Výkonný zosilnovač pre 2m s výkonom 500 W s GI46 (czech)
Výkonový zesilovač pro 144 MHz o výkonu 500W s GI46b
Bc. Tomá Kavalír OK1GTH ( kavalir.t@seznam.cz , http://ok1gth.nagano.cz )
Uvedený zesilovač vznikl u nás v radioklubu OK1OUE v Plzni a je alternativním
řeením k profesionálním výrobkům, určeným pro radioamatéry, které a na pár
výjimek bývají finančně nedostupné. Celá konstrukce je popsána poměrně podrobně,
aby stavbu zvládli i méně zkuení konstruktéři. Principiální schéma bylo odvozeno od
známého konstruktéra YU1AW [1], kde tento autor zařadil vtipně tuto konstrukci pro
Lazy builders neboli po česku pro líné stavitele . Řeení zdroje záporného předpětí
bylo pro dobrou zkuenost pouito od autora OM3LU a bylo publikováno v R 3/00.
Jako zesilovací prvek byla pouita keramická trioda GI46b, která je v současné době
jetě občas sehnatelná za rozumnou cenu na různých radioamatérských burzách. Tato
elektronka je podobná známé triodě GI7Bt, akorát poskytuje o cca 200W větí výkon.
Toto konstrukční řeení lze po drobných úpravách pouít i pro tuto elektronku, jen
musíme počítat s mením výstupním výkonem cca 300W.
Vzhledem k výstupnímu výkonu cca 500W PEP na 50 W zátěi je tento zesilovač vhodný
konstruovat jako kompaktní, tzn. včetně anodového zdroje s vhodně dimenzovaným sítovým
transformátorem v jedné krabici ( v mém případě o rozměrech 385x360x230 mm ).
Dosahovaný výkon je kompromisem, který nezruinuje vai peněenku a je jetě snadno
realizovatelný i v domácích podmínkách. Také se zde a na pár výjimek nemusejí pouívat
velmi speciální materiály a součásti, které pro výkony řádově KW jsou ji podmínkou nikoliv
pouze postačující . Dalí navyování výkonu, aby mělo nějaký reálnějí smysl, by
představovalo zvýení výkonu o cca 6 dB , a to bychom se ji dostali na hranici 2000W.
Takovýto zesilovač je v amatérských podmínkách sice stále jetě realizovatelný ( třeba 2x
GS35 ), ale finanční náklady na zhotovení ji dosahují závratných výek. Uplatnění nacházejí
téměř výhradně jen u pičkových soutěních stanic, kde se ale zároveň kombinují
s mnohaprkovými anténními systémy navíc natočenými do různých směrů (multibeaming ).
Dalím nezanedbatelným úkolem ji bývá potřeba dodatečného budiče, který je schopen
dodat bez limitace a výrazných intermodulačních produktů cca stovky wattů. Vdy takovýto
budící zesilovač provozujeme do oblasti jedno dB úrovně komprese, kterou je vhodné si
změřit. Pozor tedy hlavně na tranzistorové koncové stupně napájené 12V, a platí to i pro
100W transceivery! Hrubým prohřekem také často bývá patné vstupní PSV následného
koncového stupně, které musí být pro celou oblast budících výkonů mení ne 1,5. Pro běné
smrtelníky je proto snadnějí jít cestou stohování antén, kdy ji pouhým zdvojením dvou
antén při zanedbání ztrát ve slučovači a za podmínky dobrého sfázování antén lze získat
dvojnásobný efektivně vyzářený výkon ERP
Zapojení tohoto koncového stupně je řeeno klasicky pro triody, tzn, zapojení s uzemnenou
mříkou a buzení do katody. Výhodou tohoto zapojení je snadná realizovatelnost bez větích
nároků na neutralizaci a předevím dobrá stabilita takovéhoto koncového stupně. Nevýhodou
je mení výkonový zisk a s tím související potřeba vyích budících výkonů. Toto řeení se
často pouívá i u výkonových koncových stupňů pro KV, kde se pouívá zapojení tetrod a
pentod takzvaně jako falená trioda, kdy se elektricky spojují jednotlivé mříky.Toto
kompromisní řeení je ale realizovatelné pouze u některých, a to předevím u málo strmých
elektronek ( GU50, GU81, SRS457, RE400 ) Výstupní anodový obvod je u tohoto
zesilovače realizován cívkou a řeen jako půlvlnný. Toto konstrukční řeení umoňuje
podstatné zjednoduení celé konstrukce bez znatelného omezení dosaitelných parametrů.
