OPAKOVAČ PMR VRŠATEC


 
Posledné QSO :

Michal Štvrtok

Picino NMNV

Martin Halenkovice/p


Gambrinus NMNV

Aktualizované 17.06.2012
 

Posledné QSO :





80 metrov:
1.OK1XC
2. OM3MW
3.OL90FOLK
4. OM6AN
5.OK2PJE/p

CB 27 MHz :
1. EXP. Bororo
2. Marcony Partizánske
3. Peter Púchov ( Repeater 3)
4. EXP. Marco Poolo
5. EXP. Dolina

2 metre :
1. OM4ADI (Direkt)
2. OK9ATD (Direkt)
3. OM3MW (Direkt)
4.OK2XRW/p (Direkt)
5.OK2QA/p (Direkt)

70 cm :
1. OM5KP
2.OM4AMV
3. VE3LB
4.OM3XI
5.OM5AMV



Aktualizované 21.09.2011
powered_by.png, 1 kB
Domov arrow Rádiotechnika
Rádiotechnika a antény Tlačiť E-mail



Image

Krátkovlnný elektronkový zosilovač s výkonom 1

 kW (czech)

Jednoho zářijového deštivého odpoledne můj starý koncový stupeň [lit. 1] zastávkoval. Ještě plný dojmů z výstavy zařízení na setkání ve Friedrichshafenu jsem se rozhodl a okolo půlnoci zbyla ze zesilovače hromada součástek a šroubků. V článku popisuji zesilovač, ve kterém byly realizovány podněty z moderní vysílací techniky a odstraněny nedostatky předchozích konstrukcí. Cílem článku je pomoci konstruktérům koncových stupňů.

Základní úvahy

V moderních profesionálních zesilovačích je kladen důraz na spolehlivost a komfort při zachování vysokých technických parametrů. Ačkoliv jsou polovodičové výkonové zesilovače velkých výkonů již dnes běžně komerčně vyráběny, je jejich zhotovení v amatérských podmínkách náročné a problematické. Proto mají elektronkové zesilovače mezi amatéry stále místo.

Elektronkové zesilovače se provozují buď v zapojení s uzemněnými mřížkami (zesilovač buzen do katody), nebo jako zesilovače se zemněnou katodou (buzené do řídicí mřížky).

Zesilovač s uzemněnými mřížkami je stabilní, jeho výkonové zesílení je však podstatně nižší, než při buzení do řídicí mřížky. Vstupní impedance zesilovače buzeného do katody je však velmi proměnlivá - je silně závislá na pracovním bodu elektronky (především na úrovni buzení) a na kmitočtu. Přizpůsobení transceiveru na zesilovač napájený do katody je možné jen pro jednu úroveň buzení, pro ostatní úrovně je přizpůsobení kompromisní. K optimálnímu přizpůsobení a k dosažení nejvyšší účinnosti (a při SSB provozu i intermodulační odolnosti) je třeba přizpůsobit výstup transceiveru na vstup zesilovače při plném vybuzení pomocí π-článku přepínaného pro jednotlivá pásma. K dosažení výkonu 1 kW je zapotřebí budit výkonem nejméně 100 W (podle použité elektronky koncového stupně).

Vstupní impedance zesilovače buzeného do řídicí mřížky je velmi vysoká a elektronka má vysoký i výkonový zisk. Proto se může zesilovač vlivem kapacitní vazby mezi anodou a řídicí mřížkou rozkmitat, a to v pásmech od dlouhých vln (rezonance tlumivek) přes pracovní kmitočet zesilovače (rezonance anodového a mřížkového obvodu) až do VKV kmitočtů (rezonance mřížkových a anodových přívodů). Velké (např. rozhlasové) zesilovače se proto neutralizují, což je pochod, jímž se přivádí z anody k řídicí mřížce napětí obrácené fáze než napětí procházející kapacitou anoda - řídicí mřížka z anody na mřížku - a to v takové velikosti, že se jím zcela kompenzuje nežádoucí zpětnovazební napětí. Širokopásmová neutralizace je konstrukčně náročná, její nastavení komplikované; proto se k zamezení nestability vstupní impedance moderních zesilovačů provozovaných v zapojení s uzemněnou katodou uměle snižuje vstupní odpor (zapojením výkonového odporu o hodnotě 50 až 220 Ω paralelně k řídící mřížce). Tím se i podstatně snižuje výkonové zesílení a proto je takto ošetřený zesilovač zcela stabilní a transceiver je bez dalších opatření zatížen konstantní impedancí v celém rozsahu krátkých vln (při hodnotě jiné než 50 Ω se odpor přizpůsobuje k transceiveru širokopásmovou transformací). Koncový stupeň, jehož vstup je zatížen odporem 50 Ω, potřebuje k plnému vybuzení zhruba poloviční výkon oproti výkonu potřebnému k plnému vybuzení zesilovače s uzemněnou mřížkou (resp. osminový výkon při vstupním odporu 220 Ω). To vše byly důvody, proč jsem v nové konstrukci zvolil zapojení s uzemněnou katodou.

Úskalí amatérských konstrukcí výkonových zesilovačů

V době od uveřejnění článku [1] se na mne obrátilo více amatérů, kteří se setkali při oživování zesilovače s obtížemi či dokonce s nezdarem. Jejich potíže pramenily z nevhodného konstrukčního pojetí, z nevhodné anodové tlumivky, z poddimenzovaných anodových cívek a anodového ladícího kondenzátoru, nevhodně navrženého anodového π-článku, z nerespektování údajů výrobce elektronky (zvláště překročením mezních parametrů), použitím nevhodného zdroje napětí první a druhé mřížky (zdroje s příliš vysokým vnitřním odporem), z nevhodně ošetřených nefunkčních anodových cívek, z nedostatečné ochrany proti výkonovému přetížení elektronky a nedostatečného chlazení. Nejčastěji se vyskytující otázky a možná odpovědi jsou uvedeny dále.

