Het ontwerp van een 1kW Middengolf klasse D zender

Beschrijving van dit project
Deze zender bedoeld voor AM omroep met als hoogste audio frequentie van 6000Hz. De modulatie wordt op de gelijkspanning van de eindtrap gesuperponeerd door middel van een PWM modulator.
De schakelfrequentie van 375kHz wordt er uitgefilterd door een laagdoorlaat (PWM filter) filter en wat overblijft is het oorspronkelijke audio signaal.

De krachtige voeding van de zender.
De voeding van de zender eindtrap(pen) wordt direct uit de 230Vac netspanning betrokken, hierdoor zit er geen voeding transformator in deze zender. Voorafgegaan door een lichtnet filter volgt een PFC actieve Power Factor Control circuit, schakelend op 100kHz wekt deze ac/dc voeding een spanning op van 400 Volt DC. Deze gelijkspanning gaat naar de PWM modulator.

De PWM modulator.
De PWM modulator is opgebouwd met een H brug Mosfet versterker.
Op de beide uitgangen is een (modulatie) transformator aangesloten, welke tevens voor de galvanische isolatie met de 230Vac netspanning verzorgt. De PWM schakelfrequentie is hier vrij hoog gekozen op 375kHz, om de afmetingen van de transformator zo klein als mogelijk is te houden. Na het PWM filter blijft een schone gelijkspanning over van 250 Volt.
Belast met de HF eindtrap op 250 Volt is de stroom 5 Amperé.
De belasting impedantie van het PWM filter is 50 ohm, bij een kantelfrequentie van 57kHz voor het laagdoorlaat filter.
De keuze van deze vrij hoge kantelfrequentie voor het PWM laagdoorlaat filter heeft geen invloed op de audio frequenties van de modulatie.

[De HF versterker.
De eindtrap is opgebouwd als een volle brug, H-brug versterker.
De gebruikte Mosfets schakelen hier alleen aan en uit en worden niet gebruikt in het lineaire gebied.
De versterker werkt als een klasse D versterker met een hoog rendement.
De gebruikte Mosfet transistoren zijn van de nieuwste soort van technologie met een break-down spanning van 1200 Volt.
De voedingsspanning van de eindversterker is vrij hoog gekozen om de I^2Rdon verliezen in de transistor tegen te gaan.
De eindtrap heeft een belasting weerstand van 50 ohm (voor gelijkstroom), de uitgangsbelasting is tevens 50 ohm.
Zodat de uitgangstransformator een impedantie verhouding 1 op 1 is.

HF uitgangsfilter.
Het opgewekte HF signaal bestaat uit een blokspanning, hiervan moet een sinusspanning met zo weinig mogelijk lineaire vervorming en een demping van alle harmonischen van ten minste 60dB.
Door het bandfilter zo éénvoudig als mogelijk te houden gebruik ik op de uitgang daarvan een sperfilter voor de tweede harmonische, welke een hoge impedantie heeft voor die frequentie.
Parallel over de HF uitgang wordt een zuigkring gebruikt, welke is afgestemd op de derde harmonische. Wat overblijft zijn de 5e en 7e harmonischen waarvoor een Chebyshev laagdoorlaat filter wordt gebruikt.

Het meten van het HF uitgangsvermogen.
Om het HF vermogen te kunnen meten wordt een directionalcoupler gebruikt met een logaritmische detector (AD8307).
De uitgangsspanning van deze logaritmische detector in aangesloten op een Teensy microcontroller welke het "forward" en "reflected" vermogen berekend en wat uitleesbaar is op een Oled beeldscherm.
De Teensy micro controller heeft meer taken zoals het meten van de voedingsspanning van de eindtrap en de temperatuur van de heatsink van de eindtrap. Ook wordt de pulsbreedte van de modulator berekend door de micro processor en weergegeven op het beeldscherm.

