Umbau Plisch ULE1021 (Tristan) Endstufe für 432 MHz.

Vor einiger Zeit ergab sich die Möglichkeit ausgesonderte DVB-T Endstufen zu bekommen, welche bisher im Frequenzbereich von 470-860 MHz betrieben wurden.

In der PA werden BLF861A Transistoren verwendet, die immer zu Pärchen in den insgesamt 4 Endstufen-Modulen und einem Treiber-Modul (identisch mit den Endstufen-Modulen) pro Endstufenseite verbaut sind. Also pro Endstufe immer 10 Module. Das Treiber-Modul versorgt einen 1 auf 4 Koppler, welcher dann die 4 Endstufen gleichmäßig versorgt. Hinter den Endstufen sitzt ein 4 auf 1 Koppler, dessen Ausgang auf einen Richtkoppler endet.

Im Internet finden sich verschiedene Quellen mit Beschreibungen wie man diese Module für 432 MHz anpassen kann, aber die dort erzielten Ergebnisse liegen weit hinter dem was man an Performance erwarten kann.

Als erstes fliegt mal das Vortreiber-Modul raus, denn wir wollen die PA nicht mit, bei den Kommerziellen Anstalten üblichen, 0 dBm ansteuern. Dadurch muss dieses Modul auch nicht umgebaut werden, es wird einfach entnommen und das Gehäuse in dem Vortreiber und Treiber sitzen passend modifiziert.

Diese Module sind alle sehr schön modular aufgebaut, so dass man in ca. 20 Minuten den Vortreiber entfernt hat und das verbleibende Treibermodul wieder mit SMA-Buchse versehen hat. (siehe nächstes Bild).

Wenn man nun den Treiber mechanisch fertig umgebaut und in die PA eingeschraubt hat, geht es an den elektrischen Umbau des Treibers.

Wenn man die PA so im originalen Zustand in Betrieb nimmt, dann hat die PA nur etwa 13 dB Verstärkung. Hier muss also etwas geschehen.

Roland (DK4RC) hat herausgefunden, dass der Umbau durch verschieben eines Kondensators, Entnahme eines Kondensators und durch einfügen eines Kondensators, die Verstärkung auf ca. 17-18 dB pro Modul erhöht werden kann. Was genau getan werden muss sehen Sie im nächsten Bild.

1. Das obere der beiden Cs beim gelben Pfeil entfernen (3,1 pF das untere ist 10pF).
2. Das C beim blauen Pfeil entfernen und hier einen 18pF SMD 1206 Kondensator einlöten. Alternativ kann auch ein 15pF Kondensator auf den bestehenden (3,0pF) Kondensator huckepack aufgelötet werden.
3. Das C am großen roten Pfeil auslöten und direkt hinter dem C (kleiner roter Pfeil) wieder einlöten.
   DB6NT hat herausgefunden, dass man das im ersten Schritt gewonnene 3,1pF C noch oben auf das C beim kleinen roten Pfeil auflöten kann und hierdurch nochmals mehr Verstärkung erhält.
   Referenz: Umbauanleitung von DB6NT (Michael Kuhne)

Der oben gezeigte Umbau muss bei allen Modulen in der PA erfolgen, also in Summe 20 mal. Somit braucht man an Material 20 Stück 18pF Bauform 1206.

Alternativ kann man beim Treiber die 18 pF Cs durch Trimmer ersetzen um hier optimal abzugleichen.

Nach dem Umbau bitte genau prüfen ob man keine Fehler gemacht oder Kurzschlüsse produziert hat. Das Netzteil ist sehr potent und würde einem sicher schnell die Position eines Kurzschluss durch einen lauten Knall zeigen.

Nach erfolgtem Umbau hat die komplette PA eine Durchgangsverstärkung von ca. 31-33 dB. Also 1W rein, gibt über 1 kW raus.

Für einen Test mit kleiner Leistung kann man die PA ohne Wasseranschluss betreiben, wenn man die PA zwischendurch immer deaktiviert (kein Ruhestrom) und die Sendedurchgänge kurz hält (paar Sekunden).

Zur Versorgung braucht die PA 400V Drehstrom (nur L1, L2, L3 und PE) auf die beiden Steckverbinder ein der Seite der PA und eine Gleichspannung von 12-16V auf der 34pol Pfostenleiste (X1 Pins 11-14 und 21-24, Pins 16-20 sind Masse).

Man kann die PA über einen Jumper in der Überwachungsbaugruppe aktivieren. (siehe Bild). Später als PTT kann man eine der beiden EN-Leitungen (EN1 auf PIN 3 und EN2 auf PIN26) benutzen, diese liegen auf dem 34pol Steckverbinder auf.

