HSTRX module 12 : Driver large bande 1W à base de PD85004

Suite à une mauvaise manipulation, j’ai grillé le AFT05MS004N de ce driver la .

avant de le remplacer, j’ai décidé d’en profiter pour tester, une solution à base de PD85004, encouragé par les tests de Claudio IN3OTD.

Voila le schéma du montage ( cliquez pour agrandir):

PD85004 1W Wideband driver

pour la réalisation, il s’agit du driver précédent mais avec quelques modifications:

  • La résistance de feedback de 2.7k a été remplacée par une résistance de 1.1k ( le gain du PD85004 étant inférieur à celui du AFT05MS004N , cette modification est nécessaire pour continuer à adapter le montage sur 50 Ohms.
  • Le condensateur de feedback de 100nF a été remplacé par un condensateur de 10nF. 10nF sont suffisants et ne pas prendre une valeur trop grosse diminue le risque d’une destruction du transistor sur les transitoires ( cause probable de la destruction du transistor précédent). Georges F6CER m’avais pourtant mis en garde sur ce genre de choses.. mais bon.

Le reste du montage est identique (fonctionnement en classe A), le courant de repos est fixé à 240mA, ce que j’ai obtenu avec une tension de bias de 4.28V.

Photo de la réalisation (cliquez pour agrandir)

PD85004 1W Wideband Driver

Le gain est de 26dB ( contre 32dB dans la version basée sur le AFT05MS004N ), la bande passante est par contre bien plus importante ( ce qui est logique vu que le PD85004 présente des capacités parasites plus faibles).

Le gain tombe à 25.5dB à 474khz, est quasiement plat à 26dB sur la HF et la VHF et s’affaisse assez rapidement passé les 160MHz.

PD85004 Driver bandwidth ( noise source + MS610 spectrum analyzer)

C’est donc un driver utilisable pour la MF, HF et VHF.

Sur la MF/HF, quelques  impédances d’entrée mesurées:

45 ohms à 474khz
44 Ohms à 3.5Mhz
47 Ohms à 14 Mhz
51 Ohms à 28Mhz

Ce driver a été monté dans le HSTRX le 2018/10/14.

David,F4HTQ.

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HSTRX module 12 : Driver large bande 1W à base de AFT05MS004N (marquage AFT504)

Je suis tombé par hasard sur le transistor LDMOS AFT05MS004N, ( marquage sur le boitier  AFT504 ), en parcourant le product selector guide de NXP. Il est indiqué comme amplificateur de moyenne puissance, utilisable de 1.8MHz à 941MHz.

capture from NXP(c) product selector guide (2018)

Par contre, si on regarde le datasheet , on y apprend qu’il est utilisable en PA de 136MHz à 941MHz, ce qui ne nous arrange pas pour la HF. On trouve aussi ceci : Driver for 10–1000 MHz Applications dans le datasheet.

Je n’ai rien trouvé dans la  littérature amateur décrivant l’utilisation de ce composant pour de la HF, donc il faut expérimenter.

J’ai donc construit un driver en classe A basé sur ce seul transistor

Cliquez pour agrandir.

AFT05MS004N  1W HF Class A driver

Ce montage à donné satisfaction.

Il est actuellement  ( 7 octobre 2018 ) utilisé comme driver MF/HF  (module 12 dans la synoptique) dans le HSTRX.

la réalisation ( cliquez pour agrandir):

AFT05MS004N HSTRX 1W driver

J’ai inséré un atténuateur commutable de -6dB sur l’entrée, ce driver ayant un excès de gain pour le HSTRX, il me permet de mieux isoler les étages.

j’ai réglé le niveau bias afin d’avoir un courant de repos de 240mA dans le transistor. Vu que c’est un amplicateur en classe A, cette consommation sera constante dans toute la zone d’utilisation linéaire ( jusqu’a 1W de puissance de sortie). Le rendement maximal sera alors atteint pour la puissance maximale, il est de l’ordre de 35%.

Voila une capture à 10MHz ( sans atténuateur)

10Mhz output : Yellow input (50 Ohms HF generator), Cyan output. (50 Ohms output load)

Le gain maximal, obtenu entre 3.5Mhz et 10Mhz est de  32dB, il baisse a 30.5dB à 28MHz et à 31dB à 474Khz.

Voila la bande passante

AFT05MS004N driver bandwidth

La sortie est très propre ( linéaire) jusqu’a 1MHz, en dessous de 1MHz le  transistor perd en linéarité et la sortie est déformée. Cela reste cependant exploitable dans un émetteur a 474Khz.