Controlle, softstart inschakel beveiliging, overbelasting beveiliging.
Het inschakelen van de PFC voeding gaat door middel van een inschakelstroom beveiliging.
Het inschakelen van de netstroom gaat door middel van een grote voorschakelweerstand, welke de voedingscondensatoren van de PFC voeding langzaam opladen. Pas wanneer de voedings condensatoren geheel zijn opgeladen wordt de voorschakelweerstand met een relais overbrugd. Op datzelfde moment wordt het PFC ic ingeschakeld en de PFC voeding is dan ingeschakeld.
De gehele zender wordt bestuurd door een flip-flop besturing automaat.
Bij overbelasting door een te grote voedingsstroom schakelt de automaat automatisch uit, in de beveiliging.
Ditzelfde gebeurd bij een te hoge VSWR verhouding van de eindtrap en een te hoge temperatuur van de heatsink van de eindtrap.
Het -in en uitschakelen van de zender gaat door middel van kleine moment schakelaars op het frontpaneel van dit apparaat.

De oscillator voor de draaggolf frequentie
De HF draaggolf wordt opgewekt door een AD9850 synthesizer ic welke een DDS synthesizer is.
Op een LCD beeldscherm wordt de draaggolf frequentie aangegeven.
Frequentie stapgrootte van 1kHz is mogelijk, in de schakeling zit een geheugen welke de laatste gebruikte frequentie "onthoud".

Besturing van het HF banddoorlaatfilter.
Een schakeling waarop het opgewekte signaal uit de oscillator wordt onderverdeeld in een aantal frequentie banden, kan gebruikt worden om het banddoorlaatfilter aan te passen op de gebruikte frequentie.
Dat aanpassen kan gedaan worden door relais welke de taps op de spoelen in het filter zodanig te veranderen zodat een goede aanpassing van het filter wordt gemaakt. Hierdoor kunnen frequenties van de oscillator gewijzigd worden en de aanpassing op het filter wordt automatisch geoptimaliseerd.

Telefunken Sender Systeme Berlin

Ha Martin V,

Met die twee FET's daar hebben we verleden jaar of nog net 2018 mee geëxperimenteerd kan ik mij nog herinneren.
Een klasse H-brug VMCD zou er zo kunnen uitzien ik moet mij kladje nog controleren en er uiteraard aan rekenen weet je al welke FET's je zou willen gebruiken :?

H-brug VMCD

Voorstel controle en berekeningen volgen.....

Groet,
Henk.

Telefunken Sender Systeme Berlin

Beste Henk,

De dioden in de gate begrijp ik niet, voor een positieve gate spanning staan die dioden overigens verkeerd om.
De condensator in serie met de gate kan in principe vervallen, straks daarover meer.
Het uitgangsfilter welke tussen de uitgangstransformator begrijp ik wel, maar is op zich niet nodig.
Hou er rekening mee dat de voedingsspanning van de eindtrap (een gevaarlijke) 250 Volt is, liever pak ik die niet beet.
Jouw getekende filter kan ook op de secundaire wikkelingen van de uitgangstransformator aangesloten worden.

Voor de transistoren gebruik ik het beste materiaal wat er tegenwoordig te koop is.
Dat zijn silicium carbide Mosfets, met minder schakelverliezen als "gewone" Mosfets.
Dii is het type wat ik wil gaan gebruiken: https://nl.mouser.com/ProductDetail/Wolfspeed-Cree/C2M0080120D?qs=%2Fh…
Ik ben er allleen nog niet over uit of dit het geselecteerde type is, maar in ieder geval een soortgelijke van Cree Wolfspeed.
Het grote voordeel is dat de schakelsnelheid hoog is en de gate source lading erg laag is.
Dit laatste heeft ook weer zijn voordeel op het benodigde stuurvermogen op de gate.
Een ander voordeel is dat er geen vrijloop schakeldioden over de Mosfets nodig zijn.
De interne diode is al snel genoeg.
Een nadeel is alleen dat de negatieve perode van de schakelspanning op de gate niet "te hoog "mag zijn, die zal dus gelimiteerd moeten worden door een zenerdiode in het gate circuit.

Voor de HF uitgangstransformator wil ik een ETD49 van Epcos/TDK (Siemens) gaan gebruiken.
Met ferriet N87 ferrietmateriaal, hoewel dit soort ferriet gespecificeerd is tot aan een frequentie van 1000kHz, wil ik toch de proef nemen om deze te gaan gebruiken voor een frequentie van 1600kHz.
De wikkelverhouding bedraagt (bijna) een verhouding van 1 op 1.