Leider ergibt sich bei dieser Methode ein Delay von ca. 1 Sekunde bis die PA auf Sendung geht (herausgefunden von DB6NT). Wir erarbeiten gerade eine alternative Lösung.

Für erste Tests sollte man als Treiberleistung etwa 50-100mW einspeisen und es sollte am Ausgang der PA ein Abschluss mittels Dummy erfolgen. ACHTUNG, hier steht bei 100mW Eingangsleistung schon weit über 100 Watt an. Also bitte ein entsprechendes Dummy mit 50 Ohm und genug Leistungsreserve verwenden !

Die Endstufe besitzt eine eigene Überwachung, welche die Vor- und Rücklaufleistung sowie die Betriebsspannung (32V) und auch die einzelnen Ströme zu den 5 Modulen überwacht. Das ganze geschieht pro Endstufenhälfte. Im Falle eines Fehlers wird die betreffende Hälfte der Endstufe abgeschaltet.

Der Kontroller der diese Überwachung realisiert, besitzt eine RS485 Schnittstelle pro PA-Hälfte, durch die alle erfassten Daten abrufbar sind. Die Schnittstelle ist über den 34pol Pfostenstecker an der Seite der Endstufe zugänglich. Man benötigt einen passenden Pegelwandler um auf die RS485 Schnittstelle zuzugreifen. Pins der RS485 an der 34pol Pfostenleiste:

Die Baudrate der Schnittstelle ist 19200 BAUD und nachdem man der PA den Befehl “U9:RES?” gesendet hat, sehen die Telegramme in etwa wie folgt aus:

“U9:W:A 0; U9:A:A 1024; U9:V1:A 0; U9:V2:A -2e+06; U9:T:A 0; U9:I:A -99.9; U9:R:A -99.9; U9:IE1:A 0; U9:IE2:A 0; U9:IE3:A -2e+06; U9:IF1:A 0; U9:IF2:A 0; U9:IF3:A 0; U9:IF4:A 0; U9:IF5:A -2e+06; U9:W:B 0; U9:A:B 1024; U9:V1:B 0; U9:V2:B -2e+06; U9:T:B 0; U9:I:B -99.9; U9:R:B -99.9; U9:IE1:B 0; U9:IE2:B 0; U9:IE3:B -2e+06; U9:IF1:B 0; U9:IF2:B 0; U9:IF3:B 0; U9:IF4:B 0; U9:IF5:B -2e+06;”

Wenn man sich das Paket mal ansieht, dann sieht man zwei Datenblöcke. Einmal Block A (fett) und Block B. Dies repräsentiert die beiden Endstufenhälften.

Einzelwerte in den Blöcken:

• U9:V1:A und U9:V2:A sind Spannungen
• U9:T:A die Temperatur in Grad Celsius.
• U9:I:A Vorlaufleistung
• U9:R:A Rücklaufleistung
• U9:IEx:A Einzelströme Treiberstufen (nur IE2 ist gültig).
• U9:IFx:A Einzelströme der Module 1-5 (4x Endstufe, also nur IF1-4 gültig)
• U9:W:A ???
• U9:A:A ???

Da der Kontroller die PA unabhängig überwacht, hat er auch gewisse Zustände an denen er entscheidet, die PA nun offline zu nehmen. Hier sollte man z.B. den Jumper X620 auf dem Kontroller suchen und den Jumperstöpsel abziehen. Dies konfiguriert den Abschaltstrom pro PA-Modul auf 19,3 Ampere (617W bei 32V). Mit dieser Konfiguration hat man in SSB genug Luft nach oben denn die Endstufenmodule brauchen bei Ansteuerung mit FM bei 1kW Out pro Modul nur 12A. Es sind also noch über 7A Luft.

Um die beiden Hälften der Endstufen zu koppeln, wird in der originalen Anwendung jeweils ein Hybridkoppler am Eingang und Ausgang verwendet. Der originale Ausgangskoppler ist abgleichbar und lässt sich auf 432 MHz auf die 3 dB Teilung abgleichen.

Der Eingangskoppler ist nicht abgleichbar und liegt etwa 0,8 dB schief. Dies kann mittels Dämpfungsglied in dem Pfad der zu viel Leistung hat ausgeglichen werden. Wichtig ist auch, dass man bei beiden PA-Seiten die Phasenverschiebung gleich hält.

Wenn man also auf der einen Seite ein Dämpfungsglied einbaut, dann muss man auch auf der nicht bedämpften Seite eine passende Phasenverschiebung erzeugen zur Kompensation.

