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.

Eine Endstufenhälfte mit geöffnetem Gehäuse.

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.

Eins der insgesamt 5 PA-Module in einer Seite der ULE Endstufe.

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.

Die Treiberbaugruppe, links der Vortreiber, links der Treiber.

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).

Treiber-Modul mit SMA-Buchse.

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.

Die drei Schritte des Umbau.
  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.

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.

32dB Verstärkung bei 1 kW out.
Rückansicht der PA, links und rechts die Wasseranschlüsse, in der Mitte die HF-Anschlüsse.

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.

Jumper zum aktivieren der PA (Ruhestrom an).

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 !

Leistungsmesser R&S URVD und dickes 1 kW Dummyload von Spinner.

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.

Adapterplatine für den 34pol Stecker auf RJ45. (made by DL8AAU).
Hier nochmal der Adapter von oben.

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:

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.

Jumper für die Strombegrenzung.

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 der Einbau der Platine für das Dämpfungsglied.
Antwort auf die Frage: “Wie bekommt man die Vortreiberplatine von der Trägerplatte …?”

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)
Koppler am Eingang der beiden PA-Hälften von 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)
Kühlung einer Tristan PA bei DA0FF mit Aquariumpumpe und 10L Wasser.

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.

Ansicht des 4 fach Combiners.
Ansicht 2 fach Combiner. Grün Eingänge/Ausgänge der PA-Module, Rot Eingang PA/Ausgang der PA.

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.

Ein Blick durch die Antennen zum Mond.
Hier die PA nebst Kühlung aus Wasserkanister.

Bei der Veranstaltung war sogar das Fernsehen interessiert und vor Ort. Hier der Link zum Video´:

Relevant ab Minute 6:14 bis ca. 12:12

9 Gedanken zu „Umbau Plisch ULE1021 (Tristan) Endstufe für 432 MHz.

  • 3. April 2019 um 15:48
    Permalink

    Hello,

    thank you so much to share your job, it’s very useful.
    Just a question on the chips mods: I got a couple of modules apparently identical to yours but the capacitor at blue arrow is 3,0 pf instead (I suppose if total is 18) of 15 pf like yours. This correspond to the schematic I found on Internet. On the drain side, please, what is the value of the capacitor to move ? Mine is another 3,0 on the board and a 5,1 on schematic. The picture you publish is a low resolution so I’ve to bother you with my questions.
    Many compliments again !

    Antwort
    • 3. April 2019 um 16:12
      Permalink

      Hello Pino.

      thanks for your Feedback !

      You are right, there was an Mistake im my Description.

      I corrected it so now ist OK.

      I’d like to hear from you. It would be great to see some of your Results.

      Thanks, Stefan

      Antwort
  • 4. April 2019 um 13:57
    Permalink

    Dear Stefan,

    thank you so much for your prompt reply, now it’s all clear. I’m building a two modules version and today I got the candidate power supplies. A 28V 68A ex telco to be rised at 32V.
    I’ll be very pleased to share with you my results, please email me .

    Thanks a lot again and 73s

    Antwort
  • 17. Juni 2019 um 13:00
    Permalink

    Hallo Stefan,

    ich bin derzeit auf der Suche nach einer Endstufe für 70cm EME. Bei Ebay habe ich folgende Module gefunden “Breitbanderstärker 470-860MHz mit 2 Stück BLF861A”. Durch eine Suche im Internet bin ich hier auf deine Webseite gestoßen.

    Woher kann man eine solche komplette Endstufe bekommen? Bei Ebay werden ja nur Teile davon veräußert. Oder macht es Sinn 2 oder 4 der Module zu kaufen und entsprechend zusammenzuschalten? Ist es überhaupt möglich mit den auch dort angebotenen “Wilkinson Splitter / Combiner 470-860MHz” nur zwei Module zu verbinden oder müssen es zwingend vier sein.

    Über eine kurze Antwort würde ich mich freuen, da ich wie du siehst noch etwas ratlos bin.

    73 David

    Antwort
    • 18. Juni 2019 um 6:52
      Permalink

      Hallo David,

      die kompletten PAs waren durch einen glücklichen Umstand in unseren Besitz gelangt. Ob und wo man komplette PAs erwerben kann, kann ich leider nicht sagen.

      Du kannst mit dem Originalen Combiner auch nur zwei PA-Module zusammenschalten, da der Combiner erst mal jeweils zwei PAs über einen 2/1 Wilkinson zusammenschaltet und dann die Ausgänge der zwei Combiner über einen weiteren Wilkinson Combiner zusammengeführt werden.

      Ich hoffe ich konnte helfen.
      Gruß
      Stefan

      Antwort
      • 18. Juni 2019 um 15:56
        Permalink

        Hallo Stefan,

        danke für deine Antwort, das hilft mir schon mal weiter. Du hast an den Combinern / Splittern aber keine Anpassung vorgenommen? An anderer Stelle findet man eine Modifikation mit Kupferplättchen.

        73 David

        Antwort
        • 19. Juni 2019 um 7:20
          Permalink

          Hallo,

          ich benutze die Splitter in den PAs so wie sie sind, ohne Modifikationen.

          Gruß
          Stefan

          Antwort
  • 24. Juni 2019 um 8:06
    Permalink

    Hello,

    Do you know where could be find the schematic of this PA ?

    I’m looking for the supervisor schematic, based on Coldfire MCF5206 and CPLD EPM7128S ?.

    I would like to program my own firmware on it, but don’t know the pinout of connectors, even if it’s also possible.

    Thanks in advance for your help,
    73’s
    Fabrice, F4BJH

    Antwort

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