Konstrukční zásady

Rozdělení prostoru zesilovače

Blokuje se VF výkonem některý ze stabilizátorů, pomocných obvodů či ochran? Je zesilovač nestabilní, ačkoliv jste použili vyzkoušené zapojení? Výkon zesilovače pronikavě klesá s kmitočtem?

Pak jste nevhodně navrhli konstrukční rozložení zesilovače a propojení VF součástek zesilovače.

Části zesilovače obsahující silné vysokofrekvenční pole musí být odstíněny od zdrojové části, pomocných (ovládacích a ochranných) obvodů a od vstupní části zesilovače. Je účelné umístit zesilovací elektronku na samostatné šasí ("obrácené korýtko") zhotovené z měděného plechu. Vnitřní část korýtka slouží k umístění vstupních a napájecích obvodů zesilovače. K podlaze korýtka jsou přímo připájeny katodové vývody patice elektronky, do stejného místa jsou zapájeny (co možná nejkratšími přívody) filtrační a blokovací kondenzátory vstupní části zesilovače. Zatěžovací výkonový odpor je umístěn co nejblíže k první mřížce, ke vstupnímu konektoru i k oddělovacímu kondenzátoru první mřížky je s ní propojen koaxiálním kabelem. Všechna napájecí napětí spodní části procházejí vstupního prostoru průchodkovými kondenzátory.

Prostor nad horní částí korýtka je vyhrazen anodové části zesilovače. V blízkosti anody jsou upevněny anodové tlumivky, antirezonanční obvod1 a oddělovací kondenzátor. Korýtko je zapuštěno do šasí, jímž je oddělen anodový box od pomocných obvodů a nízkonapěťových zdrojů. Bok, čelo a zadní část anodového prostoru jsou stíněny kovovými stěnami, oddělujícími anodový prostor od zbytku zesilovače. V tomto prostoru jsou všechny VF výkonové součástky (ladící kondenzátory, cívky, přepínač pásem a anténní relé). Oba ladící kondenzátory, cívky a přepínač jsou propojeny měděnými pásky (okolo 10 mm širokými). Propojovací pásky musí být co nejkratší! Zemnící pásky π-článku jsou přišroubovány na anodovou stranu korýtka a spoje jsou ještě propájeny (v těchto bodech tečou vf proudy řádu až desítky ampér).

Vysokonapěťový zdroj je umístěn ve zvláštním boxu, z bezpečnostních důvodů odděleném od zbytku zesilovače.

Anodové tlumivky

Klesá dramaticky účinnost Vašeho zesilovače na některém z vyšších pásem, ačkoliv je zesilovač řádně vybuzen? Dochází k nespojitosti ladění π-článku (ke skokové změně proudu a výkonu)? Vzniká při plném vybuzení oblouk mezi středem tlumivky a kostrou?

Pak používáte tlumivku, která rezonuje na pracovním kmitočtu, nebo v jeho blízkosti.

Anodová tlumivka slouží k oddělení VF složky anodového napětí od napájecího zdroje; je jedním z nejkritičtějších prvků zesilovače. Tlumivka se chová jako čistá indukčnost pouze na kmitočtech, na nichž je délka použitého drátu vůči vlnové délce zanedbatelná. Indukčnost závisí na počtu závitů (t.j délce vodiče), na průměru a na délce cívky. Při čtvrtvlnnné délce drátu se tlumivka chová jako paralelní rezonanční obvod, nad ní se chová jako impedance kapacitního charakteru a při půlvlnné délce jako zkrat. Rezonanční kmitočet tlumivky se ještě snižuje mezizávitovou kapacitou. Pokud je rezonance tlumivky blízká pracovnímu kmitočtu zesilovače, protékají cívkou vysoké cirkulační proudy. Vlivem rezonance tlumivky dochází k dramatickému poklesu účinnosti, k proudovému přetížení tlumivky či k přepálení vinutí tlumivky, k vysokonapěťovým přeskokům (oblouk mezi kmitnou napětí na tlumivce a kostrou) a k obtížnému ladění anodového obvodu. Mezi amatéry jsou populární návody na konstrukci tlumivky, které byly publikovány v době, kdy amatéři používali pouze pět krátkovlnných pásem. Tehdy byla amatérská pásma od sebe tak vzdálena, že rezonance tlumivky ležící mezi pásmy se neprojevovala. Po mnoha testech tlumivek různých konstrukcí se mi nepodařilo podle těchto návodů zhotovit tlumivku, která by měla přijatelnou indukčnost i pro pásmo 160 m (alespoň 50 µH) a která by rezonovala nad 30 MHz. Existuje však jednoduché a elegantní řešení: anodovou tlumivku lze složit ze dvou cívek, spojených do série. První z nich je válcová cívka určená pro pásma 10 až 30 MHz o indukčnosti 5 µH, jejíž rezonance vysoko nad 35 MHz neovlivní zesilovač. Druhá cívka doplňuje indukčnost tlumivky na 50 µH, která vyhoví všem nižším pásmům až do 1,8 MHz. Na vyšších pásmech se druhá cívka prostřednictvím přepínače či vakuového relé vysokofrekvenčně zkratuje blokovacím kondenzátorem se zemí.