Für den Umbau der PAs für den Einsatz bei DR9A im Kontestbetrieb wurde eine Platine gefertigt, die in das Gehäuse der Vortreiberbaugruppe passt. Die Platine wird auf der einen Seite der PA mit 0dB (Durchgang) bestückt und auf der zu dämpfenden Seite mit den nötigen 0.8 dB. So ist sichergestellt, dass die Phasenverschiebung durch Leitungslängen auf beiden Seiten gleich sind.

Hier noch eine Alternative zum Eingangskoppler von DK4RC:

Die Koaxkabel zur Rückwand ausbauen, ein Koaxkabel an die Frontseite verlegen, anstelle einer Vortreiberleiterplatte einen 0 Grad Wilkinson-Teiler (zwei 75 Ohm Kabel + ein 100 Ohm mindestens 1W Metall) einbauen. Die beiden ausgebauten Koaxkabel für die Ansteuerungen vom Wilkinsonn zu den beiden Vortreibern verwenden. An die gegenüberliegende Seite wird das Kabel ungekürzt angeschlossen (bzw. ein 43 cm langes Kabel verwendet), das zweite Kabel um 12 cm kürzen (bzw. 31 cm). Wenn die Ruheströme beider Treiberbaugruppen ähnlich sind, kann man nahezu keine Unterschiede bei der Ansteuerung der beiden Verstärkerseiten erkennen.

E-Mail von Roland (DK4RC)

Es ist sinnvoll die PA noch mit ein paar Kontroll-LEDs zu versehen, um auf einen Blick den Zustand erkennen zu können.

Für den momentanen Umbau sind die folgenden Kontroll-LEDs geplant:

• PTT aktiv (rot).
• 12V Versorgung für den Kontroller vorhanden (grün)
• 32V Versorgung der PA aktiv (grün)

Weiterhin wird es auf der Frontplatte einen Schalter für manuelle PTT und zum sperren der PA (Jumper X210, Dauer AUS) geben.

Zur Ansteuerung der PA mittels Sequenzer wird der Jumper X209 (Dauer EIN) oder eine der EN1, EN2-Leitungen von der 34pol Buchse auf eine Cinch-Buchse auf der Frontplatte geführt.

Hier noch ein kurzer Bericht von Roland (DK4RC), er hat auch mehrere der PAs umgebaut und nutzt sie für EME-Betrieb:

Die umgebauten PAs (ULE 1021, beide Seiten mit dem originalen Koppler am Ausgang) brauchen alle viel weniger als 1 W Steuerleistung für 2 kW Out. Ich habe bei allen einen zusätzlichen Abschwächer im Eingang von 3 dB, 6, oder 10 dB (bei meiner PA für EME) eingesetzt, so kann ich meine EME-PA nahezu Rücklauffrei mit 6 bis 10 W voll aussteuern. Ohne Abschwächer ist das Eingangs-SWR etwa 1 / 1,7 +/- mit Abschwächer absolut vernachlässigbar.

…

Ich verwende zur Überwachung und PTT-Steuerung zwei gleichartig aufgebaute Eigenbau-Controller mit ATMega32 und LCD-Anzeige. Wenn jemand die Dokumentation darüber brauch, gebe ich diese gern weiter. Die Betriebsspannung der Endstufen wird bei Empfang über die vorhandenen FETs abgeschaltet (durch die PTT-Steuerung des Controllers, über das 24 polige Verbindungskabel), bei der Treiberbaugruppe speise ich bei Empfang an die Basis von V8 d.h. an R37 2 mA Strom ein (über einen entsprechenden Widerstand vom Signal RX). Damit geht der Ruhestrom der Treiber-Baugruppe von etwa 2 A bei TX auf kleiner 0,1 A bei RX zurück.

E-Mail von Roland (DK4RC)

Die oben im Bild zu sehende Konstruktion wurde den kompletten Mai-Kontest 2019 benutzt. Es wurde lediglich regelmäßig die Temperatur kontrolliert und ggf. kaltes Wasser nachgegossen. Diese Bespiel zeigt gut, dass die Tristan PAs sehr gut im Wirkungsgrad sind und durch die Wasserkühlung extrem gut beherrschbar sind.

David (DL3ZW) fragte mich in den Kommentaren ob man mit dem 4fach Combiner aus der PA auch nur zwei PA-Module zusammenschalten kann. Hier kurz ein Foto mit Details des Combiners. Das Foto verdeutlicht denke ich ganz gut, wie eine Zusammenschaltung zweier Module erfolgen kann.

David, DL3ZW hat mich gefragt ob ich ihm für eine EME-Verbindung im Rahmen einer Veranstaltung zu “60 Jahre Mondlandung” eine PA zur Verfügung stellen kann.

