Proyecto práctico — amplificación HF
Construir un amplificador HF QRP de 5 a 10 W
Este amplificador eleva algunos cientos de milivatios a una potencia aproximada de 5 a 10 vatios.
Las primeras pruebas deben realizarse sobre una carga ficticia de 50 Ω y con alimentación limitada en corriente.
Los IRF510 sirven para un prototipo económico, pero no son transistores RF óptimos.
Arquitectura general
Principio de la clase AB
Push-pull
Les deux transistors amplifient alternativement les deux alternances du signal. Cette symétrie réduit naturellement certaines harmoniques paires.
Classe AB
Chaque transistor conduit légèrement au repos. Cette polarisation réduit la distorsion de croisement sans atteindre la consommation élevée d’une classe A.
Linéarité
Pour la BLU et les modes numériques, la linéarité est prioritaire. Il faut éviter la saturation et conserver une marge de puissance.
Esquema pedagógico
Polarización
Courant de repos
Le réglage commence sans signal RF. La tension de grille est augmentée très progressivement jusqu’à obtenir un faible courant de repos.
Une valeur de départ prudente se situe souvent autour de quelques dizaines de milliampères par transistor.
Emballement thermique
La tension nécessaire varie avec la température. Une polarisation fixe mal conçue peut provoquer une augmentation continue du courant lorsque les transistors chauffent.
Le composant de compensation thermique doit être monté près des transistors ou du dissipateur.
Résistances de grille
De petites résistances placées directement aux grilles réduisent le risque d’oscillation VHF parasite.
Symétrie
Les deux branches doivent présenter des longueurs de piste, résistances et conditions thermiques aussi proches que possible.
Transformadores de banda ancha
T1 — entrée
Il fournit deux signaux de même amplitude et en opposition de phase aux deux transistors.
T2 — sortie
Il combine les courants des deux transistors et transforme l’impédance vers 50 Ω.
Matériau ferrite
Le matériau doit convenir à la plage HF utilisée. Un tore choisi uniquement selon sa taille ou sa couleur est une mauvaise méthode.
Fils bifilaires
Les conducteurs parallèles ou torsadés doivent conserver une géométrie régulière.
Saturation
Trop peu de spires peut saturer le noyau sur les bandes basses et augmenter fortement les pertes.
Capacités parasites
Trop de spires dégrade la réponse sur les bandes hautes. Le compromis doit être mesuré en S21.
Filtros paso bajo
| Bande | Coupure indicative | Filtre recommandé | Contrôle |
|---|---|---|---|
| 80 m | Environ 4,5 MHz | Passe-bas 5 ou 7 pôles | NanoVNA S21 + spectre |
| 40 m | Environ 8 à 10 MHz | Passe-bas 5 ou 7 pôles | Rejet de 14 MHz |
| 20 m | Environ 17 MHz | Passe-bas à faibles capacités parasites | Rejet de 28 MHz |
| 10 m | Environ 32 MHz | Construction très compacte | Contrôle jusque 100 MHz au minimum |
Un amplificateur large bande sans banque de filtres commutables
n’est pas un émetteur multibande propre.
Calculador eléctrico y térmico
Introduzca valores numéricos válidos.
Potencia continua absorbida
—
Rendimiento estimado
—
Potencia convertida en calor
—
Elevación estimada del disipador
—
Temperatura estimada del disipador
—
Diagnóstico
Lista orientativa de componentes
| Référence | Composant indicatif | Fonction | Remarque |
|---|---|---|---|
| Q1, Q2 | IRF510 pour prototype | Étage push-pull | Même lot conseillé |
| T1 | Transformateur d’entrée large bande | Déphasage et adaptation | À mesurer en S21 |
| T2 | Transformateur de sortie large bande | Combinaison et adaptation 50 Ω | Noyau dimensionné pour la puissance |
| Rgrille | 10 à 47 Ω | Stabilité VHF | Au plus près des grilles |
| Rsources | 0,1 à 0,47 Ω de puissance | Équilibrage et mesure de courant | Optionnel mais utile |
| Biais | Régulateur + potentiomètre multitours | Réglage du courant de repos | Démarrer au minimum |
| Découplage | 100 nF, 1 µF et électrolytique | Stabilité alimentation | Connexions courtes |
| Dissipateur | Environ 3 à 5 °C/W maximum | Évacuation thermique | Selon cycle d’émission |
| Protection | Fusible 2 A environ | Protection alimentation | À adapter aux mesures réelles |
| LPF | Filtre passe-bas par bande | Réduction des harmoniques | Obligatoire |
Orden de construcción
- Construire et mesurer la charge fictive 50 Ω.