Anodové cívky

Upalují se kontakty přepínače π-článku? Vzniká mezi sekcemi přepínače oblouk? Vytáhnete při vybuzeném zesilovači z nefunkční cívky pomocí šroubováku dlouhý vf oblouk?

Nepoužívaná cívka π-článku je nedostatečně ošetřena.

Přehřívají se po delším zaklíčování cívky π-článku?

Buď jsou cívky navinuty z příliš tenkého vodiče, nebo je činitel jakosti zatížené cívky příliš vysoký.

K překrytí všech KV pásem stačí dvě anodové cívky, zapojené do série. Pro výkon do 500 W je třeba (podle lit. [2]) použít pro rozsah 14 až 28 MHz při výkonu do 1,5 kW drát cívky o průměru alespoň 5 mm (pro výkon do 500 W cívku o průměru 3,5 mm), pro kmitočty pod 10 MHz o průměru 3,5 mm (resp. 2,5 mm pro výkon do 0,5 kW). Nejvhodnějším materiálem cívek jsou měkké měděné trubičky2. Trubičky vyleštíme do vysokého lesku a podle možností postříbříme. Postříbřením se poněkud zvýší vodivost, avšak podstatně se ovlivní dlouhodobá nízká vodivost (oxid mědi má řádově nižší vodivost, než oxid stříbra). Cívky se umisťují tak, aby se navzájem co nejméně vázaly (uchycené kolmo na sebe, umístěné pokud možno ve větší vzdálenosti od sebe). Cívku pro nižší pásma je nutné při provozu na vyšších pásmech zkratovat, jinak může nakmitané napětí na cívce (v rezonanci řádu až mnoha kV) poškodit přepínač π-článku (obloukem mezi kontakty přepínače, nebo proudovým přetížením kontaktu).

Ladící kondenzátory

Dochází při plném vybuzení k oblouku v anodovém kondenzátoru? Zahřívá se ladící kondenzátor při dlouhodobém provozu?

Anodový kondenzátor musí mít dostatečné mezery mezi rotorovými a statorovými deskami (nejméně 1 mm/kV) a musí být schopen zpracovat vysoký vf výkon. Při výkonu 1 kW, anodové impedanci 1500 Ω a činiteli jakosti zatíženého anodového obvodu Q = 12 protéká ladícím kondenzátorem cirkulační proud až 8 A. Při takovém proudu jsou kritickými místa sběrač rotoru a přechodový odpor distančních podložek.

Anodová impedance a činitel jakosti zatíženého anodového obvodu

Anodovou impedancí se rozumí impedance zátěže, kterou je nutné zatížit elektronku, aby vyprodukovala požadovaný výkon. Ke stanovení anodové impedance se používají numerické a grafické metody, respektující charakteristiky použité elektronky. Pro amatérské použití stačí orientační hodnota, kterou získáme použitím vzorce:

Ra = Ua / 1.6 Ia, kde

Ua ... anodové napětí v kV,
Ia ... anodový proud v A,
Ra ... anodová impedance v kΩ

Činitel jakosti zatíženého obvodu je kompromisem mezi účinností a hodnotou potlačení vyšších harmonických. Hodnota Q se volí mezi 8 až 15; hodnota Q=12 je optimálním kompromisem. Při vyšších hodnotách klesá nepatrně výstupní výkon a pronikavě se zvyšují cirkulační proudy. Při nižších hodnotách se zvyšuje obsah vyšších harmonických.

Napájecí zdroje

Napětí napájející první a druhou mřížku musí být stabilizována a vnitřní odpor jejich zdrojů nízký. Ke stabilizaci první mřížky vyhoví řetězec Zenerových diod se stabilizačním proudem mezi 20 - 40 mA.

Zvláště náročné je napájení druhé mřížky. Proud druhé mřížky závisí na pracovním režimu elektronky. Při nízkém buzení protéká proud z mřížky do zdroje, při plném vybuzení ze zdroje do mřížky. Není-li zdroj mřížkového napětí schopen absorbovat výkon dodávaný z mřížky do zdroje, napětí druhé mřížky se zvyšuje, dochází k prudkému růstu anodového proudu a v mezních případech k průrazu či ke vzniku oblouku v elektronce. Zvláště dlouho skladované elektronky jsou ke vzniku oblouku náchylné. Pokud není elektronka chráněna rychlou ochranou, dochází při oblouku k utavení elektrod. Ideální zdroj napětí druhé mřížky neodebírá v klidu žádný proud; při proudu z mřížky do zdroje se aktivuje paralelní zátěž, jejíž vnitřní odpor exponenciálně klesá se stoupajícím mřížkovým napětím. Při překročení nastavené úrovně mřížkového napětí (odpovídající podmínkám vzniku oblouku) se druhá mřížka zkratuje a všechna napětí napájející elektronku se odepnou.

Zdroj anodového napětí lze konstruovat jako vysokonapěťový můstkový usměrňovač, napájený proudově neošizeným transformátorem (proudová hustota vinutí 3 A/mm2) a filtrovaný kondenzátorem s dostatečnou kapacitou. Pro volbu hodnoty kapacity použijeme orientační hodnotu vypočtenou podle vzorce:

Cmin = 318 / zvl . R, (µF, %, kΩ), kde

zvl ... zvlnění dvoucestného usměrňovače v %,
R ... minimální hodnota odporu, kterým je zatížen zdroj.

Při anodovém napětí 2 kV, anodovém proudu 0,75 A a zvlnění 5 % volíme kondenzátor o kapacitě alespoň 40 µF a napětí 3 kV.

