De geaard rooster lineair
Inleiding
Na het bouwen van een gedeeltelijk getransistoriseerde transceiver in het jaar 1969, bleek mij al spoedig dat de HF output voor de 15 en 20 meterbanden aan de krappe kant was, hetgeen vooral bij het werken met veel QRM in de 20 meter amerikaanse phoneband hinderlijk was. De getransistoriseerde transceiver met een EL509 in de eindtrap kon met de kleine ingebouwde voedingstrafo niet meer dan maximaal 100 watt PEP draaien.
Daar ik sinds vele jaren de 15 en 20 meterbanden als de meest geschikte banden voor DX beschouw, vond ik het voldoende, dat mijn transceiver en de nu te beschrijven lineaire-versterker alleen op deze banden konden werken.
Het is misschien van belang te vermelden, dat de gebruikte antenne een 2 elements Fritzel FB23 draaibare beam is, alsmede een GPA-3V groundplane. Beide antennes voldoen bijzonder goed op deze banden (op 10 meter werk ik niet).
Dat mijn keuze voor de lineaire versterker op 2 × EL509 buizen is gevallen, is beslist geen toevalligheid doch zuiver een kwestie van inspiratie. Tijdens het doorbladeren van het "Philips Pocketbook 1969" stootte ik op blz. B-43 op de PL509, waarbij ik zag dat deze buis een grote broer van de EL(PL)500 was.
Verder was het een kwestie van proberen met deze buizen om tot het gestelde doel, een lineaire versterker, te komen. Na talrijke proeven bleek dat de getekende schakeling goede resultaten, v. w. b. de versterking, opleverde met een minimum aan vervorming. Bij een stuurvermogen van 75 à 100 watt kan men ± 500 à 600 watt PEP behalen, waarbij het beslist noodzakelijk is, dat de EL509's door middel van een geschikte blower (een ventilator) worden gekoeld. Tijdens de experimenten gebruikte ik als dummy-load een 250W 220V lichtlamp. Hierin kan men rustig enige seconden achtereen een continu signaal bij een niet al te groot stuurvermogen dissiperen, waarbij de lamp fel oplicht. De anode-stroom (aparte meteraflezing) kan ± 1 A bedragen, bij een anode-spanning van 700 V. Deze mag niet continu instaan om de buizen niet stuk te waken en om de machtigingsvoorwaarden niet te overtreden.
Fig. 1. Schema eindtrap.
De voeding
De gebruikte voedingstrafo is door mij gekocht bij de firma Lensen te Amsterdam. Het is een USA dump artikel, met verschillende spanningsmogelijkheden, zowel primair als secondair en volgens opschrift goed voor 0,5 A continu.
Als men het voedingsgedeelte bekijkt dan valt op dat er in het primaire trafocircuit wordt geschakeld. Dit is voor mij geen bezwaar, omdat hier tijdens DX-QSO's geen "voice control" (VOX) wordt gewerkt. Voor diegenen die toch VOX willen werken, kunnen tijdens het zenden de contacten van relais RY-1 met een schakelaar worden overbrugd. Er is dan continu hoogspanning aanwezig, waarbij door de 2 × EL509 een kleine ruststroom van ±40 mA blijft vloeien. Als bleeder weerstand en tevens als spanningsdeler om de in serie geschakelde elco's met gelijke spanning te belasten, zijn 6 stuks 15W 220V verlichtingslampjes gebruikt. Deze lampjes geven wel enig energieverlies, doch sparen de elco's en zijn een betrouwbare bleeder weerstand voor een lage prijs. Zoals reeds is vermeld geven belastingspieken ±1 A geen al te grote spanningsdaling te zien. De gelijkrichtdiodes CR1 t/m CR6 zijn van het type BY250 waarbij de PIV (peak inverse voltage) maximaal 1250 V mag zijn bij een continustroom van 800 mA (piekstroom 1 A). De overige gelijkrichtdiodes in het voedingsschema zijn normaal verkrijgbare typen, waaraan geen bijzondere eisen worden gesteld anders dan aan de spanning en de stroom. De zenerdiode bleek perse noodzakelijk om de negatieve roosterspanning absoluut constant te houden, daar er anders vervorming in de lineaire werking optrad. Het wattage van 10 watt van de zener is zo gekozen, omdat een vorig exemplaar van geringer vermogen, door oververhitting sneuvelde. De trafo T2 welke wordt gebruikt voor de gloeispanningen van de EL509's, de negatieve roosterspanning en de voeding voor de relais, is een normale oude huisradiotrafo, waarvan de oude wikkelingen zijn verwijderd. Hiervoor in de plaats is een dusdanig aantal wikkelingen gelegd, dat ongeveer 32 V en 6,3 V secondair voorhanden zijn.
