250W PA für DATV via QO-100

Gesamtaufbau

Die PA wird in einen wetterfesten Installationskasten eingebaut. Zuvor müssen alle Baugruppen geplant werden sowie ein Pegelplan angelegt werden:

Gesamtschaltbild (zum Vergrößern anklicken):

           

Stromversorgung:

aufgrund der großen Distanz zwischen Shack und PA erfolgt die Versorgung mit einer 50 Volt Phantomspeisung (diese Spannung existiert bereits von der KW-PA Versorgung). Die Spannung wird im Shack in das Sende-Koaxkabel eingeschleift (Aircell-7) und gelangt relaiv niederohmig zur PA.

In der PA sind drei Spannungswandler (Meanwell) eingebaut:

* 50V -> 24V (eingestellt auf 27V), 350 Watt. Versorgt die Treiberstufe und die Endstufe. Dieser DCDC Wandler kann weniger Leistung als die PA, was einige Vorteile hat: bevor der PA Transistor Schaden nimmt (durch zu hohen Strom) schaltet bereits der Wandler aus. Da in DL sowieso nur 75 Watt auf 13cm erlaubt sind, reicht die Leistung des Wandlers leicht aus.

* 50V -> 12V / 2,5A: zur Versorgung der einiger Baugruppen und von Lüfter/Pumpe der Kühlung.

* 12V -> 5V / 3A: versorgt den Controller, Pluto und einige andere Baugruppen

die Auskopplung der Phantomspeistung erfolgt in dem Bias-T am Eingang. Das Teil ist selbst gebaut und besteht nur aus einem 22pF / 500V Kondensator (SMD) und einer Drahtspule DM 10mm, 3 Wdg, Cul 1,5mm. Die Auskopplung ist ziemlich einfach zu bauen, wichtig ist nur ein HF gerechter Aufbau damit die HF-Verluste so gering wie möglich sind. In meinem Fall ca. -2dB (oder etwas weniger).

HF-Zweig SSB:

das SSB Signal auf 2,4 GHz wird links unten angeschlossen. Ich habe (aufgrund der Kabeldämpfung) hier noch ein Signal von ca. 3 dBm (2 mW). Nach der DC Auskopplung geht es zu einem Hybridkoppler der das Signal später mit einem DATV Signal mischen kann. Hinter dem Hybridkoppler folgt eine Pegelanhebung um den korrekten Pegel für ca. 5 Watt Ausgangsleistung zu erhalten.

Natürlich ist der Wirkungsgrad einer 250W PA bei nur 5W Ausgangsleistung sehr gering, da bereits der Ruhestrom ca. 20 Watt DC verbraucht. Dafür ist das Signal aber extrem linear und sauber.

HF-Zweig DATV (DVB-S2):

das DATV Signal wird von einem Adalm-Pluto erzeugt. Zwischen Shack und PA wird eine Glasfaserleitung verlegt (ist bei 80m viel billiger als eine Kupferleitung). Ein Media-Converter wandelt es in Ethernet um und ist dann am Pluto angeschlossen. Messungen haben ergeben, dass der Pluto bei Vollaussteuerung ein DVB-S2 Signal mit einem Pegel von ca. -12dBm ausgibt (Summenpegel, gemessen über die gesamte Signalbandbreite).

Ein CN-0417 wird benutzt um das Signal um knapp 30dB zu verstärken. Danach wird es in den Hybridkoppler eingespeist und der weitere Weg ist der gleiche wie im SSB Betrieb. Mit dieser Konfiguration ist gleichzeitiger DATV und SSB Betrieb möglich. Aufgegriffen habe ich diese Idee von DG8FAC, welcher ein ähnliches Konzept in der 250W-PA für die Antarktis-Station eingebaut hat.

Die Pegel sind so berechnet, dass ein Summenpegel von max. 50dBm (100W) am PA Ausgang erzeugt werden kann. In der Praxis werde ich voraussichtlich ca. 20 bis 40 Watt benötigen. Diese hohe Reserve verspricht eine exzellente Linearität, wir werden das sehen sobald die PA fertig ist.

Controller:

eine solche PA kann nicht ohne Controller betrieben werden. Dieser hat folgende Aufgaben:

* Überwachung aller Versorgungsspannungen
* Überwachung des Antennen-SWRs
* Messung der PA-Modul-Temperatur
* Notabschaltung bei schlechtem SWR oder Überhitzung
* Steuerung der Kühlung (Lüfter/Pumpe)
* Senden von Messdaten via serieller Schnittstelle ins Shack

der Controller und Mess-Module sind auf einer eigenen Seite beschrieben.