MRF9120 anvendt på HF

Hej alle

Jeg har flere steder set konstruktioner med MRF9120 til HF, f.eks her:
https://www.aliexpress.com/i/32886478573.html
Den skulle kunne levere 100W ved max. 16VDC

Men slår man op i databladet er den langt fra egnet:

880 MHz, 120 W, 26 V
LATERAL N-CHANNEL
RF POWER MOSFETs

Ref: https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view /90857/MOTOROLA/MRF9120.html

Har nogen prøvet denne cocktail?

Svar til #1:
At en MOS-FET transistor er udviklet til anvendelse i UHF området (i det mindste i 90'erne, da denne transistor så dagens lys) betyder egentlig bare, at man har anvendt bondingtrådene i huset til at matche transistoren til noget resistivt i et relativi smalt frekvensbånd, for dermed at lette konstruktørens arbejde voldsomt, da man undgår at skulle tænke i komponenter med meget højt Q. Specielt input kan ellers være ret ekstremt at håndtere, da indgangsimpedansen reelt bare bare er en -ret stor- kondensator (gate source kapaciteten). Her udnytter man, at det med bondingtrådene er muligt at lave en lavpas matching med lavt tab. Resten af matchning kredsløbet op til f.eks. 50 Ohm er ret ligetil.

Ved anvendelse af transistoren til frekvenser i HF båndet har bondingtådene ingen betydning, da man kan se bort fra den i denne sammenhæng lille selvinduktion. Altså skal man "bare" konstruere en eller anden form for bredbåndsmatchning til den ret store kapacitet transistoren udgør, og her adskiller transistoren sig egentlig ikke fra andre MOS-FET's anvendt i HF PA-trin fra denne periode.
Sååeee deeeet........

NÃ¥r jeg skriver "bare", er det fordi udfordringen ved ved HF-frekvenser, er langt mindre end ved 800 MHz.

Om den her konstruktion så fungerer aner jeg ikke ;-) Men der er egentlig ikke nogen grund til, at den ikke skulle.

Mvh
Hans-Jørgen

Svar til #2:
Tak for et fyldestgørende svar.
Du har ret i, at i den tids MOSFET's udnyttede man bondingtrådene indflydelse, det havde jeg fortrængt.
Min frygt er blot at den vil være svær at styre i HF området, men det kommer nu an på en prøve da jeg har bestilt et par stykker.

Svar til #1 og 2;

Hej,
Det som bliver skrevet er rigtigt for så vidt angår internt matchede transistorer også kaldet "controled Q".
Derimod i dette tilfælde er der ikke tale om det. Der nævnes intet om internt matching i databladet nogen steder. De plejer ellers at prale med det. Dvs. der er hverken et pi-led i indgangen eller et højpassfilter i udgangen af den her transistor. Man kan fornemme det ved at se på indgangs-matching beskrivelsen i Schmitt kortet. Den pisker rundt som om der var nogen efter den på blot 60 MHz frekvensændring. Dvs. den kan med fordel bruges både på HF men ikke mindst på 23cm. På HF har jeg brugt modkobling for at tæmme det meget høje gain som de udviser der. Ellers er de ikke til at styre overhovedet. Ved brug af disse modkoblinger har jeg sigtet mod at transistor gainet holdes under 20dB. Kunsten er at holde modkoblingen bredbåndet nok til at kræet ikke stikker af på et eller andet UHF frekvens. Alternativt kan man loade transistorens udgang ned med en "Q-dræber" det har jeg brugt med succes på en 600Wats trin. Dette gøres ved at montere en induktionsfri modstand parallelt med spole/transformator i forsyningslinjen til drainet. Jeg har prøvet at styre en 900MHz transistor på 2 meter. Det gik godt i en fuglerede opstilling med 23dB gain. Men som bekendt så er fuglereder altid stabile og det går først galt når de kommer ned på print. :-)

Held og lykke med projektet. Spændt på at høre resultatet.

Svar til #3:
Jeg kan tilslutte mig mine to kollegers betragtninger, og især udfordringen med højt gain samt riskoen for selvsving på VHF/UHF frekvenser. Det gælder om at hold ind- og udgangstransformatorerne på så lavt Q som muligt og helt fri for spuriousresonanser.

Jeg ser frem til at høre om resultatet.

Og helt personligt undrer jeg mig over at den transistor ikke er internt matchet, når nu den kun er spec'et i så smalt et bånd.

vy 73 og go' jul

Ye Olde Radio Engineer

Svar til #5:
Hej

JA, det undrer også mig. Det skyldes måske, den så vil være endnu mere smalbåndet ?

VY 73 og god jul fra OZ5IQ, Kim

Svar til #4 m.fl.:

De transistorer (primært fra CREE) jeg har anvendt fra 800 til 2300 MHz, hovedsageligt i 3G PA-trin har alle været internt matchede. At det også gælder for den her omtalte transistor fremgår direkte af Smith-kortet vist i databladet. Selve transistorens indgangs impedans kan ækvivaleres med med en kondensator på noget der ligner en nF, og det ser mildest talt noget andeledes ud!
Så jo den er matchet til præcis det angivne frekvensområde.