Dalím hojně vyuívaným typem výstupního anodového obvodu je tzv. stripline. Podstatným
omezením je speciální konstrukční řeení, které je po mechanické stránce velmi náročné a
jistě se neobejdeme bez dobrého soustruníka a obchodu s teflonovými výrobky . Takté
vlastní uvádění do provozu bývá obecně náročnějí a mohou se objevit těko řeitelné
problémy se vznikající korónou neboli samostatný doutnavý výboj. Tato koróna navíc můe
být stejnosměrná nebo vysokofrekvenční a je dalím častým zdrojem ruení, který takovýto
koncový stupeň můe produkovat. Jistě tak okolním radioamatérům ve velkých závodech
neuděláte radost . Nezanedbatelné můe být i výrazné sníení účinnosti způsobené tímto
doutnavým výbojem. Vazba do antény je řeena jako kapacitní, která se mnohem snáze
realizuje a předevím nastavuje na rozdíl od vazby induktivní, která se vyuívá u čtvrtvlnných
anodových obvodů. Otázkou je horí potlačení harmonických produktů u kapacitní vazby,
proto zvlátě pokud bydlíte v husté zástavbě , měli byste automaticky přemýlet i o vhodném
dolnopropustném filtru. Celkem snadno realizovatelná varianta je popsána třeba [2].
Otázkou je samozřejmě nutnost speciálních měřících přístrojů, kdy nejlépe se nám bude filtr
nastavovat třeba spektrálním analyzátorem s vestavěným tracking generátorem, kdy filtr
nastavíme roztahováním a stlačováním cívek na nejmení průchozí útlum v pásmu 144 MHz a
zároveň na největí potlačení vyích kmitočtů. Jeliko se jedná o keramickou triodu, je
potřeba realizovat speciální sytém chlazení. Chladič elektronky ( radiátor ) tak musí být
umístěn ve vzduchové trati, do které je bud vtlačován nebo z ní odsáván vzduch. První řeení
pro větí výkonové ztráty předevím u větích elektronek je účinnějí, ale je nutností pouít
turbínu. Druhý způsob umoňuje pouít k odsávání běně dostupný mezaxiál, kterým je
moné vzduch s dostatečnou účinností odsávat. U naeho řeení se spokojíme s kompromisem
a pouijeme dostatečně výkonný ventilátor z počítačového zdroje, který netradičně pouijme
způsobem, aby vzduch tlačil do anodového boxu a následně skrz komínek elektronky.
Toto řeení není sice ideální, ale praxe ukázala, e ani při dlouhodobém provozu s plným
výkonem nepřesahuje teplota výstupního vzduchu cca 75 C°. Důleité je, aby teplota
výstupního vzduchu nepřesahovala 90 C°, co by naznačovalo patné chlazení a následné
přehřívání elektronky, co by mohlo vézt a k její destrukci. Jeliko se jedná o keramickou
triodu, tak k dlouhodobé ivotnosti nepřidává ani podchlazování elektronky, kdy prudké
změny teploty mezi reimy příjem a vysílání způsobuje rozdílné dilatace materiálů a dochází
tak k mechanickému namáhání zátavů kov keramika. V kritickém okamiku tak můe dojít
a k mechanické destrukci, případně k průniku vzduchu do elektronky se vemi důsledky!
Pamatujte, e uvedené elektronky (GI46b a více rozířená GI7Bt) jsou i několik desítek let
staré, převáně z armády bývalého východního bloku, a e do budoucna jich bude čím dále
tím méně a novějí náhrady v podobě 3CX400 ( Eimac ) jsou zase v cenových relacích stovek
dolarů Velmi vhodná je tak alespoň základní stabilizace teploty realizovaná dvoustupňovým
řízením otáček, kdy v reimu RX je zapnut ventilátor se sníenými otáčkami a při přechodu
na TX vhodné relé překlenuje sráecí odpor. Při intenzivním závodním provozu je navíc
moné tento kontakt relé nahradit kolébkovým vypínačem umístěným na předním panelu a
chladit tak elektronku maximálním proudem vzduchu. Sloitějím způsobem je moné
realizovat regulátor otáček v závislosti na teplotě vystupujícího vzduchu a udrovat tak
přiblině konstantní teplotu při obou reimech. Výhodu tady v tom mají majitelé půlvlnného
anodového obvodu realizovaného jako koaxiální rezonátor, kdy potřebnou stabilizaci teploty
za ně obstarává nejčastěji měděná trubka nasazená přímo na radiátoru elektronky, která svou
velkou tepelnou kapacitou nedovolí prudké změny teploty. Pokud seeneme nové elektronky,
případně dlouho nepouívané, tak je samozřejmě nutné tyto elektronky takzvaně vygetrovat.
Nejjednodueji se to provádí tak, e necháme elektronku dostatečně dlouho havit ( 12 a 24h
), případně ji necháme procházet malý anodový proud ( jednotky mA ) při sníeném
anodovém napětí ( stovky V ). Zároveň musíme sledovat teplotu elektronky, abychom
nepřekročili maximální dovolenou teplotu a nedolo k její destrukci. Dobrým prohřátím dojde
k pohlcení plynů nedokonalého vakua getrem a k opětovné správné funkci elektronky. Nikdy
nezapínejte vysoké napětí u elektronky, u které si nejste jisti, e byla správně vygetrována.
