Nokia - Siemens LDMOS - PA

Nachstehend eine kleine Beschreibung sowie eigene Erfahrung mit dem PA - Modul

Übersicht

Nokia – Siemens PA – Modul als 2,4 Ghz PA für QO 100

Zeitweise werden aus diversen Quellen, ausgebaute gebrauchte PA – Module zu günstigen Konditionen angeboten.

Die Module sind für den vorgesehenen AFU – Einsatz problemlos auf einem geeigneten Kühlkörper zu montieren, da die Leiterplatte mit allen Bauteilen auf eine ca. 6mm starke Grundplatte aufgeklebt ist. Diese Grundplatte wird mittels entsprechender Schrauben M5x22mm / M5x14 auf einem notwendigen zusätzlichen Kühlkörper verschraubt.

Der Vorteil dieses PA – Modul ist, es werden keine ausgefrästen Schlitze für die Leistungstransistoren im Kühlkörper oder in einer Kühlplatte benötigt.

Das PA – Modul wird mit 28 Volt Betriebsspannung versorgt. 24 Volt ist auch möglich, dann allerdings mit etwas geringerer Ausgangsleistung.

Je nach Umbau und Steuerleistung bzw. gewünschter Ausgangsleistung können bei 28 Volt Ströme bis ca. 15 A gezogen werden, wobei man sich dann ( am Abschlusswiderstand ) im Bereich von > 100 Watt bewegt. Diese Leistung darf in DL ohnehin nicht an die Antenne !

Die Endstufen LDMOS sind sehr robust vertragen auch eine recht hohe Fehlanpassung, wobei der ohnehin vorhandene Isolator, welcher zwar vom Frequenzbereich für 2,4 GHZ nicht mehr ideal ist, noch etwas Sicherheit verspricht.

Die Durchgangsdämpfung des Isolator ist bei 2,4 Ghz mit 0,8 dB zu vernachlässigen.

Eine Auskopplung der HF ist natürlich auch vor dem Isolator möglich, es wird lediglich die Verbindung Isolator Lötöse zur Leiterplatte unterbrochen und ein geeignetes Stück Koaxkabel oder Festmantelkabel UT141 o.ä. vom Ende der Leiterbahn durch die Modul Abdeckung nach außen geführt.

Wenn der Isolator genutzt wird, wird selbiges an der Ausgangslötöse des Isolator durchgeführt, nur das dort das Koax an der Lötöse angelötet und nach außen geführt wird, dann kann mit üblichen Koax Steckern / Buchsen arbeiten und die im AFU – Bereich unübliche Original Ausgangsbuchsen Norm wird nicht benötigt.

Ein Punkt bei dem man etwas vorsichtig sein muss,  ist der HF - Eingang mit dem Vortreiber, einem SPB 2026Z, welcher recht schnell durch zu hohe Ansteuerleistung aus dem Steuersender oder durch eventuell auftretende Spikes, beim einschalten des Steuersender z.B. Analog Devices ADALM Pluto mit nachgeschaltetem kleinen Breitband Verstärker oder DX-Patrol Sendemischer usw, zerstört wird.

Die PA benötigt sehr geringe Steuerleistung z.B. erzeugen ca. 15 mW direkt am Eingang schon ca. 20 Watt HF – Ausgangsleistung.

Sollte der SPB 2026Z defekt sein, kann man ihn durch ein kurzes Stück dünnes Koaxkabel, am besten Festmantelkabel, überbrücken.

Das Eingangs Koppel C vor dem SPB 2026Z sowie die Speisedrossel des SPB 2026Z sowie auch der kleine Zirkulator nach dem SPB 2026Z wird entfernt und das Stück Festmantelkabel vom Eingang bis an das Koppel C des LDMOS Treiber verlegt. Für ca. 20 Watt HF werden in diesem Fall dann ca. 60mW Steuerleistung benötigt.

Versuch zur Frequenzerweiterung direkt auf 2,4 GHZ

Ein Umbau bzw. „ Fähnchenschieben „ mit kleinen angefertigten Teilen aus  Kupferfolie im Bereich vor und nach dem Treiber LDMOS sowie Austausch des Zirkulator nach dem Treiber, um den Frequenzbereich noch etwas nach oben in den Bereich von 2,4 GHZ zu verschieben kann man machen, allerdings konnte ich feststellen, dass sich der Aufwand nicht lohnt, da ohnehin immer genügend Ausgangsleistung zu Verfügung steht.

Auf dem Modul befinden sich neben den beiden PA – Transistoren sowie dem Treiber Transistor und dem Vortreiber, die komplette Gate Spannungsversorgung / Ruhestromstabilisierung sowie Temperatur Kompensation.

Die Endstufe arbeitet offensichtlich nach dem Doherty – Prinzip welches sich , wenn man sich in der Literatur dazu informiert, kompliziert anhört.

Die Endstufe ist, nach meinem Verständnis, aufgeteilt in einen Haupt-LDMOS (der rechte) sowie in einen Doherty - LDMOS (der linke) welches man auch an der Stromaufnahme der beiden LDMOS erkennen kann.

Den Arbeitspunkt des Doherty - LDMOS kann man dem Haupt-LDMOS anpassen bzw. durch eine kleine Änderung im Bereich der Vorspannungserzeugung auf gleiche Werte bringen. Eine Kompensation für Spannung / Strom / Temperatur ist, durch die in beiden LDMOS sozusagen eingebauten Sense FET's mit jeweils herausgeführten Gate und Drain, ohnehin gegeben.

Eine Umbau, welcher natürlich im SMD – Bereich des Modul durchgeführt werden muss, ist m.e. nicht unbedingt notwendig.

Für sehr anspruchsvollen DATV Betrieb in DVBS2 mit hohem "Schulterabstand" kann man sich damit beschäftigen und  eine Änderung an der Schaltung durchführen, oder eine externe Gate Vorspannungserzeugung mit Temp.- Kompensation aufbauen.

Für meine QSO's in DATV auf dem Breitband Transponder oder in SSB auf dem Schmalband Transponder des QO 100 ist das PA – Modul, auch ohne diese Änderung, sehr gut zu nutzen.

Ein Hinweis ist noch wichtig..... Bitte beim Betrieb immer daran denken, dass die mögliche HF – Ausgangsleistung des Power Amplifier zu erheblichen Problemen der eigenen Gesundheit führen kann, daher ist es dringend wichtig das Modul nur bei geschlossener Abdeckung zu betreiben!


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