Projekt:Gainblock Schaffen1105

Gainblock Schaffen1105 Status: stable
Beschreibung	VHF/UHF Verstärker
Ansprechpartner	Hendi

Übersicht

Idee

Unser Verein erhielt zur Einweihungsfeier ein paar Kisten mit SMD-Bauteilen. Beim stöbern fielen mir aufgrund ihres auffälligen (Zylindrisch, Rund, 4 Beinchen in 90° Abstand) monolithische Mikrowellen-ICs (MMICs) vom Typ Hewlett-Packard MSA-1105 auf. Mit denen wollte etwas gemacht werden, denn als Funkamateur hat man nie genug VHF/UHF Verstärker.

Anwendungen

Man kann so etwas z.B als Antennen-Vorverstärker für Empfänger benutzen. Dabei werden sie möglichst unmittelbar hinter der Antenne angeschlossen und erhöhen die Empfangspegel, wodurch Verluste im Kabel zum Empfänger ausgeglichen werden können. Vermutlich passen sie von den Eigenschaften hervorragend zur Kombination "billiges Koaxkabel und RTLSDR-Stick. Im Prinzip überall, wo man 12 dB Verstärkung im Frequenzbereich 40-1000 MHz (mit Abstrichen auch bis 1300 MHz) haben will.

Beteiligte Personen

• Hendrik (Ansprechpartner)
• plus wer mitmachen möchte

Realisierung

Mehr als ein Jahr nach dem Fund in der Grabbelkiste bot sich durch Zufall eine Gelegenheit: Die Leiterplatte eines Versuchsaufbau auf der Arbeit war nicht voll, eine rechteckige Fläche war übrig! Nach Rücksprache mit meinem Chef bekam ich dieses Grundstück geschenkt. In der Mittagspause erfolgte Highspeed-Schaltungsdesign: Nicht die Schaltung ist für Highspeed ausgelegt, sondern die Erfassung im Layoutprogramm EAGLE erfolgte innerhalb von weniger als 20 Minuten. Eine kurze Internetrecherche zeigte das Broadcom, die den Geschäftsbereich von HP übernahmen, die Produktion dieser Verstärker-ICs 2013 einstellten. Allerdings haben wir eine ausreichende Menge für unseren Bedarf.

Bauteilauswahl

Der MMIC wird über eine Drossel und einen Widerstand in Serie, die an den Ausgang angeschlossen werden, mit Strom versorgt. Zur DC-Entkopplung des Ein- und Ausgangs sind Koppelkondensatoren erforderlich. Platz für einen LP2950 5V Spannungsregler war vorgsehen, aber 5V ist schon etwas mager und so wird die Regelung nicht bestückt, ebenso nicht die vorgesehene Idiotendiode bisher auch nicht.

Schaltplan

Der Schaltplan entspricht weitgehend dem Muster im Datenblatt. Der Serienwiderstand hat einen Wert von 200 Ohm und die Wuerth Chipinduktivität hat einen Wert von 470 nH und eine Serienresonanzfrequenz von 375 MHz.

Layout

Die HF-Leitungen wurden als Microstripline ausgeführt, um Impedanzänderungen auf der Leiterplatte zu vermeiden. Durch diese Technik, bei der die Leiterbahnbreite auf die Substratstärke über einer Massefläche angepasst wird, wird die u.a. die Leistungsanpassung beibehalten und Reflexionen an Impedanzsprüngen verhindert, was z.B. zu Frequenzabhängigen Verstärkungsabfällen führen würde.

Am Ausgangspin wird zunächst eine dünne Leiterbahn als Mänder weggeführt um ein paar pH Induktivität darzustellen, wonach die Serienschaltung aus L und R folgt. Am versorgungsseitigen Ende werden externe 14V eingespeist und mit einem 100nF Widerstand abgeblockt.

Die Koppelwiderstände zu Ein- und Ausgang wurden zufällig von einem Häufchen mit 1, 10 und 100 nF Werten gegriffen, Hauptsache es blockt. :-/

Das Design wurde in die freie Ecke unseres Firmennutzen integriert und von Fa. Fischer Leiterplatten gefertigt.

Aufbau

Gelötet wurde mit Brille, bleihaltigem Lötzinn,ESD-geschützt und schnell.

Inbetriebnahme

Die Inbetriebnahme erfolgte in 2 Stufen:

Erstmal ganz vorsichtig DC

Ein- und Ausgang wurden mit 50 Ohm Abschlüssen terminiert und Betriebsspannung angelegt. Die wurde von 0 an erhöht bis ca. 42 mA Strom flossen, etwa 50% des Maximalwertes. Weder das IC noch der Abschlußwiderstand erwärmten sich nennenswert. Der Serienwiderstand jedoch wird gut warm für so ein kleines Bauteil.

Schwingneigung?

Der Ausgang wurde - bei immernoch abgeschlossenen Eingang - über mehrere Dämpfungsglieder mit meinem Spektrumanalysator verbunden. Dort gab es keine stationären oder umherhüpfenden Spektrallinien, und mit 1.5 GHz ist der Frequenzbereich auch höher als der Nennfrequenzbereich des MMIC. Schwingneigung, die durch übermäßige Verkopplung von Eingang zu Ausgang entstehen könnte, schien nicht vorhanden zu sein. Die ist nämlich ein Spielverderber, es verfälscht die Nutzsignale, kann Empfängereingänge überlasten und den Stromverbrauch nebst Erwärmung hochtreiben. Auch ein entfernen des Eingangsabschluß und "herumfingern" auf dem Board schien nichts zu "triggrern".

Verstärkungsmessung

Messergebnisse

Anpassungsmessung

[tbd]

Finanzierung

Dieser Verstärker ist vorerst ein 1-Euro-Projekt. Die MMICs bekamen wir gespendet, die SMA-Buchsen waren aus eigenem Bestand und die restlichen Bauteile für 1 Euro in die Kaffekasse meines Arbeitgebers und die ersten 4 Boards wurden als "Nutzenfüller" mitproduziert.

Beteiligte Personen

• Hendrik
• plus wer mitmachen möchte

Projekttagebuch

Date	Name	Was
2. August	Hendi	ErsteInbetriebnahme

Referenzen

Datenblatt MSA-1105