Výsledkem by byl pravděpodobně elektrický průraz mezi anodou a nejblií mříkou, kdy
dojde k lokálnímu přetíení drobné struktury mříky a k její částečné destrukci. Myslete na to,
e i poměrně velmi výkonné keramické triody a tetrody o anodové ztrátě několika stovek
wattů mývají dimenzovány mříky na výkonovou ztrátu jednotek a desítek W! Tím, e se
jedná o zesilovač zapojený s uzemněnou mříkou, je potřeba, aby zesilovačem v reimu RX
netekl ádný anodový proud. Toto je realizovatelné opět několika způsoby. Nejednodueji
sériově zapojeným odporem v katodové části, na kterém se vytvoří potřebné záporné předpětí
pro uzavření elektronky ( desítky V ). Elegantnějí a trochu náročnějí je řeení popsané i
v tomto zesilovači, kdy je na mením sítovém transformátoru mimo havícího napětí, napětí
pro ovládání a elektroniku navíc přivinuto napětí cca 30 Veff, které je následně zvlá
usměrněno a filtrováno. Po té je sečteno s usměrněným napětím pro elektroniku a ovládání a
tím je vytvořeno potřebné předpětí cca 60V pro úplné uzavření elektronky. Myslete na to, e
pokud by za provozu dolo ke ztrátě tohoto napětí, dojde k úplnému otevření elektronky při
plném anodovém napětí a během několika vteřin k jejímu zničení Toto předpětí je
přivedeno na katodu elektronky přes odpor R14, který samozřejmě vhodně výkonově
dimenzujeme na potřebný ztrátový výkon, který vypočteme jako součin procházejícího
proudu a úbytku napětí na součástce.. Při reimu TX sepneme tranzistor Tr3 a tím připojíme
řetězec vhodně poskládaných zenerových diod, její volbou nastavíme klidový proud. Pokud
potřebujeme jemnějí rozsah, pouijeme klasické křemíkové diody do série, kdy
v propustném směru je úbytek napětí cca 0,6 V. Klidovým proudem volíme vhodnou pracovní
třídu a nastavíme ho na cca 70 80 mA. Dalím řeením je pouití regulačního tranzistoru,
který otevíráme potenciometrem z vhodného stabilizovaného zdroje předpětí, a tím můeme
plynule nastavit klidový proud
Popis elektrické části:
Schéma napájecí části je na obr.1 Naprosto kritické je pouití třívodičového kabelu, ve
musíme dobře nulovat!!! Pokud si nejsme jisti, případně pokud nemáme přísluný paragraf
vyhláky číslo 50/1978, necháme si ve zkontrolovat odborníkem!!! Mějte stále na mysli, e
se uvnitř zesilovače bude pracovat s ivotu nebezpečným napětím 2,2 KV navíc podpořené
dostatečně vysokou kapacitou, kde se chyba stane opravdu jen jednou. Z minulosti jsou
známy bohuel i tragické případy! Do stavby by se neměli pustit úplní začátečníci. Autor
tohoto článku nenese ádnou odpovědnost za kody na majetku, případně ublíení na zdraví
při stavbě a pouívání zesilovače. Myslete na své ivoty a ivoty lidí, kteří mohou přijít do
blízkosti vaeho zesilovače, nezapomínejte ve vhodně zakrytovat a zabezpečit!
Napájení do zesilovače přivádíme vhodně dimenzovaným kabelem. Jako zásuvka je pouit
běně dostupný konektor z počítačových zdrojů. Za ním pouijeme vhodný sítový filtr, který
zabrání ruení přicházející ze sítě a naopak. V nouzi postačí kondenzátory 2500 pF typu Y
zapojené proti zemi na napětí alespoň 500V. Nezapomeneme do přívodu umístit sítovou
pojistku 6A. Dále následuje síový vypínač, kde se nejlépe hodí robustnějí kolébkový typ i
s podsvícením. Jako trafo pro havení, elektroniku, předpětí vyhoví transformátor cca 100VA.
Anodový transformátor dimenzujeme na cca 1000 VA, kde pro větí bezpečnost a snadnějí
realizaci usměrňovače je sekundární vinutí sloeno ze tří sekcí po 500Veff, které po
usměrněni a filtraci se sečtou a výsledné anodové napětí je tak cca 2,1 2,2 KV naprázdno.
Anodový transformátor zapínáme zvlá nejlépe pomocí jističe na proud cca 6A. Velmi
vhodné pro tuto výkonovou kategorii by bylo pouití tzv. soft startéru, který omezí nárazový
proud. V mé případě není pouit, ale ji občas dochází při zapínání k vypadnutí jističe. Pro
usměrnění jsou pouity běné můstkové usměrňovače ( kostky ) na napětí alespoň 1000V.
