Uniwersalny zespół filtrów dolnoprzepustowych wzmacniacza mocy.
Zawiera filtry typu PI na sześć podstawowych pasm  KF 1,8-30MHz  Moc do 1500 wat
Sterowanie przekaźników za pomocą napięcia 3-12v poprzez mosfety Specyfikacja tranzystora

Zastosowane kondensatory  C0G o napięciu 3000-3150 V

Zdjęcie spodu prototypowej pcb . Gniazda sma testowo do pomiarów.

Schemat ideowy 11-2021

PDF schematu do pobrania 

Płytka o wymiarach 205/210mm

Pasmo MHz moc podana 50wat Elecraft K3s	Moc bez LPF 2m rg 316 Reflektometr  Swr odczyt TRXa	Moc i swr po LPF Sztuczne 50 ohm Reflektometr Swr odczyt TRXa	Tłumienie filtra dB
1,8	51 -1,0	51 -1,0	0,08
3,5	51 -1,0	50,5 -1,0	0,08
5	50 -1,0	50 -1,0	0,08
7	50 -1,0	50 -1,0	0,08
10	49 -1,1	48 -1,2	0,08
14	48 -1,1	48 -1,0	0,11
18	47 -1,1	47 -1,1	0,12
21	46 -1,1	45 -1,1	0,14
24	46 -1,0	45 -1,0	0,14
28	44 -1,2	42 -1,3	0,16

Doświadczenie z płytą LPF dla mocy 1kW ukazało istotny problem którym jest pojemność nie używanych dla danego pasma styków przekaźników oraz pojemność druku. Mimo zastosowania obliczeń dla linii paskowej 50 OHM na laminacie, nie uzyskałem oczekiwanego efektu. O ile taka linia działałaby w całości jako linia przenosząca sygnał, to było by wszystko ok. Niestety na jej długości dostawione są przekaźniki które dokładają co kawałek swoją pojemność 2-3pf. Do tego albo jedna linia przenosi sygnał na długiej drodze, a druga po krótkiej - zależy jaki przekaźnik jest załączony, to pozostała część linii, jest jakby w powietrzu i tworzy zwykły kondensator na laminacie między ścieżką a masą dokoła i pod spodem. Dla uniknięcia problemu dodatkowej pojemności stosuje się układ szeregowego łączenia przekaźników, ale dla przykładu pasmo 1,8 będzie załączone poprzez 6-8 styków szeregowo. Stosuje się też kombinację szeregowego łączenia dla pasma 30 i 50 MHz a niższe pasma w układzie równoległym i prawdopodobnie taki układ jest najlepszym kompromisem. Ja zrezygnowałem z pasma 50 MHz i udało się w układzie równoległym zestroić wszystkie zakresy.

Dla najwyższego pasma 30+24 MHz ma to wszystko największy wpływ, ponieważ obliczona pojemność zewnętrznych kondensatorów filtru jest stosunkowo mała i trzeba uwzględnić dodatkową pojemność pcb (w tym wypadku około 43pf) aby uzyskać zakładane parametry filtru. Pasmo 10metrów umieściłem na środku pcb, aby zachować symetrię doprowadzeń i pojemności pasożytniczych. Po wielu symulacjach, próbach i pomiarach uzyskałem oczekiwany efekt. Zastosowałem cewki powietrzne nawinięte drutem miedzianym 2,2mm (4mm2)

Kolejne pasmo 21+18 MHz miało mieć cewki powietrzne i rdzenie, ale po pomiarach zostawiłem tylko cewki na rdzeniach z materiału 17. Średnica rdzenia T130 (33mm) może wydawać się za mała , ale podstawione w kalkulatorze Amidona, parametry dla dopuszczalnej mocy pokazują że rdzenie z tego materiału mają tak dobre parametry że dorównują cewce powietrznej, przy czym otrzymuje się większą dobroć dla cewki na rdzeniu, ze względu na mniejsze wytworzone pole magnetyczne, oraz krótszy drut, a co za tym idzie, jego niższą rezystancję.

