Rudolf Barčák, OM6ABB, email :   Táto adresa je chránená pred robotmi nevyžiadanej pošty. Ak ju chcete vidieť, musíte mať povolený JavaScript.

Opis koncového stupňa 1000 wattov s elektrónkou GU 74b, prevedenie 1  

HF PA  BB1000 -GU74b

Blokové schéma na obr.1 slúži na pochopenie celej funkcie a zložitosti konštrukcie prístroja. Je rozdelené do 13 hlavných blokov, ktoré stručne popíšeme. PA je napájaný z jednofázovej siete 230 V do bloku 1, ktorý má za úlohu zabezpečiť zapínaciu sekvenciu PA a tiež istenie. U všetkých prístrojov, ktoré používajú dnes toroidné trafa, je potrebné znížiť zapínací prúd. To možno ošetriť pomocou termistorov, alebo klasicky predradným odporom a oneskoreným preklenutím kontaktom relé. Čas pre zapnutie sa volí asi 2-3 sekundy. Ďalšou úlohou bloku 1 je strážiť nažhavenie elektrónky. Pri keramických elektrónkach, ako je GU74b je zvolená doba nažhavenia na 5 minút. Podrobnosti sú potom na obr.6. Blok 2 obsahuje žhaviace trafo, ktoré zabezpečuje aj napätie pre ovládanie a záporné napätie Ug1. Tu len malá poznámka, že žhavenie GU74b je predpísané v rozmedzí 11,9 až 13,3 V. Volíme hornú hranicu, inak podstatne klesá výstupný výkon. Napätie 13,3 V má byť na pinoch elektrónky pri žhaviacom prúde asi 4 ampéry. Blok 3 má zabezpečovať záporné mriežkové predpätie. Podmienkou je, aby bolo tvrdé a stabilné s možnosťou regulácie v rozsahu 50-80 V. Regulačným prvkom nastavujeme kľudový prúd elektrónky a tým aj pracovnú triedu elektrónky. Blok 4 predstavuje stabilizovaný zdroj napájacieho napätia pre druhú mriežku. V pokoji je druhá mriežka uzemnená a elektrónka je zablokovaná. Pri prevádzke je na druhú mriežku privedené napätie +360 V. Je použité paralelný stabilizátor s prúdovou ochranou nastavenou na 50 mA. Podrobnosti oboch stabilizátorov pre g1 a g2 sú na obr.5. Zapojenie je modifikované podľa známeho konštruktéra G3SEK. [8,9] Blok 5 tvorí zdroj anódového napätia +3 kV. Dnes už veľmi osvedčené zapojenie s delenými usmerňovačmi zapojenými do série nájdeme na obr.4. Výhodou je dostatočná tvrdosť zdroja a napäťové využitie bežných elektrolytov na nízke napätie 450 V. Trafo má sekundárne vinutie rozdelené na 8 samostatných vinutí po 250 V. Blokom 6 začína VF cesta signálu. Na vstupné DPS je malé prepínacie relé, ktoré v pokoji zabezpečuje by-pass lineáru a spojenie priamo s anténou. Je to v podstate nutnosť pre príjem signálu z antény. Blok 6 tvorí jednu DPS s blokom 7, ktorý má za úlohu impedančně prispôsobiť vstup PA. Na vstupnom konektore sa predpokladá impedancia 50 ohmov. Vstupná kapacita elektrónky kmitočtovo ovplyvňuje vzájomné impedančnéprispôsobenie. Zo základu elektroniky vyplýva, že takýto prvok bude mať frekvenčne závislú impedanciu. V praxi sa to prejavuje tak, že vstupné SWR bude mať vysokú hodnotu na vyšších frekvenciách a PA nepôjde vybudiť. Preto obvod v bloku 7 zabezpečí SWR od 1,5 do 30 MHz v rozsahu lepšom ako je 1: 1,2. Blok 8 je najčastejšie diskutovaným predmetom diskusií s možnosťami rôznych riešení. Jeho funkcia spočíva hlavne v transformácii vysokej impedancie na anóde elektrónky na impedanciu záťaže, ktorú tvorí anténa. Ďalšou úlohou je filtrácia harmonických frekvencií. Veľkým problémom však je, že anténa nemá vždy len normovaných 50 ohmov bez jalovej zložky. Preto sa dosť rôznia aj názory na veľkosť otočného kondenzátora C2 a ďalších prvkov. Tento blok bude podrobnejšie opísaný ďalej. V blokoch 9 a 10 na výstupe PA zabezpečuje režim príjem - vysielanie prepínacie relé, ktoré je v pokoji v režime príjem. Jeho kontakty musia zabezpečiť spínanie VF prúdu asi 10 A a izolačne zniesť asi 500 V. K výstupu PA patrí aj meranie VF úrovne na konektore do antény. Je to pomocný ukazovateľ, ale bez tejto informácie nenaladíme správne PA na optimálne podmienky. Blok 11 predstavuje merania a indikáciu prevádzkových stavov. U nášho modelu sme zvolili klasické analógové meracie prístroje a rad led diód. Meriame súčasne anódový prúd, prúd Ig2 a tretím multimetrom volíme Ua/Ig1/RF. Blok 12 patrí ku chladeniu elektrónky a chladeniu zdrojového priestoru. Pre chladenie elektrónky sú použité dve malé axiálne turbínky na 12 V zabudované priamo do domčeku pod elektrónky. Chladenie zdrojovej časti zabezpečuje malý počítačový ventilátor zabudovaný v zadnom paneli prístroja. Detaily sú vidieť na pohľade do interiéru na obr.11-13. Blokové schéma možno rozdeliť na VF časť a pomocné obvody. VF signál postupuje od vstupného konektora po anténny konektor. Takáto cesta je znázornená na obr.2. Hlavným aktérom zosilňovača je elektrónka, označená ako blok 13. Bez všetkých pomocných obvodov je ale PA nefunkčný. Preto majú všetky svoju dôležitú úlohu a musí zabezpečovať spoľahlivo svoju úlohu. 

