ARDF NG : [ 12: De Eindtrap,nog wat simulaties ]

 Wat doet ge op een zondagmorgen nadat ge de zaterdag een vossenjacht hebt meegemaakt en doorweekt was van de regen in die mate dat mijn kaartje (alhoewel in een plastiek mapje) de laatse twee vossenaanduiding ( fox - o - ring) hadden weggespoeld ? Wel ja , bekomen en wat simulaties doen met het Smithdiagramma op onze laatste ingreep ,de zuigfilter op 2de harmonische .Welke invloed zou deze hebben ?

Eerst even zonder de zuigkring.

Dit is een printscreen met Pasan , waarbij het bode diagramma mee is afgebeeld.

 

 

De krul dat ge ziet is een scan van 3MHz en 12MHz. Het bode diagramma geeft onze demping weer op de 2de harmonische en dat is ca - 27 dB.

Spijtig genoeg kan ik de zuigkring niet in de simulatie brengen bij Pasan , maar dat kan ik wel in het andere programma OnlineSmitChart. 

https://onlinesmithchart.com/ 

 

 

Dit is eerst zonder zuigkring

 

 U ziet hier ook ca - 27 dB verzwakking , dus identiek.

 

Nu eens proberen met de zuigkring.

Dit was wat zoeken om een seriekring naar massa te vinden maar eigenlijk is het vrij simpel , u kiest gewoon een capa naar de massa en vul de inductiviteit in als ESL waarde .

 

Dit is het resultaat.

 U ziet duidelijk de dip op de tweede harmonische . Zo diep als daar opstaat komen we in werkelijkheid niet maar in de praktijk draait het altijd wat mnder rooskleurig uit als in theorie, ook al door de toleranties en de verliescomponenten.

En we hebben nog een bijkomend voordeel.

De Smithkaart laat zien dat we nog dichter tegen het centrum komen dat dus 50 Ohm vertegenwoordigt. Zie het laatste stukje roos-gekleurd streepje  in de afbeelding. 

 

 

 

ARDF NG : [ 11: De Eindtrap,het nieuwe schema ]

 Het schema van de eindtrap met het filtertje erbij.

 En de filter op de uitgang apart , met berekende waarden en met de standaardwaarden.

 

 

 

En een foto van onze nieuwe TX print.

 Met bovenaan het Lolin S2 ESP32 bordje ( brein) met daaronder het SI5351 bordje ( VXO) en rechts daarvan onze eindtrap waar ook nog de ringkern te zien is.

De ledjes bovenaan geven de status weer van het toestel  zoals  een blinkende blauwe led ( RUN) een gele vaste led ( SYNC) een rode led voor PTT een groene led voor DATA en nog een rode led voor TUNE.

ARDF NG : [ 10: De Eindtrap, een extraatje ]

 Eerst en vooral de titel verandert van ARDF NC naar ARDF NG .

Dit komt dan overeen met onze werktitel in WLD.

Het extraatje aan de eindtrap is een zuigkring op de tweede harmonische  .

Ik heb een tijdje gezocht  hoeveel deze moet onderdrukt zijn ( voor amateurdoeleinden) en blijkbaar geldt volgende formule :

 

 In mijn geval voor een uitgangsvermogen van 2 Watt komen we aan 46 dB.

Dit is wat mijn SA ons toonde.

 

Ge moet naar de waarde kijken van de tweede harmonische en die is  ca - 41 dBm.

Die moet ge vergelijken met de  grondgolf die op -7dBm zat , dus maar een onderdrukking van 34 dB , dus te weinig

Ik heb dan een zuigkring gemaakt op de tweede harmonische  en dit is het nieuwe verhaal.

 

Ditmaal -55dBm tov van -7dBm , dat is 48 dB onderdrukking,dus binnen de normen.

De derde harmonische ligt  nog een aantal dB dieper, dus OK.

 En dit is de zuigkring.

 

Het bestaat uit een seriekring van 6.8µH ( blauw "tonnetje" ondersteboven) en een parallelschakeling van 47 pF || 22 pf || en een trimmer van 3 -12 pF.

Je kan ook één condensator van 68 pF nemen maar ik had er geen meer liggen

  

ARDF NC : [ 9: De Eindtrap, het schema.]

 Schema zoals gebouwd.

 

Een beetje uitleg.

Het uitgangsnetwerk is al besproken , de spoel in de drain is en bifilair gewikkelde uitvoering op een ferriet ringkern van het type FT50-43 .Bij mij liggen er negen windingen op , maar dat is niet zo kritisch, zie de post over de voorbeschouwingen .

Het ingangsnetwerk bestaat enkel uit één spoel van 4.7 µH. Daarna in serie nog een 10nF ( DC blokkering) en een weerstand van 3.6 Ohm. Deze laatste dient om parasitair oscilleren van de FET tegen te gaan bij snelle transities van het ingangsignaal ( ringing).

De DC voorinstelling gebeurt door het weerstandsnetwerkje met de 4k7 trimpotmeter.Deze krijgt zijn voeding uit een spanningstabilisator van 6V . Vijf volt kan ook maar dan moet je misschien de weerstanden aanpassen. Maak echter wel dat je een mooi regelbereik hebt rond die 4V voor de gate.

Er zit ook een fotokoppelaar in ( hier een 4N35). Deze laat de instelling van de gate pas door als het mag . Het heeft dan ook de functie van een PTT en het stuursignaal komt uit een ESP32 bordje.

Voor de rest ontkoppel- en stabilisatiecondensatoren .

Het is aan te raden om een goede koelvin te gebruiken , zekers als de eindtrap continu in de lucht zit ( bv de MO ARDF zender)

Met voldoende sturing en een accuspanning van 12 V is er 2 Watt te halen op de uitgang.
 