Elektrolytické kondenzátory pro filtraci byly pouity dostupné ze spínaných zdrojů na napětí
400V, kdy spojením dvou kondenzátorů do série získáme potřebnou napěovou odolnost i
s nutnou rezervou. Kapacita je vhodná od 220 uF výe. Velmi nutné jsou paralelní odpory ke
kondenzátorům, které zajiují rovnoměrné rozloení napětí, a zároveň po odpojení napájení
zajistí bezpečné vybití. Dále jsou jednotlivé sekce sečteny pro vytvoření potřebného
napětí 2,1 2,2 KV. Toto napětí je dále blokováno kondenzátorem C19, který by měl být
alespoň na 4KV. Velmi nutné je do obvodu vysokého napětí zařadit do série tzv. vybuchovací
odpor R13, který při případném průrazu v elektronce omezí zkratový proud. Do záporné větve
umístíme měřící přístroj 600mA pro měření anodového proudu. Zapnutí anodového
transformátoru signalizuje LED dioda LD1, umístěná i s jednocestným usměrňovačem a
omezovacím odporem na primární straně transformátoru. havící napětí pro elektronku je
nutné dodret 12,6 V při připojené elektronce v toleranci do 5 %. Pomocná napětí 25 a 15
Veff. jsou dále usměrněna a filtrována. Napětí pro ovládání a signalizaci je dále stabilizováno
tříbodovým stabilizátorem 78S12 na hodnotu 12V, který je určen pro proud 2A. Vzhledem
k výkonové ztrátě je nutné tento stabilizátor umístit na vhodně dimenzovaný chladič.
Ovládací logika ( na obr.2 ) je řeena poměrně jednodue a umoňuje zesilovač ovládat jak
kladným napětím +7 ..12 V ( rdst. Neskom BMT 226 atd. ), tak i běnějím klíčováním proti
zemi ( FT847 atd. ). Zapnutí zesilovače signalizuje LED dioda LD2 zelené barvy a LED dioda
LD3 červené barvy indikuje stav TX. Relé Re3 při vysílání překlenuje odpor R23, a tím zvýí
otáčky chladícího ventilátoru. Toto samé můeme provézt i vypínačem ventilátor On, který
umístíme na přední panel a můeme tak v případě potřeby zvýit účinek chlazení. Dioda D4 je
ochranná a chrání tranzistor Tr2 při vypínání, kdy vlivem vypnutí indukčnosti dochází ke
značnému přepětí v opačné polaritě. Pro indikaci výstupního výkonu je dovnitř anodového
boxu umístěna malá měřící anténka z 4 cm drátu. Signál z této anténky je usměrněn vhodnou
diodou a filtrován RC článkem R24, C28. Pro měření pouijeme ručkový měřící přístroj 100
uA. Pro zvýení komfortu je v zesilovači instalován jednoduchý indikátor vybuzení s 12 LED
diodami na bázi integrovaného obvodu LB1412, u kterého můeme vypínačem on/off zapnout
pamě krátkodobých piček. Uitečnou pomůckou je i vestavěný teploměr, který umoňuje
okamité sledování teploty vycházejícího vzduchu z komínku. Jako čidlo teploty je pouit
obvod LM35 v pouzdru TO92, jeho výstupem je ji přímo napětí úměrné teplotě, konkrétně
10 mV / C°. Toto napětí je děličem 1:10 převedeno na úroveň, kterou ji můeme snadno
indikovat přímo digitálním panelovým V-metrem 200mV, který nám bude ji ukazovat
konkrétní teplotu ve stupních C°. Výhodou tohoto zapojení je, e se u něho nic nenastavuje a
přesnost měření je pro ná účel dostatečná. Elektrické zapojení vlastního zesilovače je na
obr.3. Vstupní signál je připojen koaxiálním kabelem z Re1 na vstupní obvod C1, C2, L1,
kterým přizpůsobujeme odlinou impedanci elektronky k výstupu transceiveru. Jako relé Re1
vyhoví například běné QN 599 26 z radiostanic VR, které je praxí odzkoueno a umoňuje
spínat a výkony okolo 100W na 144 MHz. Toto relé je vhodné umístit přímo do spodní části
anodového boxu k přizpůsobovacímu obvodu. Jako relé Re2 musíme bezpodmínečně pouít
robustní koaxiální relé nejlépe s N-konektory, které přenese alespoň 500W na 144 MHz.
Kondenzátor C3 je běný keramický na 500V a kondenzátory C4 a C5 jsou průchodkového
typu, kterými se přivádí havící napětí. Kondenzátor Cvaz je zde z důvodu snazí realizace
kondenzátoru Cant a Czem, kdy se nemusejí pouít a tak veliké mezery. V původním
zapojení nebyl pouit a docházelo k hoření doutnavého korónového výboje na hranách
kondenzátorů, co po čase vedlo k prohoření izolační teflonové folie a následnému průrazu.
