One Watt RF Amplifier – Coretan saja

~ michaeldaranto

Masih coretan belum dipraktekkan. Desain amplifier ini menggunakan 2x Mosfet RD01MUS1 yang harganya sekitar Rp. 15.000,- sebiji. Tegangan kerja 5V-7,2V. Input RF cukup 10mW dan output 1 Watt saja untuk rentang HF + 6M band.

Mosfet ini banyak tersedia dipasaran dan mudah didapat. Biasanya dipakai sebagai mosfet driver HT 2M/70Cm band.

Amplifier yang dibuat supply DC nya bisa tinggal colok power bank 5V atau pakai charger HP standar jika kepepet :).

RD01MUS1 merupakan mosfet kelas VHF & UHF. Karena tidak ada “internal impendance matching” maka diprediksi mosfet ini bisa dipakai di frekuensi HF dengan mudah.

Menggunakan TLT 1:1 agar konsisten di angka 1W dan jika “ditarik” ke frekuensi atas “loss” yang terjadi kecil. Ingat, ini masih coretan. Kenyataannya bisa jadi salah hehe.

Input RF yang diperlukan amplifier ini cuma 10dBm atau 10mW untuk tegangan VDS =5V. Sebagai contoh, output HackRF One cuma keluar 10dBm atau sekitar 10mW. Jika diumpankan ke amplifier ini diharapkan keluar 1 Watt.

Jika ingin daya lebih, ubah perbandingan transformer output. Atau umpankan ke tahap selanjutnya pakai mosfet RD07MVS1 misalnya. Maksimum input mosfet ini aman sampai 1,5W dibanding tipe RD07MUS2B yang cuma 0,8W.

Tabel Mosfet RD01MUS1 ini menunjukkan hubungan Input dan output yang dihasilkan. Misal input 20mW, maka output sekitar 1,4W. Tentu pengukuran ini dilakukan di frekuensi 520MHz dengan tegangan 7,2V. Untuk frekuensi HF diprediksi penguatan lebih besar.

Dari perhitungan transformer output, jika digunakan impedansi 1:1 dan tegangan 5V, maka output = (2x5V)^2/(2×50)=1. Dalam kasus ini digunakan TLT. Lihat tulisan saya tentang tabel impedansi.

Anda dapat mengganti TLT dengan transformer standar 1:1. Tapi mungkin pacar Anda lebih suka TLT yang keren karena menggunakan kabel coaxial yang mahal dibanding kawat email hahaha.

Untuk TLT 1:1 penting menggunakan kabel coax yang jelas impedansinya. Dalam hal ini 50Ohm. Misal RG-174 atau RG-316. Kalau pakai RG-58? Terus toroidnya mau sebesar apa? Lol.

Fungsi toroid pada TLT untuk memperbaiki kestabilan (?) di frekuensi rendah. Semakin tinggi frekuensi tidak diperlukan toroid.

Untuk transformer input dicoba impedansi 4:1. Jika tidak memuaskan tinggal ubah saja :). Misal 9:1, 16:1, 2:1.. Hidup homebrewer!

Tabel atas. Input 10dBm (0,01W) akan menghasilkan output 30dBm (1W) dengan Idq=100mA dan VDD=7,2V. Gain sekitar 20dB, dan efisiensi 60%.
Tabel bawahnya menunjukkan relasi antata VDD dan daya output.

Jika diberi VDD 10V, output mosfet dipaksa keluar 2,5W. Tapi pada rangkaian amplifier ini, tetap akan keluar 1W saja meski pakai 2x mosfet sekalipun hehe. Yach karena digunakan transformer output 1:1.

Idq tiap mosfet 100mA. Jadi total 2x mosfet 200mA. Karena termasuk mosfet RF, maka tegangan bias jadi 1 tidak masalah. Kualitas identitas yang sama antar mosfet lebih terjamin dibanding mosfet umum. Tentu angka 200mA bisa dirubah jika saat test dengan angka Idq 150mA sudah ok misalnya.

Choke bifilar mencegah kebocoran signal AC frekuensi tinggi ke jalur supply. Untuk 5 lilitan pada toroid FT50-43 pada frekuensi 7MHz dihasilkan impedansi sekitar 500Ohm dan induksi 11uH. Sedang pada frekuensi 30MHz impedansi mencapai 2000Ohm. Anggap saja impedansi minimal 500Ohm untuk menolak pasukan perusuh, maka 5L sudah memenuhi syarat. Semakin tinggi impedansi semakin tinggi benteng pertahanan.

Kapasitor 470pF yang terhubung di drain mosfet ke ground bertujuan “menghaluskan” output mosfet. Semakin besar nilai kapasitor semakin besar redaman. Sedang kapasitor 100n dari drain mosfet ke TLT sebagai blocking DC.

Tidak ada rangkaian feedback degenerative karena perkiraan gain mosfet sekitar 20dB masih wajar dan diangap stabil saja.

Berdua lebih baik daripada sendirian. Konfigurasi amplifier push-pull punya distorsi lebih kecil dibanding single-ended untuk output daya yang sama. Juga menetralkan harmonik genap 2f, 4f, 6f.

Untuk toroid, bisa digunakan jenis FT50-43/FT37-43 jika ada. Jika tidak, yang ada saja di laci hehe. Kawat email bisa pakai diameter 0,2-0,4mm. Jika terlalu kecil akan susah memakainya.

Untuk atenuator 3dB digunakan kombinasi resistor 22 Ohm dan 220 Ohm. Nilai resistor yang manusiawi. Untuk input RF jangan lebih dari 100mW. Lihat tabel nilai absolute maximum ratings di datasheet.

Dari tabel di atas, input RF maksimal 100mW. Hati2 input RF jangan melampaui nilai ini. Arus drain maksimal 600mA. Mungkin Anda ingin menambahkan dioda 1A pada rangkaian? VDSS 30V. Patokan aman 1/4 nya, yach 7,5V untuk supply amplifier.

Vth typical 1,8V berarti rata2 dengan tegangan bias 1,8V mosfet sudah mulai terinduksi dengan nilai 1mA. Naikkan hingga 200mA untuk 2x mosfet. Drain efisiensi anggap saja 50%. Setiap 1W RF akan memakan daya 2W powerbank Anda.

Thermal resistance – junction to case 34,5 °C/W. Setiap 1W output akan menaikkan suhu case 34,5°C. Jika case mosfet 65,5 °C maka jeroan mosfet (junction) bisa buat godok kopi (100°C).

Tinggalkan komentar