At det så ikke fremgår af teksten i databladet, at komponenten er internt matched, skyldes vel nok, at det nærmest var en selvfølge for alle der anvendte effettansistorer i UHF omådet.

I tilfældet CREE blev samme chip anvendt i et større frekvensområde. Matchningen gjorde forskellen, idet den blev simuleret/tilpasset til hvert enkelt frekvensbånd, og ofte i direkte samarbejde med PA-trins udvikleren.

Hvad angår at impedansen "pisker rundt som om der var nogen efter den", må jeg bare spørge, om du nogensinde har prøvet at matche noget så ekstremt som 1 NF til noget forholdsvist medgørligt omkring 1 GHz?

Btw, på 2-meter, kan du nok ikke se bort fra den interne matchning på en 900 MHz transistor. Indgangs impedansen er ret niveauuafhængig, og kan derfor måles med en VNWA, men udgangsimpedansen er du nok nødt til at måle ved hjælp af load-pull teknikken. Jeg kender i det mindste ikke andre metoder. Herefter er du jo også nødt til at beregne stabilitetskriteriet for komponenten.
Jeg har derfor aldrig anvendt fuglereder til den slags forsøg, for resultaterne kan ikke anvendes til en dyt i en udviklingsproces :-)

Mvh
Hans-Jørgen

Svar til #7 m.fl.:
Hejsa

OK, jeg skulle nok have kigget noget mere på det datablad, eller også skal jeg have nye briller.

Men de komponenter der indgår i en matching ved 850 MHz må jo være ganske små, i pF og nH klassen, så ved HF (3-30 MHz) kan vi have to situationer:
1. Den interne matching er transparent pga. de meget små værdier, dvs. vi kan se bort fra matchingen. I så fald er opgaven primært at tæmme gainet og få bæstet stabilt.
2. Nogle komponenter i matchingen kortslutter ved lave frekvenser til stel pga. deres lave værdi. I så fald er transistoren ubrugelig ved HF og nok også VHF, men kan måske virke ved 432 MHz og op.

Nysgerrig som jeg er, har jeg gloet på det trin Brian linker til, og har nogle observationer:

Trinnet er åbenbart beregnet til at sætte efter en FT-817 eller en KX-3, men er de 100 W udgangseffekt specificeret ved 5 W udstyring fra en FT-817 eller er det ved 10 W fra en KX-3? Med andre ord: Hvad er gain i trinnet?

En SMA konnektor er OK på indgangssiden, men er nok ikke OK på udgangssiden, med mindre der bruges en god (og dyr) konnektor.

Henset til at transistoren er bregnet til 28 V (Max. VDSS er 65 V) undrer det mig, at forsyningsspændingen ser 12 - 16 V. Ved at hæve den til 24 V ville man kunne opnå en langt bedre linearitet.

Udgangstransformatoren ser ud til at have et omsætningsforhold på 1:3, dvs. transistorerne belastes med 5,6 Ohm. Det vil alt andet lige ikke virke ved 12 V forsyningsspænding, men er OK ved 24 V.

Det er absolut ikke et modul, man skal gå i gang med at arbejde på, hvis man ikke ved præcis, hvad man gør.

Men samlet set er det en billig måde at skaffe sig transistor, ferrit, biasregulator og print, og så kan man jo selv gå i gang med at få det til at virke efter hensigten.

Og ikke mere om det trin herfra.

vy 73

Jørgen

Svar til #1:
Jeg har prøvet at bruge dette PA-trin, men jeg husker ikke hvilken FET der var med. Kun at det var en brugt transistor, som var leveret med.

Jeg kørte med 12-13 V men fik kun 40 W ud, og det blev meget varmt, selvom jeg havde en god køleplade på. Jeg styrede med 5W fra en FT817, men output faldt hurtigt, og jeg kunne ikke opnå de 40 W længere.

Efter nogle forsøg gav trinnet ikke mere output end det fik i input :-( Der er nogle Youtube videoer med trinnet, hvor en amerikaner måler på IMD og output.

Der findes også en udgave, hvor man bruger 2 switch-mode FET. Det bliver spændende at høre, hvordan trinnet kører!

Fra QRZ.COM:

I've also build an external QRO based on the Ebay 70W miniPA amplifier + low pass filters kit also from Ebay. The performance on 20m and upwards is not the best but it is work in progress.

The MiniPA 70W is now completed, I replaced the original MRF 9120 with a pair of IRF530N because I had some issues with unindentified oscillations in the original design. As recommended on other pages, this amplifier works best if drived with 2,5-3W, 3,8V bias and an attenuator for better SWR matching.

Svar til tråden:

Jeg venter spændt på at stumperne ankommer.
Min plan er helt klart at forsyne trinnet med 24-28 Volt. 13,8V og 100W ud på antennestikket er en kedelig kombination. Faktisk er mange radioer endnu mere "underernærede" pga. spændingstabet i det forsyningskabel de leveres med. Jeg har målt helt ned til 11 volt ved PA-trinnet pga. det for lange og for tynde forsyningskabel...

Jeg skal nok rapportere om 3. ordens IMD måleresultaterne.

Jeg har en plan om lave 2 trin, et med MRF9120 og et med IRF530. Det munder nok ud i en artikel i RDE-posten og OZ :-)