(von DL2JAS; Quellen: editiert von DL7BST)

Testaufbau des Amps auf Platine

Testaufbau des Amps auf Platine

Nur noch ein paar Tage ist der Betrieb auf 70 MHz möglich (siehe: Blog Post 4m-Dipol)! DL2JAS, Andreas stellt dazu im Folgenden seinen entwickelten 4m-Verstärker (20dB) vor. Er wurde nach der Simulation bei DK0TU erfolgreich aufgebaut und getestet. --dl7bst

Verstärker TX 70 MHz, Amateurfunkband 4 m, 20 dB

Fertige Verstärker für 70 MHz, möglichst auch noch für Linearbetrieb geeignet, sind schwer zu bekommen, deshalb war mal wieder bei DK0TU Selbstbau angesagt.

Für Funkbetrieb auf 4 m steht uns ein SDR zur Verfügung, was maximal 10 mW am Ausgang liefert. Damit es ein paar dB mehr werden, wurde dieser Verstärker entwickelt, aufgebaut und getestet. Eigentlich ist es nur ein Treiberverstärker, Endstufe für DX ist noch in Planung.

Schaltung entwickelt von: DL2JAS
Platine aufgebaut von: DL7BUR
Weitere Mitglieder von DK0TU waren auch beteiligt.

Kurzdaten:
Betriebsspannung stabilisierte 12 Volt
Verstärkung Kleinsignal 21 dB
Verstärkung bei 100 mW out 20 dB
Verstärkung bei 400 mW out 16 dB

Simulation und Schaltung 70 MHz



Da die Schaltung nicht selbsterklärend ist, hier eine nähere Beschreibung.
Herzstück ist der SMD-Transistor BFG135 von NXP (Philips), den man in manchen größeren BK-Verstärkern findet, Breitbandverstärker für Kabelfernsehen. Der BFG135 ist recht gängig, wird von einigen Anbietern für Elektronikbauteile angeboten.
Man muss jedoch aufpassen, es scheint auch Plagiate zu geben. Im ersten Aufbau funktionierte die Schaltung brauchbar bis etwa 10 mW Output, typische Leistung bei BK-Verstärkern. Kurzfristig besorgten wir uns einen anderen BFG135 von einem anderen Händler, da war der Schaltung auch 400 mW zu entlocken. Vorher waren es bei 10 mW in gut 40 mW out, sehr dürftig. Beim zweiten Aufbau wurde jedoch die Schaltung etwas abgeändert, getrimmt auf mehr Verstärkung und Ausgangsleistung.
Der Verstärker sollte in Luftverdrahtung auf einer Platine mit durchgehender Massefläche aufgebaut werden, nicht auf Punktrasterplatine oder gar in einem Steckboard!
Die Masse, die nach oben zeigt, ist eine HF-Masse, in Wirklichkeit 12 Volt vom Spannungsregler. Damit es eine HF-Masse wird, setzt man dort Kondensatoren, z.B. eine Kombination aus 100 µF, 100 nF und 100 pF als Minimum, besser noch Keramikkondensatoren 10 nF und 1 nF zusätzlich. Die Induktivität 4 nH ist kein echtes Bauteil, damit wurde in der Simulation die Beinchenlänge eines echten Bauteils berücksichtigt. Die beiden Emitteranschlüsse des Transistors werden direkt mit der Massefläche Platine verbunden, sowohl aus elektrischen (parasitäre Induktivität) als auch aus thermischen Gründen.
Die Induktivitäten sind einlagige Luftspulen, die man sich selbst wickelt. Um diese zu berechnen ist das Programm mini Ringkern-Rechner von DL5SWB recht hilfreich, läuft auch mit wine unter Linux. Die Spulen werden so platziert, daß sie nicht aufeinander koppeln.
Der richtige Arbeitspunkt des Verstärkers ist gegeben, wenn die Kollektorspannung 10 Volt und der Emitterstrom 75 mA beträgt. Eventuell muss man die Widerstände, der Spannungsteiler zwischen Kollektor und Basis, etwas anpassen, der Arbeitspunkt sollte auf 10 % genau stimmen.

Schaltung aufgebaut mit Umschaltung RX/TX

Für die Umschaltung RX/TX wurden zwei kleine Relais benutzt, die man nicht im Bild sieht, sie befinden sich auf der Unterseite der Platine. Da es keine HF-Relais sind, ist etwas Fehlanpassung gegeben. Wird die Versorgungsspannung TX nicht geschaltet, sollte man bei RX den Eingang des Verstärkers mit 50 Ω abschließen, um eventuell mögliches Schwingen zu verhindern.

Oberwellen bei 400 mW Sendeleistung

Hier bei Ausgangsleistung 400 mW sieht man deutlich die erste Oberwelle, zweite Harmonische, -30 dB gegenüber dem Träger CW. Dank des Tiefpasses am Ausgang, gleichzeitig auch eine Anpassung, sieht man die zweite Oberwelle nicht mehr, kleiner -50 dB. Der Verstärker ist nicht mehr im Linearbetrieb, macht nur noch 16 dB statt 21 dB. Bei CW stört das nicht wirklich, sofern man diese Oberwelle herausfiltert. Das geht recht gut mit einer am Ende kurzgeschlossenen Leitung Lambda/4 parallel am Ausgang, Länge 71 cm mit RG58 oder anderem Kabel, was einen Verkürzungsfaktor von 0,66 hat.
Etwa bis 100 mW out ist der Verstärker im Linearbetrieb und der Oberwellenanteil ist wesentlich geringer.

Prinzipiell ist der Verstärker auch für 50 MHz brauchbar.
Die gemessene Verstärkung ist etwa 2 dB geringer und die zweite Harmonische ist noch fast komplett am Ausgang vorhanden, Vorsicht!

Es kam schon eine Nachfrage, der Verstärker in der Form ist nicht dazu geeignet, um damit einen Schwarzsender UKW-Radio FM zu bauen, er ist auf 70 MHz Amateurfunk optimiert.

Nachtrag

Ausprobiert haben wir es nicht, jedoch simuliert. Mit einem BFG591, ebenfalls von NXP, wird etwas mehr Sendeleistung möglich sein. Er hat das gleiche Gehäuse und die gleiche Anschlussbelegung wie der BFG135.

Verstärker mit BFG591 statt BFG135

An der Schaltung hat sich wenig geändert, man könnte sie auch so übernehmen, wie sie ist. Die Anpassung wird besser, wenn man für die Spule vor dem Kollektor 600 nH statt 300 nH nimmt und man für den Widerstand in Serie dazu 10 Ω statt 22 Ω wählt. Simuliert wurde mit 12 V Kollektorspannung und 80 mA Emitterstrom. Der BFG591 ist für höhere Ruheströme geeignet, in der Praxis sollte man mindestens 80 mA wählen, bei guter Kühlung geht auch etwas mehr. Laut Datenblatt, absoluter Grenzwert, sind 2 Watt Verlustleistung möglich, 100 mA Emitterstrom DC dürfte sinnvoll sein.

73 de DL2JAS