Blokové VF schéma PA 
 

Je na obr.2. O funkcií by-passu alebo premosteniu PA medzi vstupným konektorom a anténovým konektorom sme už hovorili. Prepojenie bodov A je pomocou koaxiálneho kablíku, pretože obe relátka sú umiestnené v iných častiach PA.Vstupné relé K1 je malé, zvyčajne vákuové rýchle relé. Výstupné relé K2 je v ceste nízkej impedancie a preto budú nároky viac prúdové ako napäťové. Obvykle vystačíme s bežným relátkom dimenzovaným na 16 A DC. Nasleduje 5. obvodový vstupný filter zakončený reálnym odporom 50 ohmov, ktorý musí výkonovo zniesť vstupné budenie 50-60 wattov. Konkrétne zapojenie je na obr.3. Bol použitý odpor v prevedení strip-line na zaťaženie 250 wattov pripevnený na chladiči. Obvody boli optimalizované na spektrálnom analyzátore a prakticky overené pripojením SWR na vstupe, ktorý vykazuje do 30 MHz hodnotu lepšie ako 1,2. Cez tlmivku TL3 je privedené na prvú mriežku záporné napätie Ug1, ktorým nastavujeme pracovný bod elektrónky. Nastavujeme do lineárnej časti prevodovej charakteristiky, kedy elektrónka pracuje v triede AB1. Katóda elektrónky je zapojená na zem cez malý bezindukční odpor 5-10 ohmov a má funkciu ochrany elektrónky. Obvod g2 je veľmi chúlostivým obvodom a často tu končí funkčnosť zosilňovača s tetródou. Po prvé musí byť druhá mriežka dobre vysokofrekvenčne uzemnená kapacitou niekoľko desiatok nanofaradov vo frekvenčnom rozsahu 1-30 MHz. Ďalej musí byť elektróda galvanicky spojená s kostrou cez odpor cca 36 k. Jeho hodnota nie je rozhodujúca, ale pri napätí +360 V im preteká trvalo prúd 10 mA.Tento odpor je ochranný v prípade dynatronového javu u elektrónky. Nie len ale tento odpor, ale celý paralelný stabilizátor musia umožňovať absorbciu energie vychádzajúcej z elektrónky pri prechodnom jave. Osvedčilo sa zapojenie, keď je v kľude elektróda g2 uzemnená pomocou relé K3. Podrobné zapojenie paralelného stabilizátora s ochranami nájdeme na obr.5. Podrobný popis nájdeme v odkaze [8-9]. Anódove napätie zo zdroja + 3 kV je vysokofrekvenčne zablokované keramickým kondenzátorom 4k7/6kV, označeným Cb. Anódová tlumivka má dve sekcie. Pre pásma 1,8-3,5 MHz sú zapojené sekcie TL1-TL2 do série. Pre vyššie pásma je stred tlmivky blokovaný ďalšou kapacitou Cb. Napájanie anódy je cez vysokofrekvenčné stopér naladený na desiatky megahertzov (80-100 MHz). Tvorí ho odpor 100 ohmov a jeden závit slučky.Odvod VF začína väzobným kondenzátorom, ktorý musí zabezpečiť priechod veľkého VF prúdu. Musí zniesť napäťové namáhanie v danom bode, odporúčame na napätie 5 kV a výkon aspoň 10 kVAr (pozri katalóg Draloric). Hodnota pre 1,8 MHz je 2-3 tisícky pF. Nasleduje kompenzačné indukčnosť, dôležitá viac na vyšších pásmach, kde kompenzujeme čiastočne parazitné kapacity na anódovom obvode. Nasleduje Pí článok skladajúci sa z ukazovateľa kapacity C1, indukčnosti L1, L2, L3, premennej kapacity C2 a prepínača s tromi sekciami. Prvá sekcia na pásmach 1,8 a 3,5 MHz pripája paralelné kapacity na C1 a na ďalších pásmach zvyšuje rezonančný kmitočet anódovej tlmivky pripnutia kapacity Cb. Druhá sekcia prepínača prepína odbočky na cievke pre jednotlivé pásma. Tretia sekcia prepínače rozširuje hodnotu ladiaceho kondenzátora C2 na spodných pásmach a od pásma 7 MHz skratuje cievku L3 pri všetkých polohách prepínača pásiem. Konkrétne hodnoty cievok sú uvedené na obr.8, kde sa vrátime ešte ku konštrukčným poznámkam. Z pohľadu na VF blokovú schéma chcem ešte upozorniť, že vstupný obvod a výstupný obvod nesmie "na seba vidieť". Unik VF energie z výstupného obvodu na vstupný obvod môže nastať aj prostredníctvom ovládacích vodičov a nastane prejav kladnej spätnej väzby - miesto zosilňovače máme generátor. Preto musíme konštrukčne zabezpečiť VF tienenie medzi výstupom a vstupom zosilňovača. 