Vazební a blokovací kondenzátory

Kondenzátor oddělující stejnosměrné anodové napětí od pí článku musí být schopen přenést až 10 A vf proudu, jeho napětí se volí o 50 % vyšší, než je klidové anodové napětí a jeho minimální kapacita je řádu tisíců pF. Ruské keramické diskové kondenzátory prodávané na burzách jsou k tomuto účelu konstruovány.

Vazební kondenzátor první mřížky přenáší vf výkon řádu W, takže vyhoví jakýkoliv keramický či slídový kondenzátor požadované kapacity a napětí.

Blokovací kondenzátor druhé mřížky musí mít co nejkratší vývody, některé patice mají kondenzátor již zabudovaný přímo mezi uzemnění a vývod druhé mřížky.

K blokování žhavení je vhodné použít keramické průchodkové kondenzátory připájené přímo do patice elektronky.

K vysokonapěťovému blokování v obvodu anodové tlumivky lze použít VN keramické kondenzátory, slídové kondenzátory nebo kondenzátory typu MP.

Chlazení

Plnou anodou ztrátu elektronky lze využít pouze tehdy, je-li elektronka dostatečně chlazena. Výrobci elektronek uvádějí hodnoty požadovaného množství chladícího vzduchu (v angloamerických pramenech udávané jako CFM - kubické stopy za minutu) a zpětný tlak, který vyvolává konstrukce elektronky. Například pro elektronku RE025XE, použitou v popisovaném zařízení výrobce uvádí množství chladícího vzduchu 100 l/min. při zpětném tlaku 65 Pa (výrobce 2CX250R, US ekvivalentu RE025XE uvádí CFM=6,4 a zpětný tlak 0.59).

Elektronku lze chladit dvojím způsobem: vhánět chladicí vzduch do uzavřeného prostoru obsahujícího vstupní a napájecí obvody, paticí a anodovým komínkem prohánět kolem anodového chladiče vzduch do prostoru (obr. 1). Druhý způsob je uveden na obr. 2 - anodový prostor je uzavřen pomocí horní částí šasí, plechovými boky a horním víkem (zhotoveným z isolantu3): Horním víkem těsně prochází horní část chladiče anody. Do tohoto uzavřeného prostoru je vháněn chladicí vzduch. Proud vzduchu se dělí na dva proudy- jeden prochází chladičem anody, druhý prochází otvory v patici. Tímto uspořádáním se snižuje v porovnání s prvním způsobem odpor vůči proudícímu vzduchu až čtyřnásobně. Při použití dvou stejných elektronek se sice zvýší potřebný objem chladicího vzduchu na dvojnásobek, ale současně klesne odpor vůči proudícímu vzduchu na polovinu. Proto z hlediska chlazení se doporučuje používat pro stejný výstupní výkon větší počet elektronek.

Popis zesilovače

V zesilovači jsou použity 3 elektronky RE025XA buzené do řídící mřížky, schopné v třídě AB dodat 800 W a v třídě C až 1100 W. Tři elektronky byly zvoleny z praktických důvodů - proto, že až na vlastní VF část bylo možné použít všechny díly předchozí konstrukce. Použití součástek vycházelo ze známé amatérské zásady - staví se z toho, co je doma. Proto až na výjimky není nutné lpět na uvedených typech součástek. Zesilovač s uzemněnými katodami je stabilizován výkonovým bezindukčním odporem zapojeným paralelně k řídící mřížce. Nebyla zjištěna jakákoliv nestabilita, a to nezávisle na kmitočtovém rozsahu, vysílacím módu a stupni vybuzení. S buzením 50 W je zesilovač schopen dodat výstupní výkon na všech pásmech 1100 W (CW), resp.800 W (SSB, RTTY).

Zesilovač je doplněn řadou ochran a indikací pracovního režimu, zvyšujících komfort a spolehlivost. K zamezení možnosti přebuzení při SSB provozu je zesilovač opatřen výstupem, ovládajícím ALC transceiveru TS-850S. Dále je použit EBS (Electronic Bias Switch), potlačující pozadí v mezerách mezi slovy (značkami) a zpožďující náběh zesilovače na dobu, kdy jsou obě vf relé spolehlivě zapnuta.

Vysokofrekvenční zesilovač

Vstup zesilovače je zatížen odporem 50 Ω. Odpor je zhotovený z 25 metalizovaných odporů. Z -26 dB odbočky tvořené odpory R3, R4 se odebírá napětí sloužící k otevření zesilovače (systém EBS) a k indikaci zesílení. Odpor lze dlouhodobě zatížit výkonem 50 W, krátkodobě snese výkon až 100 W. K plnému vybuzení v třídě AB postačí 35 W, při buzení 40 W zesilovač dodá přes 1 kW. Výkonové zesílení je na všech pásmech stálé (13,5 dB při plném vybuzení).