Foto van het prototype. De blauwe trimpotmeter is niet nodig , dat was van een vorig experiment.

 

ARDF NC : [ 8: De Eindtrap, het aanpassingsnetwerk voor de ingang.]

 In feite hetzelfde principe.

Hier had ik dus de fout gemaakt om de ingang te meten zonder de aangelegde spanning en was dus in eerste instantie fout.

De waarden waren 7 Ohm met -j150 , dus flink capacitief .

Dat laatste wist ik , vermogenfets hebben een grote ingangscapaciteit.

ik schrok wel van de ingangsweerstand ! Slechts 7 Ohm . Bij andere transistoren /fets bleek dit echter in dezelfde grootte orde te liggen. Weer een ervaring rijker.

Dus eerst een slecht ingangsfilter ontworpen en gebouwd . daarna mijn fout rechtgezet en opnieuw gemeten als de FET al in de schakeling zat.

Helaas heb ik niet meer de waarden ( vergeten te noteren) maar wel het resultaat na aanpassing . Normaal is dit ook een LC netwerk maar in dit geval kon ik volstaan met één enkele spoel, ook al omdat de ingang capacitief was.

Dit is het resultaat.

We zitten hier nog dichter bij het centerpunt ( 48.6 Ohm + j1.3)

Een beetje teveel inductivieit maar wederom , het zijn standaard waarden.

Ook deze meting is met de gate voorspanning van ca 4V.

Volgende keer het schema.

ARDF NC : [ 7: De Eindtrap, het aanpassingsnetwerk met VNA]

 Om het theoretisch bepaalde uitgangsfilter te toetsen aan de werkelijkheid , heb ik gebruik gemaakt van mijn nanoVNA.

Alhoewel dit een uitgang is moet je toch de S11 meting gebruiken die je "achterwaarts" injecteert in het netwerk.

Eerst en vooral uw VNA normaliseren  ( dwz kalibreren met de aanwezigheid van de verbindingscoax en de gebruikte connectoren)

en dan HEEL belangrijk !

Ge moet uw eindtrap onder spanning brengen en de voorinstelling toepassen . In mijn geval 12 V bronspanning en 4V aan de gate. Waarom deze 4V ? Het is het punt dat er nèt stroom begint te lopen door de FET.

M.a.w we zitten in feite in klasse B met een klein beetje voorstroom.

Waarom B en geen A of C.

In klasse A heb je meer dissipatie ( grotere ruststroom ) en in klasse C moeten je pieken in amplitude groot genoeg zijn om de FET volledig te kunnen uitsturen en dat heb ik niet uit de SI5351. 

Je moet ook opletten dat er geen DC spanning tot bij de vna kan geraken , maar door onze koppel C aan de drain hebben we reeds aan die voorwaarde voldaan.

De meting.( klik op de foto voor een grotere foto)

 Je ziet dat we een beetje naast het center  zitten en dit kan doordat we standaard waarden gebruikt hebben.

Maar al bij al zitten we er dicht tegen . ( 45 Ohm -j7.5 ).

Als je tijdens je meting aan je voorinstelling draait , zie je duidelijk de kromme en daarmee de instelling veranderen !

Wat wil dit nu zeggen ?

Wel onze berekening en schatting van 80 Ohm aan de drain ( na de transfo) klopt wel goed. 

Op naar de ingang.

ARDF NC : [ 6: De Eindtrap, het aanpassingsnetwerk]

 Ditmaal het aanpassingsnetwerk.

We moeten dus van 80 Ohm naar 50 Ohm plus een extra laagdoorlaatfilter naar de antenne toe.

Dit is inderdaad in twee stappen gebeurd maar uiteindelijk beide samengevoegd zodat we een component konden laten vallen ( ttz samenvoegen).

 Er zijn dus formules en grafieken beschikbaar ( zoals in mijn schoolboek ) maar veel simpelder is natuurlijk met de computer.

Ook hier veel keuze maar mijn keuze is PASAN ( http://science4all.nl/?Electronics___Pasan )  dat ik vroeger al gebruikte en ook iets nieuw dat ik niet kende en dat is een on-line programma van Will Kelsey. 

(https://onlinesmithchart.com/)

Beide natuurlijk gebaseerd op het Smith diagramma.

 Als eerste dus van 80 Ohm naar 50 Ohm.

PASAN :

 Let op, !

Zl is load , maar in dit geval onze ingang van het netwerk ( 80 Ohm)

Met een PI- filter is dit te maken . Een condensator volgt altijd een neerwaartse kromming ,een spoel een opwaarste kromming.Het Bode diagramma geeft het laagdoorlaat effect weer.

Dan nog een LDF maar ditmaal van 50 Ohm naar 50 Ohm

 Hier ook weer een PI filter.

Samengesteld heeft dit:

U ziet dat er twee C's parallel komen te staan en we die door één kunnen vervangen .

In het onderste deel van het blad zien we dat en zijn ook de standaardwaarden van de componenten weergegeven die ik in de schakeling gebruik.

De 100 n aan het begin is een DC blokkering en is door zijn grootte van geen invloed op de werking.

Met de Will Kelsey online berekening:

Dit is met de standaard waarden . Het voordeel van dit programma is dat ge ook toleranties kunt ingeven van de componenten alsook de Q factor van het netwerk . Dit is te zien als een soort van een ellips die ook op de omtrek van een oog lijkt.Ook zie je bij elke node de impedantie die daar heerst.

U ziet dat DP6 ( antennekant) dicht bij het 50 Ohm centerpunt ligt. De groene cirkel is de SWR met een waarde van 2.

Volgende keer het netwerk toetsen in de praktijk met de nanoVNA.