Bias-T DC Einspeiseweiche

für hohe Ströme und Spannungen

Ich bekomme öfters die Frage, wie man eine Endstufe über ein Koaxkabel per Phantomspeisung versorgen kann. Solche Schaltungen werden als Bias-T angeboten, leider haben diese eine viel zu geringe Belastbarkeit für unsere Endstufen. Jedoch ist der Selbstbau sehr einfach und für jedermann zu machen:

Phantomspeisung Bias-T:

Wird eine Endstufe abgesetzt betrieben (was bei QO-100 oft der Fall ist), so muss man ein eigenes Kabel zur Stromversorgung verlegen. Diesen Aufwand kann man sich aber getrost sparen. Die Innenleiter unserer Koaxkabel sind so dick, dass sie auch hohe Ströme problemlos weiterleiten können.

Das Schaltbild so einer Phantomspeisung sieht so aus:

           

die beiden Einspeiseweichen sind vollkommen identisch.

Kondensatoren ... ca. 10 bis 100 nF und 100 Volt. Anschlüsse kurz halten, evt. SMD verwenden.

Spulen ... starrer Draht mit ca. 1mm² (je nach Strombedarf). Auf 6 bis 8mm Dorn (Bohrer) einige Windungen aufwickeln.

die Windungzahl hängt von der Frequenz ab. Für 144 MHz wickelt man 8 Wdg. Für 70 oder 23cm macht man 5 Windungen.

Mit dieser Weiche kann eine Gleichspannung von bis zu 60 Volt und 5 Ampere übertragen werden. Wenn 5A nicht reichen, nimmt man einfach einen dickeren Draht für die Spulen, z.B. 1,5mm² für bis zu 10A.

Der Aufbau sollte natürlich "HF-mäßig" sein. Also am besten ein kleines Weißblechgehäuse (von Schubert oder UKW-Berichte zu bekommen). An beiden Seiten einen N-Stecker einbauen, seitlich eine Bananenbuchse für die Gleichspannung und dann die obigen beiden Bauteile zwischen die Stecker löten. Das Gehäuse sollte klein sein um Verluste der Hochfrequenz klein zu halten.

Belastbarkeit des Koaxkabels:

diese kann man leicht selbst bestimmen. Man isoliert ein Stück des Innenleiters ab, misst den Durchmesser und berechnet daraus den Querschnitt: 

Querschnitt [mm²] = Durchmesser ² * PI / 4

dann bestimmt man anhand von Tabellen im Internet die Strombelastbarkeit.

Beispiel Aircell-7:

der Innenleiter besteht aus 18 Drähtchen mit 0,3mm Durchmesser, also je 0,07mm². Macht zusammen 18*0,07 = 1,26 mm². Durchsucht man diverse Tabellen im Internet so liegt die Strombelastbarkeit bei weit über 10A.

Spannungsabfall am Koaxkabel:

Ist das Koaxkabel sehr lang (bei mir sind es 80m), so muss man den Spannungsabfall abschätzen, sonst kommt bei der Endstufe zuwenig Spannung an.

Kupfer hat einen spez. Widerstand von 0,017 Ohm pro Meter bei einem Leiterquerschnitt von 1mm².

In obigem Beispiel hat das Aircell-7 jedoch 1,26mm², weshalb der Widerstand nur mehr 0,0135 Ohm pro Meter ist. Wer also Leitungen von nur wenigen Metern hat braucht gar nicht weiterzurechnen, denn da wird es keine Probleme geben. Bei meinem 80m langen Kabel kommt jedoch einiges zusammen: 80 x 0,0135 = 1,08 Ohm.

Natürlich hat auch der Außenleiter einen Widerstand. Da der Schirm jedoch sehr dick ist, ist dieser deutlich geringer. Ich rechne einfach die Hälfte dazu und gehe bei meinem Kabel von insgesamt 1,5 Ohm aus.

Bei voller Leistung braucht meine PA ca. 2A. Das macht einen Spannungsabfall von 2 * 1,5 = 3 Volt. Das wäre gerade noch vertretbar.

Abhilfe bei zu hohem Spannungsabfall:

Um bei der Endstufe eine stabile Spannung von 24V zu haben, benutze ich DC/DC Konverter. Ich speise also 50 Volt ein. Auf der Antennenseite entnehme ich diese 50V aus dem Splitter und schließe sie an einen DC/DC Wandler 50->24V an. In meinem Fall ist das ein Meanwell Konverter, da diese recht günstig zu bekommen sind (z.B. Reichelt). Das hat mehrere Vorteile: wegen der höheren Spannung von 50 Volt sinkt der Strom auf die Hälfte, und somit auch der Spannungsabfall. Und außerdem bekommt die PA immer eine saubere stabile Spannung.

Bei mir sind diese 80m natürlich ein Extremfall. Wer nur 10 oder 15m überbrücken muss wird auch ohne Konverter gut auskommen.