Vstup a výstup PA 
 

Cievka vstupného relé K1 (obr.3) je napojená cez zapínací kontakt anténneho výstupného relé. V praxi je to realizované tak, že výstupné relé má zdvojené kontakty. Riešenie je tiež pomocou dvoch relátok na výstupe paralelne. K cievkam relátok sa zapájajú paralelne diódy a kondenzátory. Medzi pracovný kontakt vstupného relé a pin g1 elektrónky je zapojený Čebyševov päť obvodový filter.Skladá sa z dvoch indukčností L1 a L2 a kapacít C1-C5. Dôležitým prvkom je bezindukční odpor R1 s hodnotou 50 ohmov. Budenie je okolo 50 wattov a preto tento odpor musí zniesť túto výkonovú záťaž. Bol použitý odpor firmy Diconex 50 ohmů/250 W v prevedení stripe-line. Vyzerá ako výkonový tranzistor a musí mať potrebný chladič. DPS tvoria celok s relátkom a filtrom. DPS je umiestnená u pätice elektrónky tak, aby spoj na elektróde g1 bol krátky. Diódy D1 a D2 tvoria usmerňovač pre obvod EBS, ktorý v tomto prototype ešte nebol použitý a je skúšaný v ďalšom vývojovom variante. Napájacie body sú pripojené pomocou slotu v DPS.Anténné relé (obr.3) je realizované rovnako na malé DPS, kde je relé a potrebné obvody na meranie VF úrovne na výstupe. Tlmivka zabezpečuje galvanické spojenie medzi stredom výstupného konektoru a zemou. Je to ochrana proti statike a tiež v prípade poruchy vnútri zdroja na zabránenie výskytu vysokého napätia na anténe. 

Vysokonapäťový zdroj. 
 

Určujúcim prvkom budú elektrolyty 470 mikrofaradov na napätie 450 V. Zvolíme 8 usmerňovačov zapojených do série, ako je nakreslené na obr.4. Jednoduchá matematika hovorí, že máme k dispozícii pripojovacie napätie na elektrolytoch 450 x 8 = 3600 V a celkovú kapacitu 470 / 8 = 58,75 mikrofaradov. Zvolíme striedavé napätie na trafe 250 V. Potom špičkové napätie na ellytoch nedosiahne 400 V a na mostíky môžeme použiť mostíky dimenzované na 400V/3A. Výhodou je istenie každej sekcie poistkou 1,6 A / 250 V, ktorá je bežne na trhu. V zápornej vetve zdroja je malý odpor R15, ktorý tvorí funkciu bočníka pre meranie anódového prúdu. Výstup je vyvedený na konektor K10. Na konektor K9 je vyvedená vzorka anódového napätia z deliča R10-R28. Trimrom R24 nastavíme vhodnú úroveň stabilizovanej ZD D9. Toto napätie slúži na meranie Ua multimetrom. Na konektor K12 je vyvedený logický signál "1" o "prítomnosti Vn", ktorý slúži v ovládacej časti pre blokovanie funkcie PA proti zapnutí pri poruche VN. Na elektrónku nesmie byť pripojené napätie na g2, ak nie je k dispozícii anódové napätie. V takomto prípade preberá druhá mriežka funkciu anódy s deštruktívnymi dôsledkami. Niekedy je tento obvod v amatérskom žargóne nazýva ako "čmuchací" obvod. Absencia tohto obvodu už spôsobila deštrukciu mnohých elektróniek. Dôležitým prvkom vo VN zdroji je vybuchovací odpor R9. Z hľadiska malého úbytku je zvolená hodnota 10 ohmov / 25 W. Tento odpor už viackrát zachránil iné súčiastky, hlavne v období skúšok a pokusov. Výstup vysokého napätia musí byť zablokovaný proti prenikaniu VF. Túto funkciu zabezpečuje kondenzátor CB s hodnotou 1,5-4k7 / 6,3 kV. Napätie naprázdno je cca 3000 V. Pri funkcii PTT, keď tečie kľudový prúd elektrónkou 250 mA, poklesne Ua na hodnotu 2800 V. Pri budení na anódový prúd 600 mA je napätie 2500 V. Pokles napätia 300 V u jednofázového usmernenia je výborná hodnota, je to menej ako 10%. Polovičného poklesu dosiahneme len u trojfázových usmerňovačov. 

Napájanie elektród g1 a g2
 

Prvá mriežka vyžaduje regulované záporné napätie v rozsahu 40-80 V. Pri 70 V na g1 zvyčajne nepreteká žiaden anódový prúd pri Ua = 2800 V a Ug2 = 360 V. U niektorých strmších elektróniek pri 60 V už preteká 100 mA anódového prúdu. Na obr.5 je nakreslený stabilizátor napätia Ug1, kde je použitý regulačný prvok IO1 - TL 431. Veľkosť napätia sa nastavuje trimrom P3. Na DPS treba situovať trimer tak, aby bol pri nastavovaní prístupný. Na vstupný konektor sa privádza 80 V AC z trafa. Meranie Ig1 je pomocou bočníka R32.Stabilizátor pre Ug2 je trochu zložitejší. Je to paralelný stabilizátor s tranzistorom Q1-IRF 840. Ten je riadený OZ-LM748P, ktorý je napájaný referenčným napätím zo stabilizátora 12 V a vzorkou napätia z Ug2, nastaviteľný trimrom P1. Stabilizované napätie je vedené cez usmerňovací mostík B1 a kontakty relé K1 na pin g2 elektródy elektrónky. Mostík B1 je zapojený v ceste signálu tak, aby prechádzal prúd snímacím odporom R1 a jeho úbytok obmedzený odsečkou napätím diódy D14 je privedený cez oddeľovací optočlen OK1 na trimer P2, ktorým sa nastaví prah pôsobenia ochrany maximálneho prúdu Ig2 na 50 mA. Zopnutím tyristorov T1 sa zruší funkcia zapnutia PA, rozsvieti sa ledka Faul a PA sa musia znova resetovať. 

