QRP-Leistungsendstufe für Portabelbetrieb in cw

  • Hallo Selbstbauer,
    die Entwickler von Mobiltelefonen machen es uns vor: Lange Sprech- und Stand-by-Zeiten bei geringen Akku-Kapazitäten, geringes Volumen und Gewicht, ab 30 €. Wenn ich ein Pflichtenheft für ein QRP-Portabel-Gerät schreiben müsste, kämen ähnlich den Mobiltelefonen folgende Anforderungen ganz nach oben:
    -maximale Betriebsdauer,
    -Schutz vor Fehlanpassung der Leistungsendstufe incl. Leerlauf und Kurzschluss,
    -minimale Nebenaussendungen,
    -klein, leicht, robust,
    -kostengünstig.


    Um den Anforderungen gerecht zu werden, scheint es mir notwendig, auf stromfressenden Schnickschnack zu verzichten und eine Endstufe mit hohem Wirkungsgrad vorzusehen. Heutige Endstufen haben meistens Transistoren im TO22O-Gehäuse, die z.T. schwer beschaffbar, teuer sind und in der Regel im C-Betrieb auf einen großen Kühlkörper montiert werden. Zudem lese ich häufig, dass- warum auch immer- der Endstufentransistor abgeraucht sei.


    Im Internet stieß ich auf eine Präsentation von N7VE aus dem Jahr 1994 zu Klasse-E-Verstärkern: http://www.norcalqrp.org/files/Class_E_Amplifiers.pdf N7VE berichtete, dass für die unteren Bänder (80m, 40m, 20m) mit 2 * 2N7000 oder besser noch 2 * BS170 ein Wirkungsgrad bis zu 88% zu erreichen sei. Er beschreibt neben einer Schaltung zum Ansteuern der Endstufe auch noch Schaltungen zum Schutz der Endstufe. Er zeigt auch, warum der Leistungs-FET IRF510 im TO220-Gehäuse für den E-Betrieb nicht geeignet wäre. Der Kleinleistungs-FET 2N7000 kostet nur 0,10 €. Der 2N7000 hat ein kleines TO92- oder SOT23-Gehäuse und braucht im E-Betrieb keine große Kühlung. Die sonstigen Bauelemente verschlingen auch kein Vermögen. Das Ganze klingt so optimistisch, dass ich mich Frage, warum ich in heutiger Zeit kaum Klasse-E-Endstufen finde?


    Bei den schnurlosen Telefonen findet man auch den sogenannten ECO-Modus, bei dem die Sendeleistung eines Mobilteils verringert wird, wenn die Verbindung zur Basisstation ausreichend gut ist. Gibt es denn schon sowas bei den QRP‘ern? Wenn wir einen ehrlichen Rapport 59 erhalten, dann scheint es so, dass wir die Sendeleistung noch verringern könnten, bis dass wir z.B. bei 55 angekommen sind, wo man das QSO noch bequem fahren könnte. Die Leistung von Hand zu verringern und damit die Akku-Laufzeit zu verlängern, steht jedem frei. Mir geht es um eine Lösung, bei der der Sender die Leistung abhängig von den Übertragungsbedingungen selbsttätig absenkt oder auch erhöht. Hat jemand eine Idee? Irgendwie bräuchte man ein Signal, welches die aktuellen Übertragungsbedingungen wiedergibt. Ich kann mir vorstellen, dass in digitalen Betriebsarten die Stationen voneinander „wissen“, wie stabil die Verbindung ist.


    73, Roland, DF8IW

    ***Ich baue selbst, also bin ich.***

    Edited 2 times, last by DF8IW ().

  • Hallo Roland,


    seeeehr interessant,
    aber von mir wegen Zeitmangel nur ein kurzer Hinweis:
    Der Link funktioniert nur, wenn du den letzten Punkt hinter ....pdf wegnimmst.


