HF-Schaltung auf PCB, 30dB Dämpfungsglied 25W

Hallo Forum,

ich hätte einige Fragen zum HF-Platinendesign.

Ziel ist ein 30dB Dämpfungsglied mit max. 25W und gutes VSWR von 1MHz bis 100MHz.

Könntet Ihr bitte mal das Platinenlayout nach "HF-Fehlern" durchsehen ?

Ausgelegt ist die Platine mit den Abmessungen für ein 55mm x 111mm Schubertgehäuse.

Material
Platine FR4, doppelseitig, 1.5mm, 35µm.

Bestückung
Nur die Operseite (Top) wird bestückt, die Rückseite (Botton) ist Masse
und wird mit einem Bein der Widerstände durchkontaktiert.

Ein Pi-Dämpfungsglied hat bekanntlich drei Widerstände:
R1, R3: 53,26 Ohm
R2: 789,78 Ohm

Leistungsverteilung bei P_in=25 Watt

• An R1 fallen 23,5 Watt ab.
  R1 besteht aus 12 2Watt Metalloxid Widerstände (678R) und 2 3Watt MOX-Widerstände (1k8).
  

  
  

• An R2 fallen 1,5 Watt ab.
  R2 ist eine Reihenschaltung von R2a (678R) und R2c||R2d (110R).
  R2a muß somit 1,3Watt und jeweils R2c und R2d 0,1 Watt in Wärme umsetzen.
  

  
  

• An R3 fallen nur noch 0,02 Watt ab.
  R3 bilde ich durch parallel Schaltung von R3a (82,5) und R3b (150R).
  Hier sind SMD 1206 sowie axiale Metallwiderstände möglich.
  R3c und R3d werden nicht bestückt.

Hallo Forum,

für alle stillen Mitleser, die sich bisher nicht an der Weiterentwicklung des kleinen Projekts beteiligt haben oder konnten, folgt nun die endgültige Schaltung und Platine.

Für R2 ist nun auch eine gemischte Bestückung mit 2 Watt Metalloxid und/ oder 0207 1% Metallwiderstände (0,6W) möglich.

Da nach der Leistungsanalyse an R3 < 0,125 Watt in Wärme umgesetzt werden müssen, habe ich noch einige SMD Lötinseln vorgehen, so kann man R3 auch als SMD Widerstände der Größe 1206 bestücken.

Hallo Olaf,

danke für Deine Anregungen und Gedanken.

Zitat

Der Leiterzug vom Eingang zu den Widerständen "sieht" 50 Ohm.
Ist er als Leiterzug dafür ausgelegt?

Ja, das Material ist FR4, 35µm, 1.5mm mit Masse auf der Rückseite.
Die Breite der Leitung ist für 52 Ohm ausgelegt.

Siehe Bild.

Zitat

Wie stellst Du Dir die Wärmeabfuhr bei Volllast vor?

Die Platine ist doppelseitig und hat große Masseflächen.
Die Hauptverlustleistung wird durch R1 mit seinen 16 (Teil-)Widerständen entstehen, die Massebeine sind mit der Ober- und Unterseite verlötet, die beiden Seiten dann auch vollkommen mit dem Gehäuse. Das sollte einen guten Wärmetransport sicherstellen.
Durch Luftzirkulation (Kamineffekt) über die Oberseite sollte die Wärme abfließen können.

Hallo Olaf und Janko,

danke für die Kommentare und Vorschläge.

Eine Abschirmung habe ich auch schon liegen, mal sehen wann die Platinen fertig sind (ca. 8 Tage), dann werde ich ein 30dB Dämpfungsglied aufbauen und mit dem FA-NWT vermessen.

Die 25 Watt sehe ich eher als Peak-Leistung und 10Watt Dauerbetrieb lässt 2,5 Reserve.

Die Idee mehrer Dämpfungsglieder mit einem Leisungsdä. zu kombinieren ist auch sehr gut !

Hi Janko,

habe ich bei deinem Dämpfungsglied richtig gerechnet, es hat 25dB ?

Hallo Janko,

ja das habe ich auch gerade gesehen.

Ich hatte mit (1) gerechnet, hätte aber mit (2) die Dämpfung bestimmen sollen.
(1) a = 10 * log (P1 / P2)
(2) a = 20 * log (U1 / U2)

Jetzt passt es !