Das ganze klang sehr interessant, so dass ich ihm die PA natürlich zusagte.

Hinweise von Roland DK4RC:

Letzten Jahren habe ich sehr viele Anfragen zum Umbau der Plisch-PAs ULE-1030 bzw. ULE-1021 aus HG, DL, SM, OZ, SP und OE erhalten. Für mich und für andere befreundetet OMs wurden mittlerweile problemlos sechs Stück wassergekühlte ULE-1021 und zwei Stück luftgekühlte ULE-1030 auf 432 MHz umgerüstet. Zur Überwachung und PTT-Steuerung werden kleine Überwachungsbaugruppen mit AT-MEGA32 (Eigenbau) eingesetzt. Bei den Umbauarbeiten waren von 70 Stück der 250 W PA Module drei Modul defekt. Bei diesen Modulen konnte der Ruhestrom eines MOSFETs nicht mehr eigestellt werden. Die maximal einstellbare Gate-Spannung von etwa +5 V war kleine 1 V. Ein Austausch des defekten MOSFET ist möglich aber nicht einfach. Die Kauf einer Ersatzbaugruppe (diese werden bei e-Bay ab etwa 35,- € angeboten) ist zielführender. Sollte der Ruhestrom einstellbar sein aber eine Seite der Baugruppe keine HF-Leistung produzieren, ist meistens eine Zinn-Brücke unter einem der ausgetauschten Kondensatoren der Fehler.
Aufgrund der nicht sehr gut gelungenen Beschreibungen des Umbaus der Baugruppen (bei DB6NT sind z.B. die Werte der getauchten Kondensatoren leider nicht angegeben) möchte ich folgende Hinweise geben:
– Der erste Umbauhinweis meinerseits (wie von DL2OCB) veröffentlicht bezog sich auf die Baugruppen VEM1050A2. Bei diesen Baugruppen sind für C7, C8, C9, C27, C28 und C29, so wie im Schaltplan der ULE angegeben, Kondensatoren ATC-B 5,1 pF eingelötet.
– Nach dem Umbau befinden sich unmittelbar nebeneinander danach 3 x 5,1 pF am Ausgang (Summe 15,3 pF), unmittelbar vor dem Ballun.
– Nach Umbau werden 250 W Ausgangsleistung bei einer Ansteuerung mit etwa 4 W und einem Baugruppenstrom von etwa 13,5 A erreich, dies bei Ub 32 V.

In der letzten Zeit werden sehr viele Baugruppen VEM1050A4 angeboten, welche vom Hersteller für den oberen UHF-Bereich modifiziert wurden.
– In diesen Baugruppen sind einige Kondensatoren anders dimensioniert. Bitte die Werte mit der Lupe ablesen und dies beim Umbau auch beachten.
– Bei den meisten Baugruppen sind für C7, C8, C27, C28 3,0 pF ATC-B eingebaut.
– Wenn man dies nicht beachtet, d.h. einfach so umbaut als währen es die 5,1 pF wie oben angegeben, kann der Umbau nicht richtig funktionieren (dies entspricht auch nicht meiner Beschreibung).
– Die einfachste Lösung ist, man besorgt sich einige Kondensatoren (2 Stück pro Baugruppe, 5,6 pf oder 6,2 pF ATC ist eine gute Wahl) und lötet diese unmittelbar neben C9 sowie C29 ein.
– Die vier Kondensatoren C7, C8, sowie C27, C28 (3,0 pF ATC-B) werden ausgelötet.
– Bei diesen Baugruppen sind für C62 und C63 sehr oft 5,1 pF ATC-B eingebaut (huckepack). Diese auslöten und an Stelle von C8 bzw. C28 einlöten.
– Damit ist der Umbau auf der Ausgangsseite abgeschlossen und die Baugruppen erreichen auf 432 MHz die gleichen Werte wie oben angegeben.
Wenn man keinen günstigen Zugang zu ATC-B Kondensatoren hat, kann man anstelle der Kondensatoren neben C9 bzw. C29 jeweils zwei Stück 3 pF Kondensator übereinander einbauen, damit ergibt sich am Ausgang eine Gesamtkapazität von 16,2 pF und die Baugruppe funktioniert ebenfalls gleichwertig.
– Auf der Eingangsseite sind wie bereits beschrieben die 3 pF Kondensatoren (C2, C22) auszulöten und dafür 18 pF Kondensatoren einzubauen.
Wenn man alles beachtet ist der Umbau ein Kinderspiel und dauert nur wenige Minuten. Sollte es dennoch weitere Fragen geben kann man mich anrufen oder mir eine e-Mail senden (dk4rc @ t-online.de).
73 Roland, DK4RC