Tento kondenzátor musí být velmi kvalitní, schopný přenést poadovaný výkon. Kapacita
alespoň 1nF / 3 KV. Ruské keramické diskové kondenzátory jsou pro tento účel přímo
konstruované. Kondenzátory Cant a Czem jsou konstrukčního typu a jejich výroba bude
popsána později. Velmi důleitý je blokovací kondenzátor Cblok, který pro co nejmení
indukčnost je realizován z jednostranného ploného z materiálu FR4, který má dostatečnou
elektrickou pevnost. Jeho rozměr je alespoň 100 x 80 mm a je přímo přiroubován k bokům
anodového boxu. Vyhněte se paralelním spojováním diskových kondenzátorů, co je velmi
častá chyba, protoe uvnitř vznikne závit na krátko, který odsává pracně získanou vf. energii a
mění ji v teplo. V mém zapojení není pouit pro přivedení VN napětí konektor, protoe to je
také častý zdroj problémů. Vysoké napětí je přímo do boxu zavedeno kvalitním VN kablíkem,
který je přímo přiletován na blokovací kondenzátor Cblok.
Popis mechanické části:
Nejdůleitějí součástí celého zesilovače je anodový box, ve kterém je umístěna elektronka a
celý anodový obvod. Při konstrukci se vyhněte materiálům jako je mosaz a elezo, které mají
velmi malou vodivost. Nejvhodnějím materiálem pro konstrukci tak zůstává měd a hliník.
Dobrých výsledků se dosáhlo i při konstrukci anodového boxu z kuprextitu, ale musíme ho
velmi dobře vude proletovat. Elegantnějí je ale pouít na výrobu 2mm tlustý hliníkový
plech, který nastříháme na vhodné rozměry a v rozích spojíme úhelníky. Materiál lze levně
zakoupit třeba zde [3]. Celkové schéma i s rozměry celého boxu jsou na obr.5 při pohledu
z boku a na obr.6 při pohledu seshora. Zajímavé je technické řeení kondenzátorů Czem a
Cant, které bez problémů vyhoví pro přenáený výkon. Kondenzátor Cant je nastaven na
pevno na maximum výkonu. Důleité je vyvedení ladění kondenzátoru Czem, kterým se ladí
rezonanční obvod. Jeho realizace spolu s ostatními díly je na obr.7. Jako nosný prvek
prostředního sloupku je nutné pouít teflon, který jako jeden z mála plastů vyhoví z hlediska
vf. ztrát. roubky pro připevnění měděného plechu ve tvaru U jsou pouity samořezné, stejně
tak i na uchyceni tohoto sloupku ke dnu boxu. Tyč ovládající ladící kondenzátor je o průměru
6 mm, stejně tak jako standardně vyráběné kletinové přístrojové knoflíky. Na druhé straně je
tyč osoustruena a je zde vyříznut závit M3 pro jemnějí ovládání. Ladící tyč prochází do
boxu průchodkou a z kadé strany je zajitěna vhodnou pérovkou proti posuvu. Mezi desky
konstrukčních kondenzátorů Czem a Cant je vhodné vloit teflonovou folii o tlouce 1mm.
Na komínek, ve kterém je umístěna elektronka, musíme pouít materiál, který dobře snáí
vyí teploty. Opět se osvědčil teflon, případně silikonová guma, která se dá velmi dobře
nařezat a slepit. Pod chladič elektronky je upevněn měděný plech o tlouce 1mm, který je
vhodně naohýbán tak, aby k němu bylo moné připevnit vazební kondenzátor. Z tohoto
samého plechu je vyroben i úchyt cívky, kterým je cívka spojena na jedné straně s vazebním
kondenzátorem a na druhé straně s prostředním sloupkem. Celý anodový obvod je nutné
realizovat tak, aby bylo co největí Q nezatíené ( lze dosáhnout 600 700 i více ), protoe
poměr Q nezatíené / Q provozní určuje výslednou účinnost a měl by být větí jak 10, raději
vak 20.Výhodou pásma 144 MHz je jetě relativně nízké provozní Q, proto se na rozdíl od
vyích pásem nekladou tak vysoké nároky na vlastní anodový obvod a box. Předevím je
nutné se vyvarovat jakýmkoliv závitům na krátko a do anodového boxu neumisovat nic, co
tam nepatří. Anodovou cívku je vhodné navinout z měděné, případně jetě postříbřené
trubičky o průměru alespoň 5mm. U takto realizovaného obvodu a boxu můeme počítat
s účinností cca 55 %.