Je pense que ce transistor pourrais donner de très bon résultats dans un PA en push-pull d’une dizaine de watts, utilisable des MF jusqu’a la bande des 6M. Il devrait pouvoir avantageusement remplacer un RD15HVF1. Quand j’aurais le temps…

David, F4HTQ.

 

 

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Driver/Amplificateur QRP (1W) HF 2N5109 Push-Pull large bande

Petit montage fait rapidement pour tester une hypothèse, celle d’utiliser des transistors de moyenne puissance en Push-Pull pour faire un PA linéaire QRP (ou un driver de PA)  présentant un bon rendement, et utilisable sur les bandes MF et HF.

la construction (cliquer pour agrandir):

Schéma issus de la simulation LTSpice

La réalisation (cliquer pour agrandir):

Et une fois les refroidissements rajoutés (cliquer pour agrandir)

 

C’est un amplificateur qui fonctionne en classe AB, qui consomme 165mA sous une tension de 12V pour fournir une puissance de 1W ( 20V VPP sur une charge de 50 Ohms).

Ce qui lui confère un rendement de 1 * 100 / ( 12 * 0.165 ) = 50.5%, valeur non surprenante avec des amplificateur en classe AB contenant des transformateurs large bande.

Si on sature l’amplificateur ( et qu’on rajoute un filtre passe bas derrière), jusqu’à se rapprocher d’un signal carré en sortie le rendement se rapproche des 80% ( et la puissance de sortie de 2W), mais nous n’avons plus la alors quelque chose de vraiment linéaire. Cette utilisation aurait cependant du sens dans un TX QRP monobande utilisé en CW ou dans un mode FSK, ou même dans une balise WSPR.

Le montage ne chauffe pas beaucoup, chaque transistor dissipe moins de 250mW. C’est normalement en dessous des capacités de dissipation d’un 2N5109, mais il vaut mieux quand même le refroidir, afin de limiter la variations des caractéristiques de l’amplificateur quand la température monte.

Sur le montage en question, le gain maximal ( 18dB) est atteint pour une fréquence de 4Mhz, sur la bande des 630M il baisse a 17dB et sur la bande des 10M ( 28 Mhz ) il n’est plus que de 15.5dB. La bande passante a -3dB est de 350Khz à 34Mhz.

J’ai mesuré sur mon montage 10mA sur l’émetteur des 2 transistors quand aucun signal n’est appliqué en entrée ( courant de bias ) et que le montage est a température ambiante. Si on le laisse chauffer plusieurs minutes, ce courant se stabilise vers 23mA.

Quelques remarques sur le montage:

il faut bien voir que le transformateur d’entrée est cablé avec 2 tours de quadrifilaire dans une ferrite BN43-2402. La fonction est double, fournir un signal d’entrée symétrique indispensable au push-pull, mais aussi abaisser l’impédance vue par les bases des transistors ( les 50 Ohms de l’entrée sont transformés en 12 Ohms ). Ceci permet de limiter fortement les effet de la contre réaction capacitive collecteur -> base ( effet Miller) qui a pour conséquence d’altérer le gain de l’amplificateur sur les fréquences élevées tout en présentant une impédance de plus en plus capacitive à l’entrée.

une première version de l’amplificateur n’intégrait pas cet abaissement d’impédance. Elle présentait 6dB de plus de gain ( donc 24dB de gain )… mais la bande passante a -3dB n’était plus que de 18Mhz.

Les émetteurs des transistors sont chargés par une résistance de 2 Ohms, elle présente 4 avantages:

  • Elle rend le gain du montage moins dépendant du gain intrinsèque des transistors.
  • Elle linéarise la réponse du transistor
  • Elle limite les conséquences de l’augmentation du gain du transistor par dérive thermique, notamment sur l’augmentation du courant de bias ( risque d’emballement)
  • Elle réduit le gain de amplificateur et augmente la bande passante.

Il y a une contre réaction collecteur -> base ( résistance de 470 Ohms et condensateur de 100nF mis en série), elle présente plusieurs avantages

  • Elle permet de fixer l’impédance d’entrée, tout en la rendant relativement indépendante du gain intrinsèque des transistors.
  • Elle abaisse l’impédance de sortie de l’amplificateur sur une valeur proche de 50 Ohms.
  • Elle linéarise la réponse du transistor

 

La sortie est assez propre, comme on peut le voir sur cette capture d’oscilloscope prise à 4MHz

Sortie non filtrée à 4MHz. La courbe bleue correspond à la sortie, et la courbe jaune à l’entrée.