Zapojení zesilovače je na obr. 3. Čárkovaně ohraničená plocha vymezuje obvody umístěné pod šasí, které je zhotoveno z měděného plechu ohnutého do tvaru nízkého korýtka. Na toto šasí jsou přivedeny všechny zemnící přívody (měděné pásky o šířce 10 mm) k ladícím kondenzátorům, blokovacím kondenzátorům a prostřednictvím přepínače k paralelním kondenzátorům, připínaným na nižších pásmech k ladícím kondenzátorům. Do patic elektronek jsou zapájeny průchodkové kondenzátory přivádějící žhavící napětí. V mřížkách elektronek byly použity originální blokovací kondenzátory, jejichž zemnící přívod je přišroubován na šasí. Průchodkové kondenzátory jsou připájeny (nebo přišroubovány) k šasí. Mřížkové tlumivky jsou navinuty na tyčinkách (nebo toroidech) feritů hmoty H. Jejich indukčnost je alespoň 20 µH, avšak není kritická. Zatěžovací odpor buzení je složen z 24-ti 2 W metalických odporů o hodnotě 1200 Ω. Odpory jsou připájeny v osmi řadách po čtyřech odporech v pětimilimetrových rozestupech na dvou měděných destičkách o rozměrech 25x50 mm. V uvedených rozestupech jsou vyvrtány otvory 0,9 mm, do nich jsou vsazeny vývody 21 odporů. Poslední 3 odpory jsou uzemněny prostřednictvím odporu R3. Spoj mezi odpory vytváří odbočku, z níž se odebírá napětí k měřícím a regulačním účelům. Napětí je usměrněno jednoduchým VF usměrňovačem, vyfiltrováno a přivedeno k měřiči indikujícímu naladění pí článku a dále k obvodu EBS (otevírajícího elektronky teprve tenkrát, až když je přivedeno buzení řádu stovek mW). Vstupní a výstupní relé slouží k přepínání vstupu a výstupu zesilovače, jsou ovládána spínacím obvodem (viz schéma Zdroj 2, tranzistory VT2, VT3), spojeným s obvodem PTT transceiveru (nebo s nožním spínačem, uzemňujícím vstup spínacího obvodu). Relé musí být rychlá, schopná zpracovat vf napětí 300 V a vf proud zhruba 2 A. Bez problémů byla použita polská relé R-15 (12 V, obdoba RP-100).

Nejvíce namáhanou částí vysílače jsou anodové napájecí a přizpůsobovací obvody. Spoje anody - kondenzátor C7 - cívka L1, rotory kondenzátorů C6, C11 - horní část šasí musí být co nejkratší, zhotovené z měděné měkké pásoviny (použit pásek 10 mm).

Anténa je přizpůsobena pomocí π-článku tvořeného ladícími kondenzátory C6 a C11 a cívkami L1 a L2. Byla zvolena hodnota činitele jakosti zatíženého obvodu 12. Pásma jsou přepínána devíti polohovým přepínačem se třemi přepínacími segmenty. Přepínač musí být robustní, schopný zpracovat výkon 1 kW (např. přepínač z vysílače Třinec). První segment přepínače (Pr/a) slouží k přemostění druhé tlumivky v pásmech 10 až 28 MHz, druhý segment (Pr/b) přepíná odbočky cívek a segment Pr/c zkratuje druhou cívku v pásmech 7 až 28 MHz; v pásmech 3,5 a 1,8 MHz je použit k připínání paralelních kondenzátorů zvětšujících kapacitu anténního ladícího kondenzátoru.

Hodnoty indukčností a kapacit tvořících π-článek na jednotlivých pásmech jsou v tab.1.

Cívka L1 je samonosná, zhotovená z měkké měděné trubičky o průměru 6 mm, navinuté na trnu o průměru 50 mm závit vedle závitu (cívka má mít po navinutí vnitřní průměr 55 mm). Mezera mezi závity není konstantní, v tab. 3 je uvedena délka cívky pro dané pásmo. Před zabudováním cívky je třeba upravit vzdálenost mezi závity, aby délka segmentu cívky odpovídala údajům v tabulce. Cívka je jedním koncem připojena na kondenzátor C7, druhý vývod cívky je připájen na vývod přepínače Pr/b (pásmo 7 MHz). Oddělovací kondenzátor C7 je přišroubován směrem k anodě na pásek šířky 10 mm, vedoucí ke společnému propojení anod. Ladící kondenzátor C6 je připojen na odbočku 0,75 závitu, polohy ostatních odboček pro pásma 10 až 28 MHz jsou v tab.3. Cívka L2 je zhotovena z drátu (trubičky) o průměru 3 mm, v mém případě byla navinuta na inkurantní keramickou kostru o průměru 70 mm. Hodnoty cívky jsou v tab.4. Spojky odboček cívky L1 s přepínačem jsou z měděného pásku šířky 8 mm, na straně cívky jsou pásky srolovány do tvaru objímky a opatřeny otvorem pro šroubek. Objímka se nasune na cívku a objímka se šroubkem zajistí na předepsaném místě odbočky. Po nastavení do konečného místa na cívce (po případné kontrole nastavení π-článku) je objímka připájena výkonovou pájkou na cívku. Vývody cívek musí být krátké, vzdálené alespoň 10 mm od kovových předmětů. Odbočky cívky L2 jsou z drátu průměru 3 mm.

Anodové tlumivky: Na pozici Tl1 byla použita inkurantní křížově vinutá cívka, je však možné použít jakoukoliv válcovou cívku s indukčností alespoň 50 µH (např. 90 závitů o průměru 1mm na teflonové kulatině o průměru 20 mm). Tl2 tvoří 80 závitů smaltovaného drátu 1,1 mm navinutého na válcové keramické trubce o průměru 20 mm.

Kondenzátory C3, C4, C5 a C8, C9, C10 doplňují podle potřeby kapacity ladících kondenzátorů na hodnoty uvedené v tab.1, resp. upravené na konečné hodnoty podle impedance použitých antén.

Z děliče kondenzátorů C12 (skleněný trimr) a C13 se odebírá a detekuje vzorek VF výstupního napětí, použitého k indikaci zesílení a přizpůsobení zesilovače. Toto napětí se přivádí na + vývod měřícího přístroje s nulou uprostřed, na - vývod přístroje se přivádí vzorek vf vstupního napětí zesilovače. Napětí se vzájemně kompenzují, pomocí kondenzátoru C12 a odporového trimru RP1 se nastaví takový režim, aby bylo možné najít zřetelné maximum naladění π-článku do rezonance již při výstupním výkonu řádu desítek watt. Pomocí RP2 se nastaví citlivost indikace nastavení tak, aby ručička přístroje při maximálním zesílení nepřesahovala pravou maximální výchylku.