Telefunken Sender Systeme Berlin

@ Martin V
Is zon zender ook bij jou te koop, prijs indicatie?

Beste Ruud,

Ik heb u een e-mail verstuurd.
Met vriendelijke groet,

Martin

Telefunken Sender Systeme Berlin

1kW MW TX... en dat is nog wel normaal en zo? Zo van lekker beetje experimenteren met radio? Doet CO hier aan mee mods?

"We cannot solve our problems with the same thinking we used when we created them" - Albert Einstein

Ha flipflop,

Niet alles is 1 kW het voorstel wat ik laat zien zijn 4 GaN fetjes 15 V 100 mA 3,7 GHz :D
Dit als testje om eens te kijken wat zo'n H-brug klasse D daar van bakt.....

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Op 23 april 2021 17:56:14 schreef flipflop:
1kW MW TX... en dat is nog wel normaal en zo? Zo van lekker beetje experimenteren met radio? Doet CO hier aan mee mods?

Een TX van 1kW is best redelijk met de 100w vergunningen van tegenwoordig, aangezien een 'tuinantenne' een zeer laag rendement heeft.
Wil je die 100w ERP halen, dan moet je ofwel een echt goede antenne hebben zoals de welbekende masten van vroeger, ofwel rendement compenseren met vermogen.

Ik neem op kleine schaal reparaties van buizen-elektronica aan voor een heel aardig uurtarief. Interesse? Mail me!
Frederick E. Terman

Honourable Member

Die vlieger gaat niet op.
De '100 W vergunning' is voor 100 W PIEK uitgangsvermogen onder modulatie (dus P.E.P.) uit de zender. Bij 100 % modulatie mag de draaggolf daardoor dus 25 W uit de zender zijn. Haal je die 100% gegarandeerd nooit, dán mag de draaggolf overeenkomstig wat sterker zijn, zolang de piek maar niet meer is dan die 100 W.
AT geeft zelf aan dat het uiteindelijke zenderbereik dan ook sterk van de antenne en opstelplaats afhangt.

(zie 'Uitvoeringskader laagvermogen middengolf', vooral aan het einde)

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Ha Ledlover,

Zooooo :o ik vindt dat best wel tricky ik zou niet graag 1 kW op mijn waslijn zetten want een klein beetje afstralen dat is pas na 1 λ maar in de directe omgeving ( near field ) des te meer....

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
Anoniem

Nutteloze zever verwijderd

[Bericht gewijzigd door Anoniem op woensdag 28 april 2021 18:19:22 (97%)

Frederick E. Terman

Honourable Member

Je mag wel degelijk je eigen zender bouwen en gebruiken bij de AM-vergunning.
Je mag ook voor iemand anders een zender bouwen, en die weggeven of verkopen, maar dan moet je aan allerlei Europese regels voldoen die minder met de zenderij dan met handelswetten te maken hebben. @GJ_ weet precies hoe dat werkt.

Het vergunde vermogen is het piekvermogen, gemeten aan de zenderuitgang. Veldsterktemetingen zijn daarvoor niet nodig en worden normaal gesproken niet uitgevoerd.

Waarschijnlijk heb ik niet de juiste info,,maar ik kan nergens iets vinden bij AGT over het toegestane ERP.

Zie het stuk waarnaar ik hierboven de link heb gepost, vooral blz. 4 en 5.

--
Het zonder vergunning uitzenden met vermogens en/of frequenties waarvoor een vergunning nodig is, is niet toegestaan. Het hebben van een zender waarmee dat zou kunnen is op zich niet verboden. Vergelijk het met het bezit van een mes: dat is toegestaan, maar jou ermee neersteken niet.
Van beide is het bezit trouwens lastig aan te tonen zonder de inzet van geheime politie of willekeurige huiszoekingen.

Een filter om van een kilowatt-blok een nette sinus te maken is een kluif, maar te doen; zie de Nautel-zenders, waarvan de fabrikant de schema's op zijn website heeft staan (mits ingelogd; aanmelden is gratis en ze sturen geen reclame - of wat dan ook..).

