Ampli 20 W «low-cost» pour ADALM-PLUTO

Faisant suite aux amplis développés pour le satellite QO-100 et en particulier pour la DATV via ce satellite, j'ai regroupé sur un seul circuit l'ensemble des étages permettant d'obtenir une puissance de sortie minimum de 20 W linéaire à  partir de la puissance de sortie du Pluto.

Le montage de cet ampli demande une certaine expérience dans le domaine des composants CMS miniatures.

D'autre part, la soudure du circuit final de puissance demande elle aussi un certain savoir faire.

Cela donne le schéma suivant :

Les deux circuits premiers étages ont des régimes de fonctionnement différents et c’est pourquoi ils sont alimentés par deux régulateurs linéaires distincts. Le circuit TQP7M9103 s’alimente en +5 V et les résistances placées en série sont des 0 Ω. Par contre le SKY65017 doit impérativement comporter dans son drain une résistance dont la valeur dépend de la tension du régulateur. L’alimentation en +5V sans limitation de courant ajustable au niveau du régulateur n’est pas souhaitable, préférer les autres combinaisons du tableau ci-dessous.

 Liste des composants

Les capacités CMS, exceptés les fortes valeurs, sont toutes des MURATA en format 0603 utilisant un diélectrique COG dans la série GRM1885C1Hxxx.

La céramique C0G (NP0) offre l'un des diélectriques de condensateur les plus stables disponibles.

Un prototype utilisant des capacités HQ de type ATC présentait un gain à peine supérieur et ne justifiait pas la différence de prix.

Les selfs sont aussi des MURATA de type LQG18HH22NJ00D toujours en format 0603 et supportant un courant de 500 mA.

En entrée, j'ai monté un filtre passe bande, trouvé chez Mouser, on n'est jamais trop propre.

Mais il semble que ce produit soit obsolète et difficile à trouver.

Bien sur on peut le strapper, voire trouver un produit compatible. 

J'ai noté chez Aliexpress plusieurs filtres qui pourraient convenir :
https://www.taisaw.com/en/product.php?pc=1&p=33

TA1913A
TA1073A
TA1038A

A tester aussi le modèle LFB2H2G45SG7C093 de Murata disponible chez Mouser.

En fonction du filtre utilisé, il faudra surement retoucher au cutter de l’empreinte sur le circuit imprimé.

Comme le gain total est très important, il y a lieu de bien blinder les deux premiers étages.

J'avais commandé pour cet ampli 10 capots blindés chez Digikey :

https://www.digikey.fr/product-detail/en/leader-tech-inc/SMS-462F/1798-1237-1-ND/7203601

https://www.digikey.fr/product-detail/en/leader-tech-inc/SMS-462C/1798-1236-ND/7203489
Avec le port ils m'étaient revenus à 5€ pièce.

 Avec une petite lime douce, il faut penser à faire de petites encoches au passage des lignes avant soudure sur le PCB.

Réalisations :

Personnellement, je préfère souder l'ensemble du circuit imprimé ainsi que le MMIC final sur une plaque de cuivre épaisse de 2.5 mm au moins, à la pâte à souder basse température.

L'ensemble est ensuite vissé sur un radiateur.

 La plaque sera percée et taraudée M2.5 en rapport avec les trous du circuit imprimé. Ceci permet de  bien le fixer au cuivre pour la soudure. Une fois soudé, l’ensemble cuivre plus circuit imprimé est repercé à 3 mm pour la fixation sur le radiateur.

Gain des différents étages.

On peut compter sur un gain de 27 dB pour le circuit intégré final. Le gain des deux premiers étages avoisine les 30 dB. Disposant donc d’une réserve de gain, il s’est avéré utile de monter un atténuateur de 3 dB à l’entrée du circuit final, comme indiqué dans le cercle rouge de la photo ci-dessus. Il améliore l’adaptation entre les deux étages et de ce fait la stabilité de l’ensemble. Il a été, depuis cette photo, incorporé dans le circuit imprimé.

Avec un gain global mesuré de 53.5 dB, une puissance de -10 dBm en entrée sera suffisante pour obtenir la puissance maximum de sortie.

Le seul réglage consiste à ajuster le courant de repos de l’étage final par le potentiomètre R8 à 350 mA.

Blindage entre étages

Si vous placez l'ampli comme moi dans un coffret Schubert de 145 X 55 X 30 mm, on constate à la fermeture du capot une modification de la réponse de l'ampli.

Cela est du à un retour RF sur l'entrée coté filtre, ce qui n'est pas surprenant vu la gain de l'ensemble.

La solution consiste à blinder cette partie par un clinquant de cuivre comme le montre la photo ci-dessous.

De même le fil d'alimentation 28 V du PA final, entre le by-pass et le pad sur le circuit imprimé, doit être éloigné au maximum de la ligne RF, voire même blindé.

Le by-pass aurait plutôt intérêt à être placé sur l'autre face du boîtier, juste au dessus de ce pad.

Une fois ces précautions prises, l'ampli est parfaitement stable.

Courbe de réponse

Spectre à 10 W de sortie

Linéarité 2 tons excellente

10 W PEP  28 V/0,8 A  12V/0,38 A

20 W PEP  28 V/1,0 A

25 W PEP  28 V/ 1,25 A

 Spectre à 20 W de sortie

Les premiers produits d'intermodulation sont à -40 dB

Spectre à 25 W de sortie

Les premiers produits d'intermodulation sont à -30 dB

Autre réalisation.

Aymeric F1TQM m’a transmis quelques photos de sa réalisation.

 Un certain nombre de circuits imprimés nus sont disponibles.

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Remerciements :

Michel F6BVA pour son travail autour du MW7IC2725.

Jacques F6BKI, Didier F5AUW pour les tests et mesures sur les différents prototypes.