Ovládanie PA 
 

Princíp filozofie ovládania PA možno pochopiť z obr.6. Sieťovým vypínačom privedieme napätie na trafo TR2 pre žhavenie, ovládacie napätie a napätie Ug1. Na obr.7 sú zakreslené mostíky +12 V a +24 V. Napätie +24 V z konektora K8 na obr.7 je privedené na konektor SV4, pin 1 na obr.5, kde uvedie do funkcie časovač osadený LM555 pre žhavenie nastavený na cca 5 minút. Po tomto nažhavení zhasne žltá ledka Warmut a zopne relé K2/HV na obr.7, ktoré zapoja trafo TR1 cez odpor 33 ohmov k sieti. Tento odpor má znížiť zapínací prúd toroidného trafa. Odpor sa premostí kontaktom relé K1/CR a časovačom Q1 na obr.7 nastaveným na 3 sekundy.Zapnutie PA do prevádzkového stavu sa vykonáva pomocou funkcie PTT. Na prednom paneli PA je tlačidlo pre prípadný test a ladenie z miesta. Na zadnom paneli je konektor pre pripojenie šlapky, alebo prepojenie s TRX. Prepínač na paneli OPR / STBY určuje, či bude PA vo funkcii pri zmáčknutí PTT alebo kľúča, alebo len pripravený na prevádzku. Pre ovládanie je použitý tranzistor Q2 na obr.7. Kontakty PTT aktivujú Q2 a relé K3 a K4 spôsobí funkčnosť vstupného a anténného relé a tiež relé pre zopnutie napätia Ug2. Tento stav signalizuje červená ledka na prednom paneli TRM. 

Pí článok PA s GU74b 
 

Z obvodového hľadiska pomerne jednoduché zapojenie. Z hľadiska realizácie problematické miesto. Prvou podmienkou je optimalizácia návrhu. Existuje dostatok SW prostriedku, kedy je možné optimalizovať návrh PA. [14] Každá optimalizácia je len návrhom, pretože sa dosadzuje veľa parametrov a veličín, ktoré len odhadujeme. Napriek tomu je toto modelovanie veľmi užitočné. Tento opis nechce nahrádzať teóriu okolo PA. To nájdeme na inom mieste, napríklad [6,7,14].Impedanciu v mieste pripojenia anódy elektrónky možno spočítať. Predpokladajme, že bude 1800-2000 ohmov. Táto impedancia sa musí transformovať na 50 ohmov.Transformačný pomer je dosť vysoký 1:40. K tomu slúži zapojenie Pí článku. Pí článok začína anódovou tlmivkou, ktorá musí mať na danom frekvencii vyššiu impedanciu ako je vstupná impedancia Pí článku. Ďalej nesmie mať sériovú rezonanciu v blízkosti pracovného kmitočtu. Pre vyššiu pásma možno dosiahnuť, aby seriová rezonancie tlmivky bola nad 35 MHz. Problém ale nastane pri frekvencii 1,8 a niekedy aj 3,5 MHz, keď pre tieto frekvencie je nízka impedancia a veľká časť výkonu tečie tlmivkou a kondenzátorom C9, miesto smerom k anténnému konektoru. Preto je anodová tlmivka delená tak, aby pre nízke frekvencie mala indukčnosť asi 100 mikroHenry a pre vyššie pásma len 50 mikroHenry. Navrhnutá a zapojená tlmivka v obvode rezonuje s jednou sekcii na 44 MHz a s dvoma sekciami na 24 MHz. Prevádzkovo sa toto riešenie osvedčilo. Určené ale jeden spínací kontakt na přepínači pásiem. Ďalším obvodom je stopér pre vyššie frekvencie. 100 ohmový odpor sa slučkou rezonuje na frekvencii okolo 80 MHz. Zabraňuje tak kmitaniu v pásme VKV. Väzobný kondenzátor CV oddeľuje VN od Pí článku a zároveň prenáša VF výkon smerom k anténe. Kapacita by nemala byť nižšia ako 3K3 a napäťové namáhanie min.1, 5 x Ua. Osvedčil sa typ PS 40 na 5 kV od firmy Draloric s priemerom 44 mm x 12 mm. Nasleduje LK, kompenzačná indukčnosť, uplatňujúca sa hlavne na vyšších pásmach, kde kompenzujeme konštrukčnú kapacitu okolo anódy.Kondenzátor C1 má konečnú kapacitu 300 pF a počiatočnú kapacitu 12 pF. Pre pásmo 160 m je potrebná prídavná kapacita 220 pF. V podstate možno použiť každý typ kondenzátora s medzerou medzi plechmi minimálne 2,5 mm a dobrými zberači rotora. Podľa schémy zapojenia nasledujú cievky L1, L2 a L3 zapojené v sérii až po anténné relé. Prepínač má tri sekcie. Prvá sekcia v polohe 1,8 a 3,5 MHz pripája k C1 paralelné kapacity. V ďalších polohách prepínača zapája C6 na zem. Tak vysokofrekvenčne uzemňuje stred tlmiviek. Druhá sekcia prepínačá prepína odbočky cievok pre jednotlivé pásma. Tretia sekcia pripína v polohe 1,8 a 3,5 MHz paralelné kapacity na C2. To v prípade použitia C2 s hodnotou 500 pF. Táto hodnota bola zámerne volená pre lepšiu reprodukovateľnosť, pretože otočné kondenzátory napríklad 3x500 pF sa v predaji už neobjavujú. Ďalšie polohy prepínača tretej sekcie skratujú cievku v Pí článku pre 160 m.Jej indukčnosť je relatívne veľká - 11 mikrohenry a vždy sa stačí do takejto zle zkratované cievky naindukovať napätie, ktoré spôsobí preskok na prepínači alebo medzi závitmi cievky. Prepínač pásiem je upravený a zložený z niekoľkých prepínačov používaných vo vysielači Třinec. Sú to tie menšie prepínače, ktoré možno vidieť na obrázku s pohľadom do interiéru VF časti. Výhodou sú skrutkované segmenty statorov skrutky M2 a rotory idú rozobrať a nastaviť polohy. Podobný prepínač je aj na trhu, ale jeho cena je viac ako 200 eur.Kondenzátor C2 môže mať hodnotu 500-2500 pF. Napätie na C2 je okolo 300-500 V a preto aj medzera 0,5 mm bude dostatočná. Na obr.8 sú dôležité údaje pre realizáciu anódovej tlmivky a tiež pre všetky ďalšie cievky. Cievka L1 je z medenej rúrky s priemerom 5 mm, ktorú kúpime v každej Ferone. Pred stáčaním na trnu trúbku vyleštíme a ešte lepšie postriebrime. Cievka má 10 závitov. Cievka je samonosná a jedným koncom pripevnená na C1 a druhým k isolátoru. Cievka L2 je na formelu z teflónu alebo keramiky s priemerom 50 mm a má celkom 16 závitov navinutých vodičom o priemere 1,5 mm. Cievka na 160 m je zhotovená na prstencovom jadre T-225-2 červenej farby a má 28 závitov a indukčnosť 11 mikrohenry. Umiestnenie cievok je zrejmé z foto interiéru. 