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org
Anoniem

nutteloze zever verwijderd

[Bericht gewijzigd door Anoniem op woensdag 28 april 2021 18:20:01 (91%)

Tuurlijk mag dat, ik lees nergens dat er een antenne aan hangt

Gedoogland.... Daar wonen we al. Alleen niet voor MG-piraten.

Maar technisch volg ik het met belangstelling. En ik kijk op van de combinatie seriefilter-low-pass: het rendement is erg goed. Alles blijft koud. En met een klein beetje extra filtering, bij voorbeeld in de antenne zelf, is het technisch ook erg goed.

Frederick E. Terman

Honourable Member

Op 23 april 2021 23:49:40 schreef grotedikken:
Dus elke nono mag zomaar zn eigen zender bouwen en gebruiken, hoeft nergens aan te voldoen?

Ik zie niet precies hoe je aan 'dus' komt. De zender moet natuurlijk aan de daaraan gestelde eisen voldoen. Dat geldt voor middengolf-hobbyisten precies zo als voor zendamateurs.
Intussen zijn er natuurlijk standaard manieren om een zender te bouwen. Als je die volgt, kan er werkelijk maar weinig misgaan.
Wijk je af, dan moet je wel weten wat je doet, en het liefst kunnen nameten voordat de autoriteiten dat doen... dat staat beter.

Het gaat hier niet om gedogen, maar om het volgen van de wet. Zouden de uitzendingen door de middengolfhobbyisten (degenen over wie het Uitvoeringskader gaat) problemen opleveren voor derden, dan zouden de regels wel aangepast worden. Tot nu toe echter is het al een uitdaging op de gewenste frequentie wat afstand te overbruggen. :)

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org
Anoniem

Nutteloze zever verwijderd

[Bericht gewijzigd door Anoniem op woensdag 28 april 2021 23:19:59 (97%)

Frederick E. Terman

Honourable Member

Je draaft weer door. Welke teugels laat men vieren? Welke technische eisen zijn vervallen?
We moeten oppassen ons niet van 'straw man'-technieken te gaan bedienen.

Wat die evolutie betreft: niet iedere curve is een rechte lijn. In 1970 was de middengolfband voller dan in 1920, en in 1980 nog iets voller. Maar de lijn boog terug; in 2021 is de middengolf goeddeels verlaten.
Het vergunning verlenen op 'non interference'-basis (google dit desnoods) is nu praktisch geworden.

De frequentie moet gegund worden1, het vermogen moet gegund worden (en is dus, afhankelijk van de vergunning, maximaal 100 W PEP = 25 W draaggolf naar de antenne); de zender moet aan de eisen voldoen; het gebruik ervan moet aan de omschrijving in de vergunning voldoen; de rechten voor het programmamateriaal moeten voldaan worden; de vergunning is steeds verleend met behoud van rechten van derden. Er zijn voorwaarden aan de antenneplaatsing (zoals aan ieder bouwwerk).

Er is ruimte voor een activiteit ontstaan, een hobby, die eerder niet gemakkelijk kon worden toegestaan, maar nu wel. Daarbij zijn voorwaarden gesteld.
Noem mij een storingsgeval aan derden, en dan zullen we dat bekijken.

e: 1Frequentie gegund: dat betekent dus bijvoorbeeld dat als, laten we zeggen, Steef in Achterhoeksdijke al op 1395 kHz uitzendt, Corneel in of bij dezelfde plaats daarvoor geen vergunning kan krijgen. Pas als de vergunning verloopt maakt hij weer een kans: er moet dan weer opnieuw aangevraagd en vergund worden.
Alleen al daardoor kan niet 'om het even wie zomaar gaan zenden'.
Op 1485 kHz worden alleen 1W-vergunningen uitgegeven, zodat daar plaats is voor meer stations, die immers minder ver komen zodat de protectieafstand ook kleiner is.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org
Anoniem

Nutteloze zever verwijderd in een opwelling.