    72, Jakob, DL2GN

  • Hallo Roland,


    Du mußt den Punkt in der Linkadresse wegnehmen.
    D.h. nach dem Editieren Link mit der rechten Maustaste anklicken und auf "Eigenschaften" gehen. Dort findest Du "Adresse" und dort steht auch noch der Punkt hinter dem ..pdf(.)
    Wenn Du den Punkt dort entfernst funktioniert dein Link.
    Probier´s aus!


    72, Jakob, DL2GN

  • Hallo Jakob,
    an dem Rechner, an dem ich dies schreibe, kann ich den Link nicht editieren. Probiere es heute zu Hause noch mal.
    73, Roland, DF8IW

    ***Ich baue selbst, also bin ich.***

  • Quote

    Original von DF8IW
    Hallo Jakob,
    an dem Rechner, an dem ich dies schreibe, kann ich den Link nicht editieren. Probiere es heute zu Hause noch mal.
    73, Roland, DF8IW


    Ich habe den Punkt aus dem Link entfernt, er funktioniert jetzt

    73/2 de Peter, DL2FI
    Proud member of Second Class Operators Club SOC and Flying Pig Zapper #OOO (Certificated Kit Destroyer)

  • Hallo Roland.


    Sehr interessante Diskussion!


    Klasse E Verstärker benötigen einen Serienschwingkreis zwischen Drain und Last. Anschließend folgt dann das PA-Filter. Der Wirkungsgrad des Klasse E Verstärkers hängt jetzt davon ab, daß eben dieser Serienkreis "kritisch" gedämpft ist. Wenn er das nämlich nicht ist, dann sinkt der Wirkungsgrad schnell ab.


    Somit ist der Klasse E Verstärker wegen dieses Serienkreises eine klassische Einband-Lösung, dessen Verhalten auch noch von der Last stark bestimmt wird. Weicht die nämlich von der Nominalimpedanz ab (Antenne hat bspw. keine 50 Ohm), dann wirkt das auf die Dämpfung des Serienkreises (welche dann idealerweise nicht mehr "kritisch" ist) und auf seine Resonanzfrequenz. Gerade für Portabelbetrieb ist das dann nicht ganz einfach zu machen, denn irgendwo auf der Wiese hat die Antenne kaum 50 Ohm.


    Hinzu kommt noch, daß die notwendig kritische Dämpfung des Serienresonanzkreises eines Klasse E Verstärkers dummerweise auch noch von der Versorgungsspannung abhängt, weil diese die Impedanz der Quelle (also des PA Transistors) verändert. So kann ein Klasse E Verstärker bei 12 Volt funktionieren, bei 15 Volt dann nicht mehr so optimal. Ok, alles etwas kompliziert, da muß man dann tiefer einsteigen.


    Aber soviel kann man sagen: mit einer Klasse C PA für QRP CW ist man für unsere Verhältnisse auch sehr gut bedient. 80-90% Wirkungsgrad sind da auch drin, was mehr ist als mit einem schlechten Klasse E Verstärker, welcher halt nicht optimal arbeiten kann (was für unsere Verhältnisse als Amateure eher die Regel als die Ausnahme sein dürfte).


    Jetzt bin ich mal gespannt, was andere "PA-Leute" dazu sagen.


    73,
    Rolf


  • Zustimmung!
    wir erreichen mit den Klasse C-PA im Spatz / Mosquita / BCR so um 80%, das beste was ich bisher messen konnte waren 83%. Ist die PA richtig dimensioniert, dann ist sie unempfindlich gegen schwankende Lasten. Das BCR habe ich bei vielen Demonstrationen mehrere Minuten lang ohne Antenne getastet und jedes mal hat der Transistor das überlebt.

    73/2 de Peter, DL2FI
    Proud member of Second Class Operators Club SOC and Flying Pig Zapper #OOO (Certificated Kit Destroyer)

  • Hallo,


    hiermit stimme ich meinen Vorrednern zu. Mit einem BD239 (glaube ich) habe ich mal fast 90% Wirkungsgrad im C-Betrieb (40m, bei 5W, CW) hingekriegt, aber das ist dann schon ziemlich kritisch in der Abstimmung/Anpassung.


    Interessant wäre noch die Schutzschaltung, aber mit einer Z-Diode und einem dickeren Transistor kann man sich den Aufwand sparen.