Predný panel PA BB1000 
 

Má umožniť v prvom rade dobré (jednoduché) ovládanie pre obsluhu a v druhom rade poskytnúť informácie o prevádzke. A v poslednom rade má byť aj pekný. Prvý prototyp na Obr.9 mal biely panel s čiernymi popisy. Ovládacie prvky pre C1, C2 a prepínač s označenými polohami jednotlivých pásiem a dieliky pre ladiace tabuľky.Ovládacie prvky umožňovali zapnutie PA s tým, že vysoké napätie sa zapínalo manuálne vypínačom na paneli. To je vždy náročnejšie na obsluhu. Rozmer skrine 440x200x350 mm umožňuje dobrú montáž všetkých komponentov. PA BB1000, model 2 na obr.10 má iné konštrukčné a montážne prevedenie. Panel je čierny a nápisy biele. Meracie prístroje z GM sú za panelom a upravili sa aj ovládacie prvky.Sieťový vypínač má polohu aretovanú On a OFF. Prepínač OPR a STBY sa uplatní v prípade, keď potrebujeme mať PA len pripravený na prevádzku. Prepínač CW a SSB znižuje anódové napätie o jednu sekciu na trafu. Potom je anódove napätie ua0 len 2700 V. Je to užitočné hlavne pre prevádzku RTTY aj CW contesty. Nehrozí tak nebezpečenstvo, že PA v zápale boja "upečieme", ak nie je naozaj dimenzovaný na prevádzku CCS. Tlačidlo PTT oceníme pri ladení PA a nahrádza v podstate šlapku pre ovládanie. Tlačidlo Reset je pre prípad, že prekročíme dovolenú hodnotu prúdu Ig2 nad 50 mA. Potom svieti červená kontrolka FAUL. Kontrolka WAIT je žltá a keď zhasne, tak napovedá, že je PA nažhavený. Kontrolky OPR a STBY len zdôrazňujú polohu prepínača a zvolenej funkcie. Kontrolka TRM je červená a hlási, že došlo k zakľúčovaniu PA pomocou PTT. Prepínač multimetra slúži na meranie prúdu prvej mriežky Ig1, anódového napätia Ua a RF napätia na anténovom konektora. V tejto polohe je multimeter pri prevádzke. Merací prístroj na meranie prúdu Ig2 má posunutú nulu trochu doprava úmyselne, pretože prúd Ig2 má niekedy zápornú hodnotu.Je ciachovaný do 40 mA. Meranie anódového prúdu je ciachované do 800 mA. Ovládacie gombíky TUNE a LOAD majú značku a pevnú stupnici na paneli. Je to relatívna stupnica dôležitá pre ladiacu tabuľku 1, ktorá je meracím protokolom hotového PA BB 1000. Prepínač pásiem má rovnaký ovládací prvok s vyznačenými polohami pásom. Meracie prístroje možno nahradiť radom liadok, podobne ako je u nových PA Alpha a ďalších. Táto vývojová rada je pripravená pre model III, ktorý je momentálne v testovacom závode. 

Interiér VF časti 
 

Pre konštruktéra sú to vždy cenné obrázky. Pozrieme sa mu pod sukne .... A tak na obr.11 vľavo vidíme box elektrónky na ktorom je usadená pätica s kolmo umiestnenou elektrónkou. Tá je schovaná "komínkom" z keramiky a ešte výfukovým komínom. Za boxom sú dve malé axiálne turbínky z GM na 12 V. Vedľa boxu stojí anodová tlmivka a vedľa nej cievka Pí článku L1. Cievka L2 je na korpuse a pripevnená na predný mezipanel. Cievku L3 vidíme na toroide v zákryte cievky L2.Ladiace kondenzátory sú nad sebou, dole je C2. Medzi cievkami je prepínač s prídavnými kapacitami. Na obr.13 je lepšie vidieť kompenzačnú cievku LK a väzobný kondenzátor. Elektrónka so svojimi typickými rebrami je vidieť ukrytú v komínku. Dajú sa tu jasnejšie rozoznať obrysy turbiniek. 

Interiér sieťovej časti 
 

Sieťovú časť sme už mohli prezrieť na obr.13. Dominantu tvoria elektrolyty na DPS VN zdroje. Bližšie k meračomsú umiestnené DPS zdrojov pre g2 a g1 a pod ňou je DPS zdrojov 12 a 24 V a ovládanie. Na obr.12 je bočný pohľad, kde je zreteľné veľké VN trafo a nad ním DPS pre VN. Na zadnom paneli skrine je umiestnený malý PC ventilátor na chladenie zdrojového priestoru. V ľavej časti je naspodu druhé trafo pre žhavenie, ďalšie napätie a nad trafom sú DPS zdrojov a ovládanie. 