Het HF-gedeelte
De HF smoorspoelen zijn, om te beginnen, van zware uitvoering en afkomstig uit USA dumpzenders. Het is een vuurtorenmodel met tamelijk veel windingen en behoorlijk dik draad (±0,25 mm). Voor de veiligheid van uw leven is het een zaak van belang, dat de smoorspoel RFC2, welke aan het antenne circuit is verbonden, van zware uitvoering is. Het doel van deze RFC is om in het geval van doorslag van de koppelcondensator, welke zich tussen de anoden en de tankkring bevindt, een zodanige overbelasting van het hoogspanningsapparaat te veroorzaken, dat de zekeringen, de twee fietslampjes van elk 0,45 A, de geest zullen geven, waardoor de hoogspanning niet op het antenne systeem kan komen te staan. (De genoemde fietslampjes staan in serie verbonden tussen de hoogspanningswikkeling van de trafo en de diodes CR1-2-3 enerzijds en CR4-5-6 anderzijds.)
Het afgestemde circuit in de katode
Het stuurvermogen voor de versterker wordt via de inputplug over de contacten van het relais RY-2 middels een coaxkabel op een aftakking van de spoel L4 gebracht. Deze spoel heeft 4 windingen en 3 aftakpunten, waaruit de beste aanpassing moet worden gezocht voor de stuurzender. De 3 aftakkingen zijn aangebracht op 3/4, 1½ en 2 windingen vanaf de koude kant (aardzijde) van deze spoel.
De diameter van L3 is ±3 cm. C10 is ±450 pF welke geschikt is voor de multi-tuning 15 en 20 meter van het katodecircuit.
De sturing van de EL509's
Als men het schema bekijkt dan ziet men dat de Icing L4-C10 tussen de katoden van de EL509's en massa is verbonden via R2 en C11. Tevens ziet men, dat stuur- en schermroosters met elkaar zijn verbonden en via C6 capacitief aan aarde gelegd. Dat wil zeggen: de stuurspanning ligt tussen het stuur- en schermrooster enerzijds en de katoden van de EL509's anderzijds. Volgens het ARRL Handbook 1967, blz. 169/170, is de door mij gebruikte katode -tuning schakeling als "gunstig" aanbevolen, ter reducering van vervorming.
De PI-filter eindkring
De PI-filter eindkring bestaat uit een spoel van 3 windingen met grote diameter van 7 cm met een draaddiameter van 4 mm.
De afstemcondensatoren C13 en C14 zijn geen bijzondere exemplaren. C13 heeft een waarde van ±300 pF en C14 is een drievoudige afstemcondensator uit een omroepontvanger. De capaciteit is 3 × 460 pF, totaal 1380 pF.
De koppelcondensator tussen de anoden en de eindkring moet een prima exemplaar zijn van 1 nF met een werkspanning van 5000 V.
De relative outputindicator en meter shunts
Deze indicator is gemakkelijk voor het afstemmen van de eindkring. De gebruikte meter heeft een voile rneteruitslag bij 5 mA, waarbij de metershunt R2 een waarde heeft van 2,5 ohm en R1 van 10 ohm, voor respectievelijk aflezen van de anodestroom van de EL509's en de roosterstroom.
De meteraflezing voor de EL509's is van 0 tot 1 A en de roosterstroomaflezing van 0 tot 250 mA. Voor de relatieve outputindicator wordt naar de waarden in het schema verwezen. Met P2 kan de stroom door de meter worden beperkt.
De toegepaste relaisschakeling
De relaisschakeling lijkt een vreemde toestand maar het valt wel mee als men weet waarom. Toen ik deze lineair ging bouwen had ik een aantal verschillende dumprelais in voorraad, waarmee ik het omschakelen wilde doen (het geheel was toen uiteindelijk nog experimenteel: ). Zo kwam het toevallig uit om relais RY-1 en RY-2 parallel te schakelen en vervolgens in serie met relais RY-3.