    Für SSB ist Klasse E auch nix. Spannender wäre eine SSB Endstufe mit diesem Wirkungsgrad (Stichwort "Linearisierung").


    Vielleicht sind die Kommentare etwas entmutigend, sollen aber nicht weiter vom Experimentieren abhalten ...


    Viel Spaß
    73 de Günter
    dl5sdc

  • Quote


    Für SSB ist Klasse E auch nix.


    Vielleicht ist das genau der Punkt, der Experimente mit Klasse E so spannend macht. Vielleicht laesst sich Klasse E ja doch fuer SSB und PSK31 verwenden. Waere doch toll: sehr leichte und sparsame Multimode-Transceiver.


    SGC macht es vor mit dem Mini-Lini. http://www.universal-radio.com/catalog/amps/0479.html Leider sagen sie nicht, wie es geht. Und sie haben wegen Problemen mit den Steckkontakten die Produktion wieder eingestellt. Aber stellt Euch mal vor: ein 500 W Linear so gross wie ein Schuhkarton.


    Irgendwo, vielleicht in Pat Hawker's Technical Topcis, habe ich mal ein Blockdiagramm gesehen... Hat jemand eine Idee?


    73 Daniel M0ERA

    Daniel, M0ERA, Oxted, Surrey, UK

  • Hallo Rolf,
    richtig, eine Universal PA ist das gerade nicht. Dass das Ganze so stark von der Betriebsspannung und von der Last abhängt, war mir so nicht bewusst. Meine Begeisterung ist jetzt etwas gedämpft. Gerade im Portabelbetrieb sinkt die Betriebsspannung kontinuierlich. Das mit der Last müsste man mit einem Tuner hinkriegen. Bleibt aber noch der Klasse-E-Vorteil der geringen Verlustleistung und der 0,10 € pro FET. Ich werde wohl nach dem Urlaub einen Nachbau der NV7E-Schaltung wagen.
    73, Roland, DF8IW

    ***Ich baue selbst, also bin ich.***

  • Quote

    Original von DF8IW
    Gerade im Portabelbetrieb sinkt die Betriebsspannung kontinuierlich. Das mit der Last müsste man mit einem Tuner hinkriegen.


    In der Regel ist aber gerade der Tuner das Problem. Während des Abstimmvorgangs durchläuft der Tuner zwangsläufig die verrücktesten Transformationsverhältnisse. Gute Entwicklungen wie z.B. ZM2 und ZM4 schützen dabei die PA durch zwischenschalten einer 50R Brücke so dass die Endstufe niemals ein schlechteres SWR als 2 sehen kann, die meisten Tuner reichen aber die momentane Fehlanpassung durch zur PA.


    Quote

    Bleibt aber noch der Klasse-E-Vorteil der geringen Verlustleistung und der 0,10 € pro FET. Ich werde wohl nach dem Urlaub einen Nachbau der NV7E-Schaltung wagen.
    73, Roland, DF8IW


    Wenn man im Urlaub bastelt, dann ist das ok :D Ist man aber im Urlaub und am ersten Abend fetzt es einem die Endstufe des Transceivers weg nur weil man an den Transistoren gespart hat, dann ist das schon mehr als ärgerlich. Seit mir das am ersten Abend in einem Kajak Biwak an der Litauischen Grenze passiert ist gibt es bei mir nur noch Endstufen, die mindestens 3 Minuten Dauerträger ohne Antenne vertragen.
    Das war bisher ein solider 2SC1969 im Eintakt Betrieb oder zwei davon im Gegentakt, und heute sind es eben die modernen RD16HHF1


    Die amerikanischen QRPer haben auch 5 Watt PAs mit parallel geschalteten 2N2222 veröffentlicht, da wundert es mich nicht, dass der 2N7000 im TO92 Gehäuse auch für solche Zwecke missbraucht werden soll.

    73/2 de Peter, DL2FI
    Proud member of Second Class Operators Club SOC and Flying Pig Zapper #OOO (Certificated Kit Destroyer)