Konštrukčné poznámky k stavbe HF Linear 1000 W 
 

Začneme mechanikou skrine. Mechanické usporiadanie koncového stupňa a rozloženie súčiastok je vidieť z fotografií na obr.10 až 13. Hlavný diel pre montáž všetkých komponentov je vyrobený z hliníkového plechu o hrúbke 2 mm ohnutého do tvaru U. Predný a zadný panel a aj spodný panel hlavného dielu má ohnuté hrany 10 mm pre možnosť pripevnenia vrchného krytu ohnutého aj do písmena U. Medzi zdrojovou a VF časťou je perforovaná prepážka, ktorá oba priestory oddeľuje a celú skriňu značne spevňuje. Predný panel je pripevnený distančnými podložkami k hlavnému dielu skrine. Kryt prístroja je tiež perforovaný. Nápisy na prednom paneli sú zhotovené pomocou fólie. Komponentom mechaniky je tiež vzduchotesný subpanel pre elektronku a turbínky. Vzduch je vháňaný pod päticou elektrónky a pretlak pretlačí prúdiaci vzduch elektrónky a ďalej je vedený výfukovým komínom až k perforácii v hornom kryte. Ten je čiastočne vidieť na obr.11. Je ohnutý z hliníkového plechu. Celá skriňa je uzavretá a pomocným ventilátorom sa nasáva vzduch do priestoru zdroja tak, aby boli chladené trafa a mnohé výkonové súčiastky. Ventilátor upevníme na silentbloky pre zníženie hlučnosti. Vstup pre ventilátor chránime mriežkou. Prototyp I na Obr.9 mal iné riešenie. Predný a zadný panel bol spojený kovovými hranolami 8x8 mm na ktorých ležal spodný panel. Takisto oddělovací plech medzi zdrojovou a VF časťou bol priskrutkovaný na trámcoch. Meracie prístroje boli klasicky zapustené do predného panelu. Riešenie mechaniky prototypu 1 možno realizovať "na kolene". Mechanika prototypu 2 bola zverená odborníkom a skriňa vyrobená profesionálne na NC stroji. Vyžaduje to presné výkresy a premýšľanie, ale na druhej strane to uľahčí veľa práce a hlavne je prístroj reprodukovateľný. Stojí to síce nejakú stovku EUR, ale vyzerá to profesionálne. To sa overilo na niekoľkých kusoch prototypu 2 a pripravenej stavebnice. Stavebnica obsahuje podrobnú výrobnú dokumentáciu a taktiež Sprievodca stavbou PA a ďalej množinu všetkých dosiek plošných spojov. Z priloženej špecifikácie možno objednať ďalšie komponenty podľa dohody. Osadené dosky plošných spojov možno zabezpečiť za podmienky, že sa zíde viac záujemcov. To isté platí pre zabezpečenie výroby transformátorov, mechaniky, ladiacich kondenzátorov, pätíc pre elektrónky a elektróniek. Veľa konštruktérov ale uplatňuje šuflíkové zásoby, alebo pre nich bude tento opis len inšpiráciou pri stavbe iného koncového stupňa. Preto sa stručne zmienim o určitých zásadách. 

Ladiace kondenzátory. 
 

Zaujíma nás vzduchová medzera a na aké napätie asi môžeme kondenzátor použiť.Platí pre vzduchové dielektrikum, že medzera 1 mm je na napätie 3 kV a medzera 2,5 mm je pre 4 kV. Skúsme na horizontálnej osi naniesť stupnicu po 10 mm a označíme ku každej desiatke medzeru v mm a na vertikálnej osi zase napätie v kV po 10 mm. Potom 1 mm bude zodpovedať bod pre 3 kV a 2,5 mm zase bod pre 4 kV.Dostaneme tak grafickú závislosť medzi vzduchovou medzerou a napätím bez zložitých výpočtov. Len pre kontrolu, medzere 3,8 mm bude zodpovedať napätie 5 kV. Viac nájdeme v [4]. Ďalším parametrom bude počiatočná a konečná kapacita.Počiatočnú kapacitu potrebujeme čo najmenšiu, ale reálna bude okolo 10 pF. Veľmi dobré kondenzátory so špeciálnou úpravou majú až 6 pF. Konečná kapacita je zároveň otázkou veľkosti kondenzátora. Buď musia mať dosky veľkú plochu, alebo je kondenzátor moc dlhý. Výhodou sú delené kondenzátory, ktoré používame v modeli III, kde je už riešenie aj s Pí-článkom. Veľkou výhodou delených kondenzátora je pohodlnejšie ladenie, pretože zmena kapacity umožňuje viac stupňov uhlového natočenia rotora. Jednoducho nie je ladenie tak ostré. Ďalším parametrom ladiaceho kondenzátora je vykonanie rotorových zberacích krúžkov.Dobré kondenzátory majú dva zberače na každej strane rotora. Prechodový odpor je z fyzikálneho hľadiska vždy daný plochou a tlakom. Obidva parametre majú svoje limity. Pri veľkom tlaku kondenzátorom neotočím a tak povedané inak, otočný kondenzátor pre PA musí mať dobré zberacie krúžky, ktorými prejde veľký okružný prúd v Pí článku. Skúsme napríklad na vývod rotora a na rotorový plech pripojiť 20-30 A DC prúdu a nechajte ho pretekať cca 10 minút a potom zmerajte teplotu rotorového stierače. Skúšal som niekoľko kondenzátora pripojením do zaťaženia 50 ohmov a napájané z PA 2 kW. Veľa takýchto rotorov vyhorelo. Kondenzátor má umožňovať pripojenie v štyroch miestach statora. Stator má mať svoj prívod aj odvod. Je dobré používať izolačné ladiace ovládácie prvky. Ešte lepšie je vložiť izolačné vložky medzi hriadeľ ladiaceho kondenzátora a ovládací prvok. V našom prípade modelu II je potrebné mať väčšie otvory v prechode pomocným predným panelom. Hriadeľ sa nesmie už dotýkať kostry, pretože aj malá medzera medzi hriadeľom a kostrou spôsobuje preskoky pri výkone nad 600 wattov. Odporúčam preštudovať články v [2,3]. U kondenzátora C2 nie sú už také prísne nároky na vzduchovú medzeru, ale na zbierace ústrojenstva sú nároky rovnaké. Preto nevyhovie každý rozhlasový typ kondenzátora. Staršie kondenzátory musíme vyčistiť a preveriť, či pri otáčaní nedôjde ku skratu statora a rotora. Všetko vyššie uvedené rozprávanie je zbytočné, ak použijeme profesionálne vyrobené otočné kondenzátory podobného prevedenia ako je v PA Alpin, Alpha, Atom a ďalších. Preto do stavebníc navrhujeme len tieto typy kondenzátorov. 