Dla 14stki już było łatwiej, PI-filtr ma trzy cewki i jego symulacja oraz strojenie było łatwiejsze. Miały być tu rdzenie T150-6 ale znowu materiał 17 wygrał temperaturą rdzenia i punktem nasycenia, a ilość zwojów umożliwia swobodne nawinięcie na T130-17. Jedyny mankament to połączenie pasma z 10 MHz, tutaj tłumienie wydaje się za małe, ale większość dostępnych opracowań łączy je razem. Próby widmowe opracowywanej końcówki mocy, pokażą czy należy dorobić oddzielny filtr dla 10MHz

Nie jestem zwolennikiem pułapek LC, dzięki którym łatwiej uzyskać tłumienie 2giej i 3ciej harmonicznej, ale trzeba sobie uświadomić, że bez specjalnego układu podwójnego filtru z HPF i sztucznym obciążeniem odbierającym moc prążka harmonicznego, opisywana pułapka daje bardzo wysoki SWR widziany poprzez końcówkę mocy i moc harmonicznych zostaje odbita, zwarta i poprzez takie niefortunne zjawisko łatwiej jest uszkodzić tranzystor mocy. W przyrodzie nic nie ginie i moc harmonicznych (kilkudziesięciu wat) musi znaleźć ujście najlepiej w cieple.

Jest jeszcze kolejny kłopot przy realizacji filtrów LPF. Sama symulacja komputerowa pozwala na narysowanie schematu bardzo dobrego filtru, ale nie znamy faktycznej dobroci L i C, faktycznych patametrów płytki, przekaźników itd., które należałoby podstawić podczas symulacji. Nawijając cewkę na rdzeniu toroidalnym nie ma w zasadzie możliwości jej strojenia, przy założeniu że rozkładamy zwoje na całym obwodzie rdzenia. Dowinięcie lub odwinięcie jednego zwoju zmieni indukcyjność np 1,5/1,7/2 uH i nie da rady uzyskać dokładnie zasymulowanej wartości. Sam rdzeń też posiada różne AL w zależności od egzemplarza, różniące się o kilka procent, więc jak sami widzicie schemat to jedno a praktyczne wykonanie i zestrojenie to drugie.

Nad wykonaniem filtrów spędziłem wiele dni i mam nadzieję że przedstawione wiadomości pozwolą na łatwiejsze zmagania przy wykonaniu takiego zestawu.

Pomiary tłumienia wykonałem po dokładnej kalibracji analizatorem SIGLENT SSA3021X

Kable pomiarowe 2x100cm RG142, złącza SMA

Zapięte zewnętrzne tłumiki 10db/50ohm w celu zapewnienia impedancji 50 Ohm  dla wejścia i wyjścia pomiaru

Sam analizator nie zapewnia zakładanej oporności 50 oHm dla wejścia i wyjscia, w całym zakresie częstotliwości.

Pomiary odbiciowe wykonałem u kolegi SP2BLB analizatorem z mostkiem i odpowiednim oprogramowaniem. Pomiar rezystora referencyjnego z metrowym przewodem rg142 pokazywał swr w granicach 1,05-1,06 więc dopasowanie filtrów jest bardzo dobre.

Przykładowy pomiar indukcyjnośći miernikiem Hanek 1833c  częstotliwośc 100kHz

Montaż płytek wzmacniających. Zacząć od punktowego wlutowania jednej płytki dłuższego laminatu wzdłuż przekaźników, miedzią w stronę cewek. Następnie wlutować 4 poprzeczne i na koniec drugą długą wzdłuż przekaźników.

Opracowanie i parametry każdego pasma do pobrania poniżej:

Opis 2  MHz pdf

Opis 4  MHz pdf

Opis 7  MHz pdf

Opis 10-14 MHz pdf

Opis 18-21 MHz pdf

Opis 24-30 MHz pdf

Wykaz elementów potrzebnych do złożenia zestawu filtrów LPF.

Kondensatory - cena razem 300

100n x7r 50V  34szt     

C0G 3000-3150V

22pf 2szt

33pf 13szt

39pf 4szt

47pf 14szt

100pf 14szt

220pf 8szt

330pf 4szt

470pf 18szt

Rdzenie Amidon - cena razem 400

T130-17 7szt

T157-6 6szt

T157-2 3szt

Inne - cena razem 150

Cewki powietrzne Drut 2-2,2mm        4szt

Drut nawojowy DNE 1,7-1,8

Dioda 1N4148  12szt

MOSFET SSM3K357R - 6szt

Przekaźniki 16A  12szt

Dławik 47-56uH 50-100mA

PCB  + pocięty laminat w celu wzmocnienia i usztywnienia płytki.

Koszt całego zestawu do samodzielnego montażu 850zł link do sklepu

W razie pytań pisz na sp2fp@wp.pl