaná jádra BN73-202. Takže jsem jedno navinul jako v předchozích příspěvcích a změřil na zatěžovacím odporu 450 Ohm. Pokud porovnáte grafy s prvním trafem  na jádru BN43-202 tak je vidět že toto jádro je celkově vhodnější. PSV lze ještě vylepšit kompenzací na primární straně připojením paralelního kondenzátoru o kapacitě 39pF. Pak jsou parametry téměř shodné s trafem na dvou jádrech BN43-202. Použitím dvou slepených jader BN73-202 se dosáhne ještě lepšího PSV na nižších kmitočtech, ale myslím si, že jedno jádro je dostatečné.

A co na to hlavní ideolog týmu, jeden z nejchytřejších a nejpovolanějších, zastánce utiskovaných, velký vizionář a člen Jednofázového Závodního Družstva? Jistě brzy uvidíme.

Beverage krabička II.

U předchozí verze se mě PSV na 160m moc nelíbilo. Tak jsem vzal dvě dvouotvorová jádra a slepil je páskou dohromady. Jako minule jsem dal 2 závity na primár a 6 závitů na sekundár a znovu změřil. Výsledek je podstatně lepší. Zejména na 160m došlo k pronikavému zlepšení. Ve finále jsem tedy použil jádra dvě.

Beverage krabička

Beverage krabička už po několika sezonách taky nebyla úplně v kondici, tak jsem udělal novou.
Není na tom nic těžkého, krabička s krytím IP66, panelový konektor, dvakrát šrouby M6 + matice a podložky.
K tomu transformátor 1:9 z jader BN-43-202. Na primáru jsou 2 závity na sekundáru pak 6 závitů.

Osvědčilo se mě jádro pořádně mechanicky přichytit ke krabičce. Drátky jsou tenké, jádro těžké a případný náraz je spolehlivě utrhne.

Pásmová propust a předzesilovač pro 160m beverage

Před nadcházejícím CQ WW CW jsem potřeboval vylepšit příjem z beverage antény. Trochu jsem popátral po netu a sestavil jednoduchou krabičku s docela dobrými parametery. Pásmovou propust jsem postavil dle YU1LM.

Z ní pak příšel předzesilovač dle W7IUV. Tranzistor 2N5109 jsem neměl tak jsem tam dal KF622.

Parametry jsem naměřil následující:

 Zisk předzesilovače je 15.57 dB (Mkr 1-2).

Mechanicky celá kontrukce vypadá takto.

Mechanické provedení tentokrát moc neprohlížejte. Je to takový projekt na jedno odpoledne a použil jsem součástky ze šuplíku (junk box), takže je to taková šuplíková kontrukce (Made From Junk). No a to je přece  MFJ ;-] !


Doplněno 18.4.2014 podívejte se také sem na realizaci předzesilovače na PCB .

Měření koaxiálních relátek

Na OK-Listu se diskutoval izolační útlum (útlum mezi rozepnutým kontaktem a kontaktem pracovním) koaxiálních relátek. Hodnota izolačního útlum je velmi důležitým parametrem zejména při provozu QRO. Čím menší je izolační útlum mezi kontakty, tím více VF signálu si při vysílání přivedeme na vstup připojeného předzesilovače.
Při VF výkonu 1500W což je 61,76 dBm a izolačním útlumu -70dB si na vstup předzesilovače přivedeme signál o úrovni -8,23dBm. To je hodnota se kterou by si ještě slušný předzesilovač mohl poradit. Pokud má ale relé izolační útlum jen -40dB pak máme na vstupu předzesilovače 21,76dBm což je již 150mW a to už může být problém. Při hodnotách kolem -25dB máme na vstupu téměř 4W a to už nepřežije vůbec nic. Naopak při hodnotách kolem -100dB máme na vstupu -38,14dBm což je hodnota pro předzesilovač naprosto přijatelná a pokud máme dobrý sekvencér, který prvně přepne relé v TX cestě a teprve po nějaké době zaklíčuje PA, tak nemusíme mít o předzesilovač v RX cestě strach.

Měřil jsem analyzátorem Wiltron 6409 v rozsahu 10-2000MHz. Tento analyzátor má dynamický rozsah cca. 70dB. Takže u lepších relátek se při tomto způsobu měření nedostanu pod hodnotu -70dB. Pro orientační porovnání vlastností jednotlivých typů relé to však stačí. Na následujích snímcích si můžete prohlédnout jednotlivá měřená relátka.

 

Změřené parametry jednotlivých typů na amatérských kmitočtech 50,144,432 a 1296MHz naleznete ZDE .

A jaké jsou tedy závěry? Výsledky mého měření vpodstatě potvrzují to co naměřil i Standa OK1AGE a jiní před ním. Ruská relé REV-14 a REV-16 jsou na VKV téměř nepoužitelná. Dvě relé REV-14 co jsem měl k dispozici vykazují shodně izolační útlum kolem -39dB na 144MHz, -27dB na 432MHz a -26dB na 23cm. Menší relé REV-16 je jen o málo lepší s hodnotou -40dB na 144MHz, -31,5dB na 432MHz a -24,5 dB na 1296MHz. Tyto relé tedy nelze bezpečně použít bez pomocného relé v RX cestě jež zkratuje vstup předzesilovače na zem ještě před aktivací PA.

Ostatní relé západní výroby vykazují podstatně lepší parametry. Nejhůře vychází relé Amphenol typ 328, s hodnotou -54, -45 a -36dB. Zbývající dvě relé mají hodnotu minimálně na úrovni -70dB, spíše více. Tady již můj analyzátor neměří. Velkým překvapením pro mě bylo relé K&L s BNC konektory.

Co tedy na závěr, kupovat dnes ruská relé REV se rozhodně nevyplatí. Jakékoliv západní relé bude mít lepší parametry izolačního útlumu. S dobrým sekvencerem budete mít jistotu bezproblémového provozu a funkčního předzesilovače po celou dobu závodu. Bude Vás to možná stát o 500-1000 kč za kus více, ale vyplatí se to.