Prepínač pásiem
 

Pre PA 1000 wattov nemožno už použitý takzvaný rozhlasový typ prepínača.Kontakty neprenesú požadovaný výkon a ak spojíme aj kontakty paralelne, tak izolačná medzera je tak malá, že zvyčajne skoro taký prepínač úplne vyhorí. Ďalej je to aj určité špecifiká funkcie, kedy potrebujeme skratovať nepoužívanie cievky v Pí článku. Takéto prepínače vyrába niekoľko firiem, ale cena je 200-300 eur. Sú izolačne na 13 kV a prúd 30 ampér. Pokúsili sme sa takéto prepínače vyrobiť. Volili sme cestu úpravy prepínača z Třinca. Prepínač z anténneho dielu je príliš veľký aj keď vhodný. Má izolačnú schopnosť 20 kV a prúd 50 ampér. Vysielač z Třinca obsahuje ale aj menší prepínač označený QK 53323. Má dva segmenty s tromi statormi a rotormi. Ale to najdôležitejšie spočíva v skrutkovacom systéme - každý segment statora je pripevnený skrutkou M2 ku keramickej doske statora. Rotorová hriadeľ je keramická. Ideálne pre použitie. Jeho úprava je už opísaná v [10]. Prepínač znesie izolačnú skúšku do 16 kV a prúd 35 ampér. Prepínač z anténneho dielu Třinca má len jeden segment a má označenie QK53326. Je to dobrý zdroj dielov pre zloženie dobrého prepínača do nášho PA. Zložený prepínač je zreteľný na obr.11. 

Indukčnosti v Pí článku, 
 

mali svoj vývoj. V prvej verzii bola cievka L1 prevedená z Cu postriebrenej pásoviny 5x2 mm. V modeli II bola prevedená z Cu postriebrenej rúrky s priemerom 5 mm, natočenej na priemere 40 mm a dĺžkou 80 mm. Medzery asi 2,5 mm, celkom 10 závitov. Prevedenie je na obr.11 a 13. Odvody k prepínaču pásiem sú uskutočnené pomocou pásky 5x0, 6 CuAg. Cievka L2 je na korpuse z keramiky alebo z teflónu s priemerom 50 mm a má 16 závitov vodičom 1,5 mm CuAg, indukčnosť 16,5 mikrohenry. Cievka L3 je len pre 160 m je realizovaná na toroide T-225 / 2 zakúpeného v GESe. 28 závitov vodičom 1,5 mm s dĺžkou 2 m dobrú izoláciu dáva indukčnosť 11 mikrohenry. 

Pí článok v PA, 
 

je montážne vyrobený na "Pětník". To znamená čo najkratšie spoje. Ďalej všetky prepojky musia byť vykonané remienkom aspoň 5x0, 6 mm. Uzemňovacie body sú tiež prepojené remienkom. Samostatné uzemnenie len na kostru je z vysokofrekvenčného hľadiska neprípustné. Prejaví sa to pri vyšších výkonoch.Medené pásky zakúpime v predajniach s elektromateriálom ako uzemňujúce pásky, ktoré sú široké 15 mm a silné 0,4-0,6 mm o dĺžke 50 cm. Tieto pásky prestrihneme na polovicu a postriebrime. Osvedčilo sa celý Pí článok zmontovať na pomocný panel a premerať. Odporúčam sa pozrieť ako to robili iní, na príklad OK1AMF [13]. K tomu nám stačí SWR meter a transceiver ak nemáme vhodný anténny analyzátor ako je MFJ 258, AA200 a podobne. Meranie je jednoduché a je popísané v [5,12]. Na strane anódy pripojíme metalizovaný odpor 2K2 a na strane antény SWR mostík a transceiver na ktorom nastavíme malý Pout cca 10 wattov. Pí článok ladíme tak, aby bolo SWR blízke 1,0. Ak sú hodnoty SWR okolo hodnoty 1,2 tak pokračujeme v úprave Pí článku. Je dobré pozrieť sa do staršieho "Tatranského" zborníka 1986 [12].Hodnota na strane anténneho konektora musia byť úplne reálna, to je 50 ohmov bez jaloviny. Prípustná hodnota je max JX = 5. Analyzátorom spektra je to pohodlné a pomocou SWR je to tiež možné a reálne. Veľmi praktické je pomocou MFJ 258 a ešte praktickejšie pomocou AA200. Po namontovaní do skrine a do reálnej podoby vykonávame merania znovu, ale korekcie sú už menšieho rozsahu a navyše získame už skúsenosť v ladení. Ešte poznámky konštrukčného charakteru okolo Pí článku. Často sa stáva, že PA už dobre funguje až do okamihu zakrytia. Kryt môže rozladit obvody cievok, ak je medzera malá. Aj umiestnenie kondenzátora C1 blízko kostry zvyšuje vstupnú kapacitu. Prepojenia všetkých VF obvodov musia byť dobre dimenzovaným vodičom. Napríklad v prototype I som mal prepojený prepínač a ladiaci kondenzátor v Pí článku C2 len provizórnym vodičom o priemere 1 mm.Problém bol s výkonom nad 600 wattov už na 21 MHz. Výmenou za Cu pásik o rozmeroch 5x0, 6 mm problém zmizol. Pri usporiadaní Pí článku podľa obrázku 8 a s použitím daných indukčností zvyčajne nebude problém pri uvádzaní do prevádzky. Budem ešte citovať slová Jozefa Langa, OM3GI v [11]. "Pri konštrukcii PA je lepšie použiť kondenzátory vyrobené na mieru, ako sa trápiť s využitím šuflikových zásob. Kvalitné súčiastky v Pí článku rozhodujú o efektívnosti a spoľahlivosti PA ". 