Navíjecí předpisy cívek:
Cívka L1 ve vstupním přizpůsobovacím obvodu je tvořena jedním závitem z měděného drátu
o průměru 2 mm, její vnitřní průměr je 25 mm a délka je 10 mm. Tlumivky Tl1, Tl2 a Tl3
jsou řeeny jako čtvrtvlnné, navinuté smaltovaným vodičem o průměru 1 mm. Vnitřní průměr
cívky je 10 mm, délka je 25 mm a počet závitů je 15. Vlastní anodová cívka je tvořena dobře
vyletěnou měděnou trubičkou o průměru 5 mm. V praxi nedocházelo k větím rozdílům mezi
postříbřenou a nepostříbřenou trubičkou. Její vnitřní průměr je 50mm a je roztaena do délky
30mm. Počet závitů je 1,5. Je vhodné vekeré spoje související s anodovým obvodem,
předevím napojení anodové cívky na prostřední sloupek, zajistit provrtáním a
seroubováním roubkem M3 a poté ve důkladně proletovat. Myslete na to, e zde tečou
poměrně veliké vf. proudy.
Oiveni zesilovače:
Oivování zesilovače provádíme po částech, kdy nejdříve zprovozníme vlastní anodový zdroj.
Změříme jednotlivé sekce a pokud máme VN sondu, tak i výsledné anodové napětí 2,2 KV.
Pokud pouijete dlouho nepouité starí elektrolytické kondenzátory, je vhodné kadý
kondenzátor přezkouet, zdali nemá příli veliký zbytkový proud. Anodový zdroj opět
vypneme a počkáme dostatečně dlouho dobu, ne dojde k vybití kondenzátorů. Vdy je pak
vhodné ve jetě opatrně dokonale vybít zkratovacím vodičem a nechat ho po dobu úprav
vyzkratovaný. Toto provádíme bez připojené elektronky. Dalím krokem ji připojíme
elektronku a změříme havící napětí, zda je skutečně 12,6 V v toleranci +- 5 %. Dále
kontrolujeme potřebné předpětí, které uzavírá elektronku. Mělo by být na katodě proti zemi
cca 60V. Zkusíme zesilovač přepnout do polohy TX a kontrolujeme přepnutí vech
potřebných relátek. Zároveň kontrolujeme, zda dolo k poklesu předpětí, které si nastavujeme
vhodným výběrem zenerových diod ZD2, ZD3 a diody D3. Začneme na hodnotě cca. 25 V.
Pokud ve funguje tak, jak má, necháme elektronku dobře nahavit ( minimálně 3min ) a
připojíme anodové napětí. Zesilovač zaklíčujeme a sledujeme anodový proud. Vhodným
výběrem diod nastavíme klidový proud na cca 80 mA. Postupujeme velmi opatrně a před
kadým zásahem vdy zesilovač vypneme a necháme vybít kondenzátory. Opatrnost se
vyplácí, zdraví máte jen jedno.V některých konstrukcích je vhodné tzv. předladění bez
připojeného anodového napětí. Toto se provádí připojením radiostanice ( generátoru ) při
malém výkonu ( 1 W ) přes zatěovací odpor 50 W do výstupního konektoru přes zaklíčované
relé. Do anodového boxu poblí anodového obvodu umístíme jednoduchou diodovou sondu
připojenou nejlépe k analogovému multimetru ( PU120 ). Rozlaďováním radiostanice
najdeme maximum, které by mělo leet v pásmu 144 MHz. Pokud máme anténní vazbu
naladěnou na minimum, můeme tak snadno z poměru změřeného kmitočtu, kde bylo
naměřeno maximum a z rozdílů kmitočtů, kde dolo k poklesu na cca 70 % výchylky
vypočítat i Q naprázdno Mě se osvědčila jetě jednoduí metoda, kdy jsem výstup
zesilovače zatíil dostatečně dimenzovanou umělou zátěí s připojeným W-metrem a do
vstupu připojil radiostanici přes PSV metr. Jako radiostanice se nejlépe hodí typ, který
umoňuje vysílat i mimo radioamatérské pásmo 144 MHz a její výstupní výkon je cca 1 W.
Přelaďováním radiostanice jsem nael maximum výkonu. Laděním kondenzátoru Czem se
snaíme, aby maximum leelo v amatérském pásmu. Pokud se nám toto nedaří, musíme
zkusit změnit rozměry cívky, nejdříve stlačováním a roztahováním cívky, později případnou
změnou počtu závitů. Anténní vazbu nastavíme na maximu výstupního výkonu a současně se
snaíme nastavit co nejlepí vstupní PSV. Zkusíme postupně zvyovat budící výkon a
současně opět nastavujeme vstup na nejlepí PSV a anodový obvod na maximální výkon.
