Modifiche al modulo amplificatore a RF 5 – 700 Mhz, mod. NWDZ RF_PA v2.0
1. Descrizione generale e problematiche del modulo
Il modulo NWDZ RF_PA v2.0 è un amplificatore RF operante nel range dichiarato di 5 MHz – 700 MHz, con un guadagno di circa 40 dB e una potenza di uscita superiore a 1 Watt su tutta la gamma. Si tratta di un dispositivo particolarmente interessante in ambito radioamatoriale, in quanto può essere utilizzato come frontend tra un VFO (richiede meno di 0.5 mW in ingresso) e uno stadio finale di potenza. Per gli appassionati di QRP può inoltre essere impiegato direttamente come stadio finale.
È però necessario sottolineare un aspetto fondamentale: il modulo, così come viene venduto, non funziona correttamente. Può essere utilizzato solo a potenze molto ridotte e con tensioni inferiori agli 8 V, condizione in cui dissipa comunque una quantità eccessiva di calore. Se alimentato a tensioni superiori (8–8.5 V o, peggio, ai 15 V dichiarati dal venditore), il modulo va rapidamente in guasto a causa della distruzione del MOSFET finale. Fortunatamente, i dispositivi di ricambio sono facilmente reperibili a basso costo, e questo consente di intervenire con modifiche migliorative che rendono il modulo pienamente utilizzabile.
2. Analisi del circuito e modifiche consigliate
Il modulo è composto da due stadi di amplificazione. Il primo stadio utilizza un amplificatore MMIC ASL550, progettato per applicazioni CATV e quindi con impedenza di ingresso pari a 75 Ω. Se necessario, è possibile adattarlo a 50 Ω inserendo una resistenza SMD da 150 Ω in parallelo all’ingresso (modifica utile solo con cavi di lunghezza significativa). Questo stadio è alimentato a 5 V tramite un regolatore 78L05, preceduto da uno zener per ridurre la dissipazione alle tensioni più elevate. Lo stesso regolatore contribuisce anche alla stabilizzazione della polarizzazione del MOSFET finale. Il secondo stadio impiega un MOSFET RD01MUS1. Tuttavia, la polarizzazione originale è errata: la tensione di gate supera i 3.5 V, causando correnti di riposo elevate (fino a 500–600 mA) e conseguente distruzione del dispositivo. Una prima soluzione consiste nel sostituire la resistenza R6 con un valore di 2.2 kΩ, riducendo la corrente di riposo a meno di 100 mA e rendendo il modulo stabile anche a 14–15 V. Una soluzione decisamente migliore prevede invece la sostituzione del MOSFET originale con un PD85004, in questo caso non sarà necessario modificare il circuito di polarizzazione. Questo componente, compatibile come pinout e dimensioni, offre prestazioni nettamente superiori e una maggiore robustezza. Con il PD85004 avremo: corrente di riposo inferiore a 50 mA a 15 V, una potenza di uscita fino a circa 4 W tra 1 MHz e 500 MHz e un miglior comportamento termico. Per prestazioni ottimali sopra i 150 MHz, è consigliabile aumentare la polarizzazione del gate a circa 3.7–3.9 V, portando il dispositivo in classe A (corrente di riposo ~150 mA), con benefici sulla linearità.
3. Prestazioni e limiti del modulo
Con il MOSFET originale e alimentazione a 14 V, il modulo presenta le seguenti prestazioni:
10 MHz: 3.4 W (ingresso -10 dBm)
30 MHz: 3.5 W (ingresso -8 dBm)
144 MHz: 2.4 W (ingresso -4 dBm)
430 MHz: 1.4 W (ingresso -2 dBm)
La zona lineare si mantiene intorno ai 30–32 dBm, con un guadagno che supera i 45 dB sotto i 150 MHz, per poi scendere a circa 35 dB oltre i 300 MHz. Con la sostituzione del MOSFET, le prestazioni migliorano sensibilmente, mantenendo potenze di uscita superiori ai 31 dBm fino a circa 500 MHz.
È importante evidenziare che, ai massimi livelli di potenza, il modulo presenta:
- forte non linearità
- distorsione di terza armonica
- problemi di intermodulazione
Per questo motivo, tali condizioni sono adatte principalmente all’uso in FM, mentre per segnali lineari è necessario lavorare in regime più conservativo o in classe A.
Schema elettrico del modulo