Poloha odboček cívky L1 uvedená v tab. 3 je ověřena. Skutečná poloha odboček závisí na vzdálenosti cívky od šasí a kovových předmětů. Proto doporučuji předladit π-článek pomocí měřiče impedance. (Předlaďuje se na vypnutém zesilovači!!!)

  • U odpojeného anténního kondenzátoru změříme a vyneseme na provizorní stupnici kapacity pro jednotlivá pásma (hodnoty jsou uvedeny v tab.1).

  • Odpojený anodový ladící kondenzátor si ocejchujeme na hodnoty kapacit uvedené v tab.2.

  • Po zapojení pí článku připojíme na anténní stranu pí článku měřič impedance, mezi anodový výstup a zem připojíme odpor o hodnotě 1700 Ω (buď vybraný z odporů 1k8, nebo složený ze série více odporů).

  • Měřič impedance nastavíme na 29.5 MHz, π-článek přepneme na nejvyšší pásmo, kondenzátory nastavíme na předladěné hodnoty. Polohu odbočky dostavíme tak, aby měřič ukazoval ČSV = 1. Další pásma nastavujeme obdobně podle hodnot v tab.2.

Vliv parazitní rezonance zkratovaného obvodu L2 na ladění π-článku (na horních pásmech) a vliv parazitní rezonance tlumivky Tl2 zjistíme tak, že se po nastavení na ČSV=1 dotkneme šroubovákem středu cívky L2 (resp. tlumivky Tl2). Podle změny ČSV usuzujeme, jak se projevují parazitní rezonance. Změna ČSV má být co nejmenší.

Zdroj 1

Tento díl obsahuje zdroj žhavícího napětí 6 V, zdroj stejnosměrného napětí (+15 V), zdroj napětí 300 V (+Ug2), zdroj stabilizovaného napětí řídicí mřížky (-Ug1) a obvod ALC.

Napětí 15 V je získáno zdvojovačem napětí. Slouží jako napětí pomocných obvodů.

Napětí Ug2 300 V je získáno usměrněním střídavého napětí 200 V (napětí je dále zpracováno v dílu Ochrany).

Napětí Ug1 je získáno usměrněním 70 V a je stabilizováno Zenerovými diodami ZD1 a ZD2. Výstupní klidové napětí -100 V uzavírá elektronky zesilovače. Ovládání předpětí je zpožděné, zesilovač dodává výkon až po spolehlivém sepnutí relé na vstupu a výstupu zesilovače (obvod EBS). Zpožděné vybuzení obstarává klíčovací obvod z tranzistorů VT2 a VT3. Signálem PTT se připne pomocí relé Re1 VF buzení z transceiveru na vstup zesilovače. Část vf napětí z odporu R3 se usměrňuje a přivádí na vývod Uvst. Při vstupním výkonu vyšším než 0,5 W se otevřou tranzistory VT2 a VT3 a výstup řetězce Zenerových diod se tranzistorem VT3 uzemní a napětí řídící mřížky sníží na pracovní hodnotu. Pomocí odporového trimru P3 se nastavuje pracovní bod tranzistoru VT3 tak, aby byl tranzistor v nezaklíčovaném stavu právě uzavřen. Pomocí trimru P2 se nastavuje citlivost (pozor - při zkratování trimru může dojít k přetížení báze VT1!). V zaklíčovaném stavu a sepnutém EBS se nastaví odbočka odporu R5 na předpětí, při němž protéká elektronkami klidový proud 50 mA (předpětí se pohybuje mezi -36 až -40 V). Funkce ovládání předpětí je indikována světelnou diodou D1.

Při zpracování SSB signálu nesmí dojít k přebuzení elektronek. Úroveň buzení je omezována obvodem ALC v transceiveru. ALC může být ovládáno z výkonového zesilovače záporným napětím, které se objeví na odporovém trimru při aktivaci tranzistoru VT1. Ten se otevře, jakmile se proud řídících mřížek přiblíží hodnotě 5 mA. Potřebná velikost ALC napětí se nastavuje na hodnotu požadovanou výrobcem transceiveru pomocí potenciometru P1.

Zdroj 2

Tento díl zpracovává anodové napětí 2 kW a obsahuje obvod přepínání příjem/vysílání.

Transformátor vysokého napětí je spínán k síti pomocí relé A ovládaného tranzistorem VT1. Na místě rel0 A a spínacího obvodu VT1 je možné použít polovodičové relé (použito relé 220 V/25 A, typ CRYDOM KSD225AC8). Odpor R7 slouží k omezení proudového nárazu při zapnutí zdroje. Kontakt relé B zpožděně zkratuje ochranný odpor, zapojený mezi síť a transformátor. Časová konstanta sepnutí je dána hodnotami R9 a C1. Při průrazu v elektronkách a při proudovém přetížení anod je síťové napájení odpojeno zkratováním bázového napětí tranzistoru VT1 tyristorem umístěným na desce ochran (propojen přívodem VN relé).

Vysoké napětí je usměrněno dvanácti diodami zapojenými do můstku a vyfiltrováno sedmi elektrolytickými kondenzátory. Paralelní odpory zajišťují rovnoměrné rozdělení napětí na jednotlivé kondenzátory. Mezi - vývodem zdroje a zemí je zapojen odpor, na němž vzniká úbytek napětí sloužící k ovládání ochrany proti proudovému přetížení.

