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Catégorie : Accessoires
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COUPLEUR DIRECTIF A COMPOSANTS LOCALISES

 

Une des causes de mortalité des amplificateurs de puissance à base de transistors LDMOS est la surcharge à l'entrée.

En effet le gain de ces transistors dépasse les 20 dB.

Prenons par exemple le transistor MRF6VP11KH de Freescale. Il a un gain de 26 dB pour 1000W de sortie à 144 MHz.

Cela veut dire que la puissance nécessaire à l'entrée doit être de 2.5W. Si on utilise un transceiver qui sort habituellement 100 W, on voit le risque encouru.

D'autre part, le réglage de la puissance de sortie du transceiver se fait généralement par un système de CAG dont le temps de réaction n'est négligeable.

Sur certains transceivers réglés pour une puissance de sortie faible, on observe une pointe maximum à la puissance max pendant le temps de réaction du système de limitation.

SM5BSZ a parfaitement décrit le problème : http://www.sm5bsz.com/dynrange/alc_ic706.htm

Ceci peut être fatal à l'amplificateur placé derrière. Dans ce cas, seul un atténuateur de puissance qui dissipera l'excès peut régler le problème.

Ces atténuateurs sont chers et difficile à se procurer à la bonne valeur de l'atténuation nécessaire.

F6BKI à attiré mon attention sur un article de ZP4KFX : http://www.qsl.net/zp4kfx/Antenne/IbrCon/Ibrido.html

Il s'agit d'un coupleur directif qui permet de prélever une partie de la puissance du transceiver pour notre SSPA.

Le transceiver  est en fait connecté au travers de cet équipement sur une charge fictive classique, de puissance appropriée.

Sur une sortie auxiliaire, la puissance prélevée est disponible en fonction du couplage désiré.

Par exemple, nous souhaitons un couplage de 15 dB soit un rapport de 32 entre la puissance d'entrée et la puissance de sortie.

100W à l'entrée et environ 3W en sortie.

Le schéma d'un tel coupleur est le suivant :

Le port 1 est raccordé au transceiver, le port 2 est raccordé au SSPA

La charge 100W est notre charge externe, la charge 2W est placée dans le coupleur pour absorber la puissance réfléchie en entrée du SSPA.

 

Les condensateurs sont réalisés en verre époxy double face, FR4 de 1.6mm.

La superficie est calculée à l'aide de RFSIM99, soit 45 x 42 mm pour les capacités "C1" de 52 pF et 20 x 22 pour les condensateurs de couplage "C2" de 12 pF.

Les deux selfs "L" de 155nH font 7 tours de fil émaillé de 1.5 mm sur un diamètre de 7.5 mm et 20 mm de longueur.

Ajuster les selfs au VNA pour un centrage correct de l'adaptation

La boîte est réalisée elle aussi en époxy double face.

L'adaptation est très satisfaisante :

Le couplage mesuré est de 15dB, l'adaptation de 40dB.

L'isolation entre le port SSPA et l'entrée transceiver est aussi de 40 dB ce qui assure une excellente protection de celui-ci.

Voici les différentes valeurs des composants en fonction de l'atténuation désirée.

 

 

50.5 MHz C1 pF C2 pF L nH
10 dB 46 20 150
12 dB 49 16 153
14 dB 52 13 155
16 dB 54 10 156
18 dB 56 8 156
20dB 58 6 157

 

Pour toutes ces valeurs d'atténuation, la self ne change pratiquement pas.

En montant deux condensateurs ajustables de 25 pF en C2, il est possible de faire un couplage ajustable de 10 à 20 dB, avec un compromis acceptable sur l'adaptation pour C1 fixe à 53 pF.

Voici les valeurs pour un coupleur sur 144.5 MHz

144.5 MHz C1 pF C2 pF L nH
10 dB 16 7 52
12 dB 17 6 53
14 dB 18 5 54
16 dB 19 4 54
18 dB 19 3 55
20dB 20 2 55

 

Cette dernière version sur 144.5 MHz est réalisée sur un radiateur récupéré sur un vieux radiotéléphone.

La charge de puissance est montée sur ce radiateur.

Le réglage de l'atténuation se fait par les deux condensateurs varibles de couplage et la retouche des selfs par compression/étirement pour obtenir la valeur souhaitée.

 

Ce montage est vraiment très intéressant et remercions Pino, ZP4KFX pour cette description.