23 cm Endstufe mit dem Mitsubishi Modul RA18H1213G

Kaum hatte ich meinen IC-910 verkauft, begann ich das 23cm Band zu vermissen. Zwar waren die QSO's auf diesem Band Raritäten, aber es waren eben auch Funkperlen, an die ich mich besonders gerne erinnere.
Mein neuer FT-991 kann zwar vieles, doch 23cm kann er nicht. Also musste eine andere Lösung gefunden werden.
Zuerst dachte ich daran, einen Transverter zu kaufen, wie ich in hier beschrieben habe. Aber wieso nicht einfach einen selbst "zusammennageln"?
Ich ging also daran, meine Funkperlen-Schatztruhe zu durchwühlen. Zu meiner Freude kam da recht brauchbarer Edelschrott aus alten Zeiten ans Tageslicht.
Leiterplatten sind zwar eine tolle Sache, doch für ein Einzelstück im Mikrowellenbereich gibt es noch was besseres: Stabile Blechgehäuse mit Kammern - das klassische Breadboard für den UHF-Bereich.
Der Lokaloszillator besteht in meinem Fall aus einem 96 MHz Quarzoszillator, der in nachfolgenden Stufen verdreifacht und zweimal verdoppelt wird. 1152 MHz sind das Resultat. Im Bild rechts ist der Quarzoszillator zu sehen:

Im zweiten Blechgehäuse, dem eigentlichen Transverter, werkeln zwei Dioden-Ringmischer aus der Funkperlen-Schatztruhe. Es sind TFM-15 von Mini-Circuits. Einen für das Sendesignal, der andere für den Empfang. Eine DeLuxe Lösung. Sie brauchen zwar je 10dBm LO-Leistung, doch mein LO liefert mit 17dBm genügend Power um einen einfachen Powersplitter mit drei Widerständen zu benutzen.
Den Rest erledigen die kleinen Alleskönner PGA-103+. Zwei davon heben das Sendesignal auf 100mW und zwei dienen als Vorverstärker für den Empfangsmischer. Wie man sieht, steckt auch im Transverter nur wenig Material:

In der rechten Kammer hat die 5V-Versogung für die PGA-103 ihren Wohnsitz. Da die kleinen Kerle ziemlich viel Strom ziehen, sitzt dort ein zweites Umschaltrelais, das die 5V vom Empfangs- auf den Sendezweig umschaltet. Als Nachsetzer dient nicht der FT-991 sondern der FT-817 im 2m Band.

Soweit so gut, doch 100mW Sendeleistung sind etwas mager, wenn man nicht auf einem Gipfel sitzt und die Berge als passive Reflektoren anstrahlen muss.
Aber auch hierfür gibt es eine günstige Lösung. Das Zauberwort heisst RA18H1213G. Man findet es u.a. auch in der E-Bucht. Hier mein Lieferant.
Dieses LDMOS-Modul von Mitsubishi macht aus den 100mW gute 20W mit einem Minimum an externen Komponenten. Allerdings will es gut gekühlt werden, denn es arbeitet alles andere als effizient.
Aber auch hier hilft die moderne Technik. Was gibt es besseres als einen CPU-Kühlkörper aus Kupfer wie er auf leistungsstarken Prozessoren in Servern eingesetzt wird? Noch einen leisen Lüfter drauf und das Modul bleibt immer handzahm handwarm.

Ganz wichtig ist, dass man die Eingänge für die Speisung und die Arbeitspunkt-Einstellung unmittelbar an den Anschlüssen mit SMD Kondensatoren abblockt. Sonst bekommt das Teil das wilde Schwingen und die Maus ist aus.
Das Relais rechts dient zur Sende-Empfangs-Umschaltung. Das Relais links, das wie ein toter Käfer die Beine in die Luft streckt, schaltet beim Senden die Vorspannung für die Arbeitspunkt-Einstellung zu. In meinem Fall habe ich diese so eingestellt, dass das Modul 3A Ruhestrom zieht.
Ein einfaches Filter für die 2. und 3. Harmonische hilft dem OM, in der Norm zu bleiben.

Im nächsten Bild sieht man den ganzen Transverter. Er wurde so aufgebaut, dass er gerade in die letzte verbleibende Lücke in meinem Mini-Shack passt:

  Der Aufbau in einzelne Module und die strikte Trennung von Sende- und Empfangszweig machen Messungen und Modifikationen einfach. Der Transverter funktioniert zu meiner vollen Zufriedenheit und ich bin ein wenig traurig, dass dieses Projekt schon zu Ende ist. Es ist ein interessanter Mix aus "alter" und neuer Technik und hat mir viel Spaß gemacht.
Es ist nicht mein erster Transverter, den ich gebaut habe. UHF-Pionier DJ9HO (sk) war mein Lehrmeister und seine UHF-Unterlagen waren für mich während langen Jahren die wichtigsten Bücher im Shack.