Obvod PTT ovládá relé přepínající režimy příjem/vysílání. Je aktivován při zkratování vstupu PTT.

Zapnutí zdroje, zapnutí vysokého napětí a PTT v režimu vysílání jsou indikovány světelnými diodami umístěnými na panelu.

Ochrany

Tento díl chrání elektronky před průrazem a proudovým přetížením, a zdroj VN před zkratem a nadměrným proudem.

Zapojení více elektronek do paralelního provozu nese ssebou nebezpečí, že při průrazu jedné elektronky dojde ke zničení všech. Diody D1 až D6 slouží k oddělenému připojení stínících mřížek k přepěťové ochraně a k zabránění, aby zvýšené napětí druhých mřížek neohrozilo stabilizovaný zdroj napětí druhých mřížek. Při malém vybuzení elektronek teče proud druhé mřížky opačně (z mřížky do zdroje). V tomto režimu musí být zajištěno, aby se nemohlo napětí druhé mřížky nekontrolovatelně zvyšovat. K tomu slouží paralelní stabilizátor napětí, tvořený sérií výkonových Zenerových diod (ZD1a až ZD1n) a výkonový polem řízený tranzistor VT1. Jakmile překročí napětí druhé mřížky jedné z elektronek Zenerovo napětí série diod, vznikne na odporu R1 úbytek napětí, který otevře výkonový tranzistor. Tranzistor spolu s diodami je schopen zpracovat běžné zvýšení napětí. Při průrazu v elektronce dochází k skokovému zvýšení napětí, které na odporu R3 vyvolá úbytek napětí, které sepne tyristoryTY1 a TY2. Výkonový tyristor TR1 zkratuje napětí druhé mřížky a tyristor TY2 odepne zdroj vysokého napětí. Vypnutím a opětovným zapnutím vypínače vysokého napětí se zesilovač znovu nastartuje.

Ochrana proti proudovému přetížení odvozená od úbytku napětí na odporu R9 zdroje 2 ovládá dvoustupňovou ochranu. Pomalou ochranu reagující na zvýšení anodového proudu o desítky % zajišťuje jazýčkové relé, jehož spínací režim se nastavuje odporem R8 (k bodu I kat se přivede -9 V a vybere se taková hodnota odporu, při které jazýčkové relé právě sepne). Rychlá ochrana reaguje na proud zvýšený o 50%. Tvoří ji optočlen zapojený jako měnič polarity, tranzistor VT2 a tyristory TY1 a TY2.

K tomuto dílu dále patří sériový stabilizátor mřížkového napětí, poskytující 240 V. Je opatřen ochranou proti proudovému přetížení druhých mřížek, kterou zajišťuje tranzistor VT4. Při proudu nad 50 mA tranzistor VT4 omezí napětí na řídící elektrodě výkonového polem řízeného tranzistoru. Stabilizační napětí je určeno napětím řetězce Zenerových diod ZD3a až ZD3n. Na této posici jsou použity diody o ztrátě 1 W.

Proud druhé mřížky elektronek je kontrolován miliampérmetrem, proud jednotlivých elektronek indikují dvoubarevné svítivé diody umístěné na panelu. Diody poskytují velmi přehlednou informaci o stavu jednotlivých elektronek.

Rozpiska součástek

VF zesilovač

C1 10 nF/3 kV (keramika, slída)
C2 2n2/4 kV (keramika, slída)
C3, C4, C5 paralelní kondenzátory doplňující kapacitu anodového ladícího kondenzátoru
C6 alespoň 250 pF/3 kV (vzduchový, robustní výkonová konstrukce)
C7 alespoň 1n5/4 kV (výkonový, keramika)
C8, C9, C10 paralelní kondenzátory doplňující kapacitu anténního ladícího kondenzátoru
C11 alespoň 1000 pF/1 kV (vzduchový)
C12 1 až 10 pF skleněný (vzduchový) trimr
C13 220 pF/100 V keramický
C14 10 nF keramický
C15, C17, C19, C22, C23, C26, C30 průchodkové pájecí, 1 nF/nízké napětí
C31, C21, C25, C29 průchodkové, alespoň 470 pF/400 V
C20, C24, C29 470 pF/500 V keramický
R1 47/2 W metalický
R3 21 ks 1k2/2 W metalické (zapojené paralelně)
R4 3 ks 1k2/2 W metalické (zapojené paralelně)
R5 47/2 W metalický
RP1 odporový trimr 1k
RP2 odporový trimr 22k
M1 mikroampérmetr 50 až 100 µA s nulou uprostřed
Re1, Re2 rychlá výkonová relé (12V verse RP100- použita R-15, Lumel, Polsko )
D1, D2

Zdroj 1

R1 1k5/2 W
R2 2k2
R3 220r
R4 68r
R5 220r drátový s odbočkou
R6 22k
R7 1k8
R8 2k2
P1 1k odporový trimr
P2 4k7 odporový trimr
P3 4k7 odporový trimr
C1, C2 470/15 V elektrolytické kondenzátory
C3 47M/350 V elektrolyt
C4 47M/160 V elektrolyt
D1 LED dioda zelená
VD1, VD2 1A/250 V
VD3 čtveřice 1A/1 kV
VD4 čtveřice 1A/1 kV
VT1 BF457 (nebo ekvivalent- NPN- 100V Uke)
VT2 KSY34
VT3 TIP30D
ZD1 26V/10 W Zenerova dioda
ZD2 12V/10 W Zenerova dioda
ZD3 7V1/1 W Zenerova dioda
Tr1 síťový transformátor, sekundární vinutí: 6 V/6,5 A; 210 V/100 mA; 70 V/50 mA
S1 dvoupolohový síťový vypínač 250 V/10 A

