射频功率放大电路


40瓦调频(FM)广播放大器

此放大器是依据Marconi的网页(一个为调频广播设计的40瓦宽频VHF无线电功率放大器)编译而成。电路的指标和特点:

 

电路图

 

元件清单

编号 元件参数及描述 FEC 型号(注1) 数量
C1, C2, C4 5.5 - 50p 小型瓷介微调电容 148-161 3
C3 100p 50V 瓷介电容 (NP0) 896-457 1
C5, C6, C7 100n 50V 瓷介电容 (X7R) 146-227 3
C8 100u 35V 电解电容 667-419 1
C9 500p 500V 高频电容 (metal clad 注2)   1
C10 1n 穿线电容 149-150 1
C11 16 - 100p 云母微调电容 
(Arco 424)
  1
C12 25 - 150p 云母微调电容 
(Arco 423 或 Sprague GMA30300)
  1
C13 300p 500V 高频电容 (metal clad 注2)   1
C14, C17 25p 500V 高频电容 (metal clad 注2)   2
C15, C16 50p 500V 高频电容 (metal clad 注2)   2
C18 100n 200V 瓷介电容    1
L1 64nH 电感 用直径1.2mm漆包线绕成的空心线圈 直径6.5mm 4匝 拉长到8mm   1
L2 25nH 电感 用直径1.2mm漆包线绕成的空心线圈 直径6.5mm 2匝 拉长到长4mm   1
L3 在6孔磁珠上用直径0.7mm漆包线绕2.5匝 219-850 1
L4 210nH 电感 用直径1.2mm漆包线绕成的空心线圈 直径6.5mm 8匝 密绕长约12mm    1
L5 21nH 电感 用直径0.8mm漆包线绕成的空心线圈 直径4mm 3匝 拉长到10mm     1
L6 41nH 电感 用直径0.8mm漆包线绕成的空心线圈 直径4mm 4匝 拉长到6mm    1
L7 C10处套在电源引线上的两个磁珠 242-500 2
L8, L10 100nH 电感 用直径1.2mm漆包线绕成的空心线圈 直径6.5mm 5匝 拉长到8mm    2
L9 115nH 电感 用直径1.2mm漆包线绕成的空心线圈 直径6.5mm 6匝 拉长到12mm    1
R1 10K 0.5W 可调电阻(电位器) 108-566 1
R2 1.8K 0.5W 金属膜电阻 333-864 1
R3 33R 0.5W 金属膜电阻 333-440 1
D1, D2 BZX79C5V6 5.6V 400mW 稳压二极管 931-779 2
TR1 MRF171A (Motorola) 射频功率MOSFET   1
SK1 BNC 插座 583-509 1
SK2 BNC或N型插座 310-025 1
       
  16 x 60 x 89mm 3.4°C/W 散热器及风扇 170-088 1

注释:

  1. FEC 型号仅供参考。
  2. Metal clad 高频电容具有电感极小的短粗引线。
  3. 输入电路的电感线圈可以更小,但为了制作方便,采用了和输出电路同样大的线圈。

 

放大器照片

 

组装

  1. 准备一块 100 x 85mm 的双面印刷电路板(PCB)。
  2. 钻一个FETFET功率管可穿过的孔。
  3. 在PCB上钻4-6个孔,以将PCB固定在铸铝屏蔽盒中。
  4. 设计好如何装置、固定散热器及其风扇。
  5. 在铸铝屏蔽盒上设置电源、输入、输出所需要的插座孔。
  6. 参考上照片和电路图在PCB割出焊接区。PCB的背面和正面大部分面积是地线。
  7. 焊接元件。
  8. 将输出低通滤波器部分用铜片(或印刷电路板)与放大电路部分屏蔽隔离开。

输出低通滤波器的作用:滤波器是用来过滤高次谐波的,以减少对临近电台造成的干扰,这对大功率射频输出相当重要。例如,假设三次谐波的幅度比是-30dB。当放大器是1W时谐波功率是1mW,不算什么;但当放大器是40W时谐波功率就是40mW,干扰就是问题了。本电路的谐波抑制大于50dB。如果你不涉及干扰的问题,可以不用输出低通滤波器。

 

调试

偏置调整:

输入端用50欧姆电阻短路(注意:此电路在未接输入的的情况下会自激振荡),将所有可变电容调到中间,将R1调到电压最小。接上+28V电源,此时的电流应该是14mA左右。调整R1使供电电流为115mA。如果你发现电流突然增加很多,说明电路自激振荡,需要多加屏蔽隔离。

输入输出匹配调整:

推荐设备:
  • 限流电源 (+28V, 3A)
  • 50W VHF 假天线负载
  • 500mW-1W FM 发射机
  • RF 40dB衰减器 
  • RF 功率表
  • RF 频谱仪和网络分析仪

 

如果你有RF频谱仪和网络分析仪,可使用这些仪器调整。没有这些仪器也不要紧;在输入端通过FM发射机加入500mW-1W的射频信号,在输出端接一个50W假负载,并通过一个40dB衰减器用一台RF功率表测量输出功率。如果你没有RF功率表,干脆就用右面的检波电路测量监测点的电压。设定发射机的发射频率,调节微调电容C1、C2、C4、C11、C12,使放大器的输出功率为最大。

 

驻波保护(SWR Protection)电路

这是一个容易制作的简单驻波保护电路(SWR protection circuit)。定向耦合装置和探测装置是来自于一个旧的VHF驻波表(SWR meter)(10美元的便宜货)。发光二极管显示驻波比(SWR ratio)。当驻波比达到约为3时,继电器就会启动,切断进入放大器的RF输入。驻波保护电路图、驻波表探测部分的照片


其它射频放大电路及模块

注:图中关于电感线圈的说明,如“3 turns #18 1/4" ID”的意思是用18号漆包线绕成直径1/4英寸、3匝的空心线圈。18号漆包线直径为1.2mm;22号漆包线直径为0.7mm。

 

更多高频功率模块

型号 功率 电压 频率
BFQ136 9 Watt 14 Volt 1.2 GHz
BFQ34 2.5 Watt 14 Volt 1.2 GHz
BFQ68 5 Watt 14 Volt 1.2 GHz
BLF246 120 Watt 28 Volt 108 MHz
BLF278 300 Watt 50 Volt 108 MHz
BLU45/12 (=MRF646) 45 Watt 14 Volt 470 MHz
BLV25 175 Watt 28 Volt 108 MHz
BLW33 1 Watt 25 Volt 860 MHz
BLW34 2 Watt 25 Volt 860 MHz
BLW50 60 Watt 50 Volt 30 MHz
BLW76 90 Watt 28 Volt 108 MHz
BLW82 (=MRF644) 30 Watt 12 Volt 470 MHz
BLW95 175 Watt 50 Volt 108 MHz
BLW96 200 Watt 50 Volt 108 MHz
BLX15 (=ON616) 175 Watt 50 Volt 108 MHz
MRF237 5 Watt 14 Volt 175 MHz
MRF238 45 Watt 14 Volt 175 MHz
MRF240 60 Watt 14 Volt 175 MHz
MRF390 75 Watt 28 Volt 500 MHz
MRF450A 50 Watt 14 Volt 30 MHz
MRF454 100 Watt 14 Volt 30 MHz
MRF455 80 Watt 14 Volt 30 MHz
MRF475 20 Watt 14 Volt 30 MHz
BGY33 22 Watt 12 Volt 108 MHz
MHZ720-3 30 Watt 12 Volt 512 MHz