Zum Schluss will ich noch auf einen wichtigen Punkt aufmerksam machen. Wer zum ersten Mal ein RA18H1213G in der Hand hält, mag vielleicht erschrecken. Die beiden Flansche heben sich ca einen halben Millimeter vom Modulboden ab und dieser ist nicht flach, sondern eingebuchtet. Ein guter thermischer Kontakt zum Kühlkörper ist deshalb schwierig herzustellen. So stellt sich das Mitsubishi vor. Doch es gibt diesbezüglich unter Funkamateuren verschiedene Theorien. Einige feilen die Flansche ab und schleifen den Boden plan. Andere wiederum machen gar nix und füllen den Spalt einfach mit Wärmeleitpaste. 
Ich habe ein 0.5mm Kupferblech unter den Boden gelegt um die Höhe der Flansche zu kompensieren und beidseitig mit Wärmeleitpaste nachgeholfen.
Das Modul ist auf einem Keramiksubstrat aufgebaut und daher empfindlich. Einige OM haben schon Lehrgeld bezahlt. Ich gehöre zu den Glücklichen, welchen das erspart geblieben ist.

Wer gerne eine Leiterplatte, bzw. einen Bausatz für das Modul hätte, wir bei Mini-Kits und W6PQL oder PE1RKI fündig.

Nachtrag #1
Hier noch die Ergänzung eines aufmerksamen Lesers:

Hallo Anton,
zu der Baubeschreibung herzlichen Dank, auch wenn ich keinen Bedarf daran habe. Aber: Du schreibst, dass manche OM den Spalt zwischen Kühlkörper mit Wärmeleitpaste auffüllen. Das ist das Sträflichste, was man machen kann! Wärmeleitpaste darf nur als hauchdünne Schicht verwendet werden, niemals als „Spachtelmasse“!
Auch wenn die mechanische Beschaffenheit dieses Bausteins ungeschickt gewählt ist, dann lieber auf den Kühlkörper eine dünne Zwischenplatte legen und sauber verschrauben. Hierzu sollte aber die Platte etwas dicker sein als der Spalt, auch wenn es sich als etwas frickelig gestaltet, beide Befestigungsschrauben gleichmäßig anzuziehen. Man kann sich hier sehr gut behelfen, in dem man unter die Schraube eine passende Wellscheibe einlegt, die beim Anziehen der Schraube den Baustein sanft vorspannt. Denn entgegen mancher Glauben reicht es, wenn der Baustein sanft anliegt. Hier müssen keine hunderte von Newtons wirken, um Kühlung zu erreichen.
Schaut man mal auf das Datenblatt, so zeigt sich, dass der Absatz ungefähr 0,09mm sind, also nicht ganz ein Zehntel Millimeter. Sowas müsste eigentlich auch mit gängigen Isolationsscheiben problemlos auszugleichen gehen. Da ich den Aufbau des Bausteins nicht kenne, kann ich auch nicht beurteilen, ob eine solche Spannungsisolierte Montage zwingend erforderlich ist.
Und um so planer und ebener eine Kühlkörperfläche zum Bauelement ist, desto besser die Wärmeableitung!
Gruß Stefan

Nachtrag #2
Hier noch eine weitere Ergänzung zu meinem Blogeintrag:

Hallo Anton,
dann muss ich meinen Senf auch dazugeben: weshalb meinen alle, schlauer zu
sein als der Hersteller?
0,09 mm ordentliche Wärmeleitpaste (sowas mit Silber drin), wie von
Mitsubishi empfohlen, sind nicht "das Sträflichste, was man machen kann",
sondern führen zu einem funktionierenden Aufbau. Bei mir in mehreren
Exemplaren seit mehr als 10 Jahren.
http://www.df9ic.de/doc/2005/darmstadt_2005/darmstadt05.pdf
Gruss Henning
PS: wenn Du Langeweile hast:
http://www.df9ic.de/doc/2015/weinheim_2015/weinheim_2015_1296MHz_PAs.pdfbzw.
http://www.df9ic.de/doc/2015/weinheim_2015/weinheim_2015_ppt_1296MHz_PAs.pdf