Zdroj 2

C1 10M/15 V elektrolyt
C2 až C8 330M/450 V elektrolytické kondenzátory (7 ks)
R1 150r
R2 1k
R3 100r
R4 10k
R5 100r
R6 1k
R7 15r/25 W
R8 1k
R9 10k
R10 až R16 33k/5 W (resp. dva 68k/2 W paralelně)
R17 vybrat hodnotu podle použitého měřidla (plná výchylka 10 V)
R18 10r/15 W
R19 1k
R20 1k
R21 1k
Relé A, B R-15 12 V (Lumel- Polsko)- nebo ekvivalent
VD1 diodový můstek- 12 ks diod 2 A/2 kV (Křižík D811-25X-12)
D1, D2, D3 1 A/100 V
D4 LED zelená
D5 LED červená
D6 LED žlutá
VT1 BD 137
VT2 KC 507
VT3 BD 137
VT4 KC 507
VT5 BD 137
Turbina vysokotlaká rychloběžná turbína (inkurant)
M1 měřící přístroj (0,1 až 1 mA)

Ochrany

D1,D2,D3 1 A/1 kV
D4,D5,D6 1 A/1 kV
D7,D8,D9 LED dvoubarevné, dvouvývodové
D10 až D16 BA 318 (signálové diody 100mA/50V)
R1 1k
R2 10k trimr
R3 10r
R4 1k
R5 10k
R6 120r
R7 1k8
R8 výběr
R9 1k
R10 820r
R11 10r
R12 150r
TY1 KT 728
TY2 KT 501
VT1, VT5 výkonový FET 1 A/600 V (2SK 539 apod.)
VT2 KC 507
VT3 WK 16414
VT4 KSY 34
ZD1a až ZD1n řetězec diod Uz = 250 V, 10 W
ZD2 10V/1W
ZD3a až ZD3n řetězec diod Uz = 240 V, 1 W
Re A jazýčkové relé 5 V
M1 miliampérmetr 50 mA

Ladění zesilovače

Po připojení přizpůsobené antény se zesilovač přepne do požadovaného pásma, nastaví se oba ladící kondenzátory na předladěné hodnoty, měřící přístroj se zapne do polohy měření Ig2, transceiver se nastaví v daném pásmu na minimální výkon a zapne se do módu "tune". Vysílač se zaklíčuje a budící výkon ve nastaví na přibližně 1 W. Anodový kondenzátor se doladí na maximální výchylku indikátoru zesílení. Budící výkon se postupně zvyšuje. Při buzení 50 W nemá proud stínicích mřížek přesáhnout 30 mA. Při proudu větším než 30 mA se zmenší kapacita anténního kondenzátoru, anodový kondenzátor se doladí na maximální proud stínicích mřížek. Postup se opakuje až do konečného naladění. Pokud neteče po doladění anodového kondenzátoru proud stínicích mřížek, zvětší se kapacita anténního kondenzátoru. Po definitivním naladění se zapíší hodnoty naladění do připravené tabulky. K tomu účelu je vhodné opatřit ladící kondenzátory stupnicemi s vyznačením dílků.

Závěr

Zesilovač dodá plný výkon (přes 1 kW CW) na všech pásmech se stejným budícím výkonem.

Zesilovač je schopen dlouhodobého provozu; po 15 min. provozu s plným vybuzením nedosáhla teplota anodových chladičů 100o C (měřeno křídami indikujícími teplotu, 100o C byla spodní indikační hranice použitých kříd).

Podle reportů sousedících amatérů je použitá ochrana proti přebuzení velmi účinná.

Obsah vyšších harmonických nebyl měřen.

Indikátor zesílení je velmi hodnotným doplňkem přístrojové indikace, neboť poskytuje komplexní údaj o velikosti a průběhu zesílení v závislosti na budícím výkonu. Indikace stavu zesilovače pomocí diod LED umožňuje, aby byla rychle zjištěna příčina závady zesilovače. Trojice dvoubarevných diod indikujících režim a velikost mřížkového proudu elektronek odhalí rozdílné vlastnosti elektronek.

Účinná ochrana stínicích mřížek umožnila použít i takové elektronky, které byly v předchozím zesilovači nepoužitelné pro průrazy způsobené zhoršeným vakuem.

Poznámky:

1 Antiresonanční obvod se používá k zabránění oscilací v pásmech VKV/UKV; tvoří jej krátký 8 až 10 cm pásek stočený do vlásenky, mezi jejímiž konci je zapojen útlumový odpor řádu desítek ohmů.
2 Tvrdé trubičky se před navíjením žíhají a prudce ochladí ve vodě.
3 Vhodný je např. teflon, nebo dielektrické vložky mikrovlnných trub.

Literatura:

  1. Plzák, J.: PA 1 kW s 2x RE025XA; AMA, duben 1997, str.7

  2. ARRL Handbook, 1996

 
< Predchádzajúca   Ďalšia >

Ankety

Ako sa vám páči moja stránka ?
 
Páčia sa Vám rádioamatérské videá natáčané naším tímom ?
 

METEO:


Podmienky šírenia

VHF Aurora:
Status
144 MHz Es in EU:Status
70 MHz Es in EU:Status
50 MHz Es in EU:Status
144 MHz Es in NA:Status

Today's MUF & Es:Status

Zanechajte mi odkaz

ajte mi odkaz

Návštevy môjho webu

počítadlo.abz.cz

© 2017 OM4AJK - stránka amatérskeho rádia OM4AJK - technika, závody, MY QSO
Joomla! is Free Software released under the GNU/GPL License.