Napájacie zdroje, 
 

začíname návrhom základných napätí, ktoré potrebujeme na rovnakosmernej strane.Tu je potrebné si uvedomiť, že usmerňovač bez ellytov má na výstupe DC napätie vynásobené hodnotou 0,9 x AC. Keď zapojíme elektrollyt, dostaneme špičkové DC napätie 1,4 x AC. Ale to len v prípade, že nie je usmerňovač zaťažený. Pri zaťažení klesne hodnota na približne 1,2 x AC. Príklad 1. Na trafe nameriame napätie 2142 VAC, na elektrolytoch naprázdno nameriame 3000 V. Pri zaťažení prúdom 600 mA nameriame len 2700 VDC. To je normálny stav daný fyzikálnymi zákonmi elektrotechniky. Príklad 2. Zapojíme 8 ellytov do série na napätie 450 V. Na ellytech bude možnosť pripojiť napätie 8 x 450 = 3600 VDC. Ak podelíme túto hodnotu špičkovým napätím 1,4 dostaneme 2570 V na trafe. Tu máme hranicu na aké napätie AC zvoliť vinutie trafa. Volíme s rezervou 15-20% napätie 2000 až 2200 V AC pri napätí siete 235 V. Môžeme ale použiť zapojenie na obr.4 a dostaneme napätie na trafe 2000 / 8 = 250 V AC. Je veľký rozdiel, či je na výstupe zdroja zapojené len 50 mikrofaradov, alebo 470 mikrofaradov. Nevýhodou všetkých VN usmerňovačov s vysokým AC napätím je malá celková kapacita ellytov a tým aj menšia tvrdosť VN zdroja. Preto volíme radšej delené zdroje s viacerými vinutiami a tak plnšie využívame kapacity elektrolytov. Ak je napätie ellytov 450 V a zvolíme pre bezpečnosť len 400 V, potom máme obrovskú napäťovú rezervu. Volíme napätie trafa 250 V AC x 1,4 bude 350 V DC na ellyte. To je dostatočná rezerva. Takisto použitie usměrňovacích blokov 1-3 A je úplne bežne dostupné. Z uvedených poznámok vyplýva, že málokedy nájdeme vhodné trafo vo svojich zásobách. Môžem potvrdiť z vlastnej praxe, že som dlho pracoval s trafami, ktoré boli k dispozícii. A tak sa stalo, že som pre PA s GU74b použil trafo, ktoré na strane DC dávalo pri zaťažení len 1900 V. S takým napätím na anóde nikdy nemôžeme dostať Pout "One Kw". Bude to len 500 a 600 W a čudujeme sa, prečo mnohým to funguje inak. Nebola dostatočná optimalizácie návrhu. GU 74b - 4CX800 je dobrá elektrónka, ale potrebuje na anóde asi 2500 V a na druhej mriežke 350 V. Potom možno dostávať Pout 1000 wattov. Nakoniec aj PA v Acom av Alpha prevádzkujú túto elektronku pri týchto napätiach. Výkon transformátora spočítajte z celkových odberov a efektívnosti. Vn trafo je dimenzované na 600 mA trvalého prúdu. O stabilizovaných zdrojoch bolo veľa publikované. Pre tetródy sa veľmi osvedčilo zapojenie paralelného stabilizátora od autora Iana White, G3SEK, ktorý ho publikoval v QEX 10/97 [9] a následne na svojich stránkach. Toto zapojenie obehlo snaď celý svet a nájdeme ho na mnohých weboch. Tiež ho opísal Petr Novák, OK1WPN v popise PA s tetroda v RA 2 / 07 [8]. Toto zapojenie som úspešne používal v posledných desiatich rokoch pri úpravách PA z R 140 a pri aplikácií PA s elektrónkou GU74, GU84, GU78 a tiež SRS 457 a GU81. 

Schémy zapojenia 
 

VSTUP GU 74
OBVOD G2
 PI-ČLÁNOK PA1
OVLÁDANIE PA1 ČASŤ1
OVLÁDANIE PA1 ČASŤ2
REGULÁTOR G2 G1 PA1
VN ZDROJ PA1
VSTUP A VÝSTUP PA1
BLOK. VF SCHÉMA PA1

Dosky plošných spojov

REGULÁTOR G2 G1 TOP
REGULÁTOR G2 G1 BOT
REGULÁTOR G2 G1 OSADZOVÁK
REGULÁTOR G2 G1 TOP+BOT
VN ZDROJ
VN ZDROJ PLOŠNÝ SPOJ
OVLÁDANIE PA
OVLÁDANIE BOT
 

Obrázky

Obr. 1
Obr. 2
Obr. 3
Obr. 4
Obr. 5
Obr. 6
Obr.7
Obr. 8
Obr.9
Obr.10
Obr.11
Obr.12