Nach Deiner Idee habe ich jetzt noch ein weiteres 30 dB Dämpfungsglied berechnet.
In SMD 1206 nur für Messzwecke zu gebrauchen.

Hallo QRPForum,

nachdem ein paar Tage warten ins Land gingen, sind meine Platinen für das 30dB Dämpfungsglied 25W eingetroffen.

Aufbau
Der Schaltplan.
Der alte Bestückungsplan, der neue Aufbau unterscheidet sich nur sehr wenig.

Die BNC Eingang- und Ausgangsbuchsen sind aus Vollmetall.
Danke an QRPProject für die sehr schnelle Lieferung. :]

R1 alle 14 Widerstände sind auf der Masseseite montiert und somit von R2 und R3 abgeschirmt.

R3 besteht nun aus 0805 SMD Widerstände 4x 330R, 1% und 1x 150R, 1%.

Messwerte
Port 1 ist der 25Watt Anschluss des 30dB Dämpfungsglieds.
Port 2 ist der 0,025Watt Anschluss des 30dB Dämpfungsglieds.

Die Messwerte der 30dB Dämpfung von 100kHz - 160MHz sehen sehr gut aus und auch die Reflexionsdämpfung beider Ports ist hervorragend.

Ich danke allen Beteiligten für ihre Anregungen und Anmerkungen !

ToDo
- Abschirmblech um die BNC- Eingangsbuchse.
- ca. 4pF als Kompensation am Eingang.

Hallo QRPForum,

ein meiner ToDos "Abschirmblech um die BNC-Eingangsbuchse" habe ich heute umgesetzt.

Dazu habe ich einen Weißblech-Gehäusedeckel - Schubertgebäuse 20x20x55mm, verwendet.
Die Enden wurden mit je einem Trennblech 18x20mm versehen, wobei diese auf der Seite der BNC-Eingangsbuchse 6mm nach innen verlegt wurde.

Somit entsteht aus dem gestreckten U eine kleine Wanne, die mit der Massefläche verlötet wurde.

Mehr siehe Bild.

Hallo QRPForum,

da ich noch weitere Platinen für diese Art von Dämpfungsgliedern fertigen lies,
habe ich heute noch eine 20dB Version 25Watt aufgebaut.

Der Schaltplan und einige Messwerte sind im Anhang.

Der Aufbau geht aus diesem Bild hervor.

Hallo QRPForum,

heute konnte ich R1 des 20dB Dämpfungsglieds mit Hilfe von RFSim99 verbessern.

Ziel war eine bessere Reflexionsdämpfung an Port 1, dazu habe ich R1m in zwei 4,12 KOhm Widerstände aufgeteilt.

Desweiteren hänge ich noch eine Berechnung der Verlustleistung aller Teilwiderstände in 'Leistungsberechnung 20dB.pdf' an, für die Leser, die sich dafür interessieren.

Mehr siehe PDFs in den Anlagen.

Hallo QRPForum,

Eric hat heute einen der 678R/2Watt Metalloxyid Widerstände mit seinem VNA (N2PK) mit dem I-/V-Detektor vermessen.

Danke Eric

Die Messwerte sind als Ergänzung zu meinen hier vorgestelltem 20dB und 30dB Dämpfungsglied 25 Watt zu sehen.

Die Länge der 678R Anschlussdrähte sind auf meiner Platine mit 3 mm (Heiss) und 5.5 mm (Masse) anzusetzen.

Dann viel Spaß beim analysieren der Messwerte.

Hallo QRPForum,

ich habe nun zwei dieser Leistungs-Dämpfungsglieder gebaut, vermessen und bin sehr zufrieden mit dem Ergebnis.

Siehe: HF-Schaltung auf PCB, 30dB Dämpfungsglied 25W

Da noch eine doppelseitige verzinnte Platinen für das "30dB Dämpfungsglied 25W" übrig ist, kann ich diese zum Selbstkostenpreis abgeben.

Desweiteren habe ich auch noch die MOX 678R/ 2Watt und MOX 1,8k, sowie SMDs und das Abschirm-U-Blech übrig und kann sie deshalb mit anbieten.

Also wer Interesse hat, kann mich per PN kontaktieren.

Hallo Jörn,

sehr schön.

Wenn Du mal Zeit haben solltest, dann stelle bitte noch ein Bild ein.

Danke.