[Bericht gewijzigd door Anoniem op woensdag 28 april 2021 23:20:23 (89%)

bprosman

Golden Member

Je draaft weer door. Welke teugels laat men vieren? Welke technische eisen zijn vervallen?
We moeten oppassen ons niet van 'straw man'-technieken te gaan bedienen.

Ik bekijk dit allemaal maar van de zijlijn en ben ooit maar een blauwe Maandag lid geweest van de Veron maar ik lijk hier wel een veranderende "ontwikkeltrend" te zien.
"Vroegah" werden volgens mij oscilators trappen etc ontworpen om zo min mogelijk harmonischen te genereren en voor de vorm kwam er nog een filtertje achter. Tegenwoordig word er een blokgolf gegenereerd omdat dat makkelijk(er) is met alle harmonische rommel dr in die er in een blokgolf zit en proberen we dat er uit te filteren.
Maar ik kan er naast zitten.

De jongere generatie loopt veel te vaak zijn PIC achterna.

GD, hebben de Belgen zo'n last van onze 100w, danwel "100w" LPAM zenders waar er nu al grofweg 50 van zijn, dat je je er zo druk om maakt?

Ik heb 1x wat vreemds gehoord, en dat was 2 nieuwe zenders op dezelfde frequentie (waarbij ik buiten het normale dekkingsgebied van allebei zit, 50 a 100km afstand). Dat was een heterodyne toon van hun draaggolven, doordat één van de twee niet precies op frequentie zat.

Maar die toon was wel stabiel. Operator error dus, kan heel goed een perfect aan de eisen voldoenende zender zijn, die gewoon verkeerd was afgestemd.

[Bericht gewijzigd door Ledlover op zaterdag 24 april 2021 12:53:59 (61%)

Ik neem op kleine schaal reparaties van buizen-elektronica aan voor een heel aardig uurtarief. Interesse? Mail me!
Sine

Moderator

Op 24 april 2021 12:25:16 schreef grotedikken:

En waarom bouwt MartinV een 1000W zender als er maximum 100W aan de antenneplug wordt toegestaan ?

Zonder het meteen met GD eens te willen zijn ;)

Daar kun je natuurlijk vragen over stellen ....

En als ik een MW zender <100W-pep maak dan kan ik gelijk gaan zenden? Of moet ie eerst gekeurd worden door een "officiele" instantie? Zo niet, dan is MW amateurisme gelijk geworden aan HAM radio, hoewel ietsje duurder. Dat laatste lijkt mij heel erg sterk.

"We cannot solve our problems with the same thinking we used when we created them" - Albert Einstein

Op 24 april 2021 12:52:45 schreef flipflop:
En als ik een MW zender <100W-pep maak dan kan ik gelijk gaan zenden? Of moet ie eerst gekeurd worden door een "officiele" instantie? Zo niet, dan is MW amateurisme gelijk geworden aan HAM radio, hoewel ietsje duurder. Dat laatste lijkt mij heel erg sterk.

Ik meen dat Ruud lang geleden al heeft verteld, hoe hij een zelfgebouwde MG zender legaal heeft ingezet op een van zijn frequenties.

Ik heb altijd meer last gehad van legale storingsbronnen, dan van ongekeurde of op andere manier illegale zenders.
Ik zie liever dat het AT hun energie steekt in het van de markt halen van PLC meuk en storende frequentieomvormers en voedingen, dan van de doorgaans niet storende, maar soms ongekeurde middengolfzenders.

[Bericht gewijzigd door Ledlover op zaterdag 24 april 2021 13:01:36 (25%)

Ik neem op kleine schaal reparaties van buizen-elektronica aan voor een heel aardig uurtarief. Interesse? Mail me!

Hier een reactie van mijn kant;

Ik heb dit topic geopend vanuit een technisch en wetenschappelijk oogpunt.
Niet over te zeuren over het wel en wee en het gebruik ervan.
Zoals FET. al aangaf zelfbouw is toegestaan voor een legaal station en Ruud van Paradise heeft ook met een zelfgebouwde zender gezeten.

Als jullie het goedvinden dan start ik binnenkort met de bouw van dit apparaat waar ik verslag van uitbreng in dit topic.

Telefunken Sender Systeme Berlin