Ladění vyaduje chladnou hlavu, dostatek prostoru a času. Pokud jsme úspění, měl by se
výstupní výkon pohybovat okolo 500 W při buzení cca 40 W a vstupní PSV by mělo být pro
vechny rozsahy buzení mení ne 1,5. Anodový proud by měl přiblině odpovídat 100 mA
na 100 W. Neměli bychom dlouhodobě překračovat hodnotu 600 mA, která by vedla
k výraznému sníení ivotnosti cenné elektronky. Při buzení okolo 50 W je zesilovač schopen
odevzdat do limitace okolo 600W PEP. Ke konci kontrolujeme i účinnost zesilovače, která by
měla být okolo 55 %. Pokud se nám nedaří dosáhnout dobré účinnosti, tak problém bude
pravděpodobně v malém nezatíeném Q dutiny. Monou, ale méně pravděpodobnou
variantou můe být i patná elektronka. Otázkou je samozřejmě, jak přesně jsme schopni
měřit předevím výkon výstupní, který nám největím způsobem ovlivňuje výslednou chybu
měření účinnosti, protoe příkon jsme schopni větinou určit s dostatečnou přesností Celé
oivování zesilovače končíme přiblinou kalibrací jednoduchého měřiče výkonu, který si
vhodně ocejchujeme, aby nám stupnice vyhovovala. Nastavíme i indikátor vybuzení tak, aby
při maximálním výkonu se rozsvítila předposlední LED dioda. Kdo má monost přístupu ke
spektrálnímu analyzátoru, tak je velmi vhodné si nechat změřit harmonické produkty na
výstupu zesilovače. Toto provádíme kapacitní vazbou měřící anténkou, nikdy nepřipojujeme
přímo na výstup spektrální analyzátor, protoe větina těchto přístrojů má omezen vstupní
výkon na 30 dBm, co odpovídá 1W! Při kadém uvedení zesilovače je vhodné po nahavení
a zapnutí anodového zdroje vizuálně zkontrolovat anodový proud při minimálním budícím
výkonu při ssb. Dále je nutno pak přepnout na CW a postupně zvyovat budící výkon a
dolaďovat kondenzátorem Czem na maximum výkonu a minimum anodového proudu
Vhodná vylepení:
Velmi vhodné je do zesilovače umístit časové relé, které nám indikací LED diodou ukáe, e
ji můeme zapnout anodové napětí jističem. Je moné také vyuít stykače, který nám ji sám
zapne anodové napětí po určené době. Já jsem u své konstrukce vyuil přebytečné kontakty
časového relé, které vyuívám k blokování koncového stupně pro TX, dokud není splněna
podmínka 3min havení. Zároveň dalími kontakty spoutím chladící ventilátor opět a po
splnění podmínky nahavení. Toto časové relé je moné zakoupit, případně udělat jednoduchý
časovač třeba s IO 555. Dalím uitečným doplňkem je pouití obvodu pro omezení
nárazového proudu, který je moné si vyrobit, případně zakoupit stavebnici nebo u celý
oivený modu, l a tento zapojíme do série s primárním vinutím anodového transformátoru a
zabráníme tak občasnému vypadávání jističe při zapínání, kdy se zrovna trefíme to pičky
sítového napětí. Velikost anodového transformátoru spolu s filtračními kondenzátory na
sekundární straně je ji na hraně, kdy je omezení nárazového proudu doporučeno. Pro větí
výkony je tento obvod nutností! Velmi uitečnou pomůckou se ukázal vestavěný indikátor
vybuzení, který umoňuje odhalení problémů souvisejících s případným zakmitáváním
zesilovače nebo prolézáním vf. do mikrofonní cesty radiostanice, kdy je toto snadno
postřehnutelné na sloupci LED diod a navíc to vypadá i hezky . Uitečný je i vestavěný
teploměr, zvlátě pokud zesilovač provozujeme v závodech a často ho převáíme, okamitě
tak na display vidíme aktuální teplotu vystupujícího vzduchu z komínku. V mém případě jsem
nepouil měření anodového napětí, ale ve schématu je naznačeno moné řeení. Populární je
také podsvětlení měřících přístrojů, které vypadá nejen esteticky, ale při provozu ve tmě
umoňuje neustále sledovat okamité parametry zesilovače. V mém případě jsem pro
podsvětelní pouil dostupné 3mm LED diody modré barvy, které jsou zmatněny jemným
brusným papírem a výsledkem tak je rovnoměrnějí rozloení intenzity podsvětlení. A proč
modrá? Protoe je v současné době pouita snad ve vech výrobcích spotřební elektroniky a
nelíbí se asi jen mému kamarádovi Jirkovi OK1RW. .