- Construire le filtre passe-bas de la bande choisie et le mesurer séparément au NanoVNA.
- Construire le circuit de polarisation sans connecter les grilles.
- Vérifier que la tension de biais démarre à zéro ou à sa valeur minimale.
- Monter les deux transistors sur le même dissipateur avec une isolation électrique correcte.
- Installer les résistances de grille directement sur les connexions des transistors.
- Construire les transformateurs d’entrée et de sortie.
- Vérifier leur continuité, isolement et réponse en fréquence.
- Alimenter sans signal RF avec une limitation de courant basse.
- Régler progressivement le courant de repos.
- Injecter quelques milliwatts RF, puis augmenter progressivement.
- Contrôler puissance, rendement, température et spectre.
Ajuste
Réglage du repos
Aucun signal RF ne doit être présent. Régler lentement le biais jusqu’au courant choisi, puis attendre plusieurs minutes pour contrôler la dérive thermique.
Montée en puissance
Commencer à faible tension ou faible niveau d’entrée. La puissance doit croître progressivement sans augmentation anormale du courant.
Test deux tons
Pour la BLU, un test deux tons permet d’observer la linéarité et les produits d’intermodulation.
Modes numériques
Les modes à fort rapport cyclique exigent une puissance réduite et une meilleure dissipation thermique.
Medidas esperadas
| Mesure | Instrument | Résultat cohérent | Défaut possible |
|---|---|---|---|
| Courant de repos | Ampèremètre | Stable et modéré | Biais excessif ou dérive thermique |
| Puissance de sortie | Wattmètre + charge 50 Ω | 5 à 10 W selon montage | Transformateur ou transistor inadapté |
| Rendement | Calcul V × I / Pout | Environ 35 à 60 % | Saturation, pertes ou mauvaise adaptation |
| Harmoniques | Analyseur de spectre | Fortement réduites après LPF | Filtre ou câblage défectueux |
| Température | Sonde thermique | Stabilisation progressive | Dissipateur insuffisant |
| Oscillations parasites | Analyseur large bande | Aucune raie hors signal attendu | Découplage ou stabilité insuffisants |
Protecciones
Fusible
Installer le fusible au plus près de l’entrée 13,8 V.
Limitation de courant
Indispensable pendant la mise au point.
Protection thermique
Une sonde sur le dissipateur peut couper le biais en cas de surchauffe.
Protection ROS
Une mesure de puissance réfléchie peut inhiber le driver.
Temporisation
Le relais d’antenne doit être commuté avant l’apparition de la puissance RF.
Blindage
Séparer physiquement entrée, sortie et filtres.
Diagnóstico
Courant élevé sans RF
- Ramener immédiatement le biais à zéro.
- Vérifier le brochage des MOSFET.
- Contrôler la tension de grille.
- Rechercher un transistor endommagé.
Faible puissance
- Mesurer la puissance d’entrée réelle.
- Contrôler T1 et T2 en S21.
- Vérifier le filtre passe-bas.
- Contrôler l’équilibrage des deux branches.
Échauffement important
- Réduire la puissance d’entrée.
- Contrôler le courant de repos.
- Vérifier l’adaptation de sortie.
- Améliorer le dissipateur.
Signal sale ou instable
- Ajouter ou ajuster les résistances de grille.
- Raccourcir les connexions.
- Améliorer le découplage.
- Contrôler le spectre bien au-delà de la HF.