Il présente quasiment 50 Ohms d’impédance d’entrée résistive sur toute la bande passante ( variations de 48Ohms à 52 Ohms mesurées).

Voila le comportement en signal à deux tons

Signal à deux tons, 10Mhz

 

Bande passante de 0 à 100MHz

Horizontal : 10 MHz/Div Vertical : 10dB/Div Output of amplifier

On voit bien les 18dB de gain à basse fréquence ( que j’avais initialement mesuré a l’oscilloscope) et une décroissance de l’ordre de 1dB tous les 10MHz.

Pour comparaison, voila ce que donne la source de bruit connectée directement à l’analyseur de spectre

Noise source alone. 10MHz/Div horizontaly 10dB/DIV verticaly

David, F4HTQ.

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Le HSTRX_4: Modification d’architecture

Bonjour,

J’ai commencé à monter le HSTRX et j’ai fais des tests en émission avec un simple filtre passe bas pour éliminer la bande latérale indésirable et ils se sont montré concluants.
Il est donc possible, pour les bandes HF, d’avoir un seul filtre passe bas pour éliminer les produits de mélange indésirables en émission.

ça m’a amené a revoir l’architecture afin de supprimer des commutations.

A noter que ceci n’est pas possible sans le deuxième filtre à quartz (BPF3) afin d’éliminer les produits d’intermodulation produits par de deuxième amplificateur FI (IF2).

Voila donc la nouvelle architecture, elle correspond à la première version construite.

( cliquez sur l’image pour l’agrandir)

Les prochains articles détaillerons les différents modules.

David, F4HTQ.

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Site de Bernard F8EOZ

Cher visiteur,

Bernard nous a quitté le mardi 14 novembre 2017. Son blog qui étaient à l’adresse www.f8eoz.com à disparu quelques semaines plus tard. J’ai conservé, avec l’accord de sa famille, une archive  (intégrale) statique de ce site. Elle est hébergé sur le même serveur que ce blog et qui est accessible à cette adresse: http://f8eoz.homemaderadio.eu/

Cette copie étant statique les sections de commentaires ne fonctionnent plus. Si vous avez des questions précises sur un article, ou que vous voulez juste laisser un commentaire après avoir visité son contenu, vous pouvez le faire dans la section commentaires au bas de cet article.

Vous trouverez dans le site de Bernard des articles de qualité. Bernard avais le soucis de décrire exhaustivement ce qu’il réalisait afin que la reproduction ne pose pas de difficultés. C’est particulièrement le cas dans son article sur le Vexin pour les 40M

Bonne visite.

Cordialement,

David, F4HTQ.

 

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Le HSTRX_3: Architecture

Objectifs

Dans cette partie nous allons décrire des architectures de TRX super-hétérodynes à simple changement de fréquence ( Atlas 210X, Bitx40, Vexin de F6FEO) . Ensuite nous décrirons l’architecture choisie pour le HSTRX.

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Le HSTRX_2 : Motivations

Pourquoi réaliser son propre TRX ?

Question légitime devant l’offre commerciale particulièrement fournie..

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Le HSTRX_1 : Introduction

Projet de conception d’un émetteur-récepteur radioamateur multibande.

Nous allons entamer sur ce blog une série à épisodes sur la conception d’un émetteur-recepteur radioamateur.

l’objectif minimal est de couvrir les bandes amateur décamétriques, c’est à dire les fréquences allant de la bande des 80M ( 3.5Mhz) à celle des 10M (28Mhz). Les choix techniques pourraient éventuellement aussi permettre de de couvrir aussi les bandes MF, LF et même VHF. Le toute en bande latérale unique (BLU).

Cet appareil n’existe pas actuellement, seule la conception de certains modules génériques à commencée, et je ne sais pas quels objectifs serons atteints et en combien de temps, ni si même cet appareil marchera un jour.

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Commentaires et modération

Après une longue période ou les commentaires étaient désactivés, et suite aux nombreux mails, messages Facebook, messages privés via les forums, reçus par des personnes qui voulaient discuter des articles, j’ai décidé de remettre en place les commentaires.

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Platine de test de circuit oscillant

Bonjour,

Ce montage est destiné à évaluer le facteur de qualité, ainsi que la fréquence d’oscillation de circuits résonnants. Cela peut  être des circuit LC classiques, mais aussi des quartz ou résonateurs céramiques.

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