Závěr
Uvedený zesilovač vznikl modifikací zesilovače s elektronkou GI7bt, který jsem postavil před
několika lety. V současné době tato popsaná varianta bez sebemeních problémů má za sebou
několik desítek hodin ostrého provozu v různých tvrdých podmínkách a ke spokojenosti
uivatelů odevzdává dostatek výkonu i pro DX spojení. S tímto zesilovačem bylo během
prosincových tropo podmínek minulého roku pracováno s několika stanicemi na vzdálenost
větí ne 1100 km. Kadý, kdo se rozhodne uvedený zesilovač postavit, by měl začít
předevím sháněním vhodné literatury a informací Vhodným zdrojem je dnes např.
internet, viz [1], [4] a [5]. Ale pozor, ne ve, co zde najdete, skutečně funguje.. Velice děkuji
kamarádům radioamatérům za cenné rady, mému tátovi za podporu a předevím mé přítelkyni
Peulce, e přetrpěla mé patné nálady, kdy se mi nedařilo .. Přeji vem, kdo se do stavby
pustí, mnoho těstí a radosti z výsledné práce 73! Tomá OK1GTH
Seznam literatury a WWW stránek:
[1] http://yu1aw.ba-karlsruhe.de/
[2] R 3/00, 4/00 a 5/00 - Koncové stupně na 144 a 432 MHz s GI7bt - ing.A. Mráz,
OM3LU
[3] http://www.alupa.cz/
[4] http://www.ok2kkw.com/index1.html
[5] http://www.nd2x.net/
Obr. 1 Celkové schéma zdroje.
Obr. 2 Schéma ovládací části + indikátor vybuzení.
Obr. 3 Schéma výkonového zesilovače.
Seznam součástek:
Rsít .66k / 1W
R1 R6 .100k / 4W
R7 R11 ...500k / 1W
R12 ....3k3 / 0,5W
R13 ....10R / 4W ( metalizovaný )
R14 ....4k7 / 1W
R15 . ...3k3 / 0,5W
R16 ... .1k / 0,5W
R17, R18 ....5k6 / 0,5W
R19, R20, ......1k / 0,5W
R21, R22, R26...10k / 0,5W
R23 . 40R / 1W
R24, R25 .1k / 0,5W
R27, R28... .3k3 / 0,5W
R29 .470k / 0,5W
R30 R34 ..1k / 0,5W
R35 .paralelně 2x18k / 0,5W 1%
R36 .1k / 0,5W 1%
P1, P2 . 10k trimr
P3 50k - trimr
Cblok FR4 100 x 80 mm
Cvaz .1 nF / 3KV
C1 5 15 pF vzduchový trimr
C2 3 8,5 pF vzduchový trimr
C3 1 nF / 500V keramický
C4, C5 .....1 nF průchodkový kondenzátor
C6, C7 ..2500 pF / 500V typ Y
C8, C9 ..2200 uF / 50V
C10 C15 220 uF / 400V
C16 C17 100 nF keramický
C18 ...100 pF / 500V keramický
C19 500 1000 pF / 4KV
C20 C23 .1 nF keramický
C24 100 nF keramický
C25, C26, C28 .. 1 nF keramický
C27 47 pF keramický
C29 1 uF / 16 V
C30 4u7 / 16 V
C31 .2u2 / 16 V
C32 C34 ..1 nF keramický
Us1 Us5 ...KBPC 1010W - můstek 10 A / 1000 V
D1 D4 ..1N4007 1000V
D5...........................GA206 atd. ( germaniová )
ZD1 ZD3..............Zenerovy diody 12V / 1,3 W
LD1.........................LED dioda 5 mm nízkopříkonová - červená
LD2.........................LED dioda 5 mm zelená
LD3 LD7 ..LED dioda 5 mm červená
LD8 LD16 LED dioda 5 mm zelená
Tr1 ...KC 509 NPN univerzální
Tr2...........................KD 140 PNP 1A
Tr3 .. TIP 112 NPN darlington 2A
IO1 ..78S12 stabilizátor 2A
IO2 ..LM35 převodník teploty
IO3 ..LB1412 - LED driver
Tr1 ..Trafo 100 VA
Tr2 ..Trafo 1000 VA
Obr. 4 Pouzdro a zapojení elektronky GI46b.
Elektrické parametry elektronky GI46b
havení: 12,6 V ; 2,3 2,6 A
Ua ( DC ): 2 KV
Strmost: 17 26 mA/V
Doba nahavení: cca 100 s
Anodová ztráta: 350 W
Ztráta mříky: 20 W
Ia: 350 mA
Maximální teplota: 200 C°
Tab.1 Základní parametry elektronky GI46b.
Obr. 5 Pohled na mechanické provedení anodového boxu z boku.
Obr. 6 Pohled na mechanické provedení anodového boxu ze shora.
Obr. 7 Rozměry jednotlivých částí konstrukčních kondenzátorů.
Pohled na provedení zesilovače a anodového boxu.
Pohled na zesilovač ze spodu.
.
Porovnání velikostí GI46b a GI7bt
Tomá OK1GTH při práci na VKV
Libor OK1DOL při práci na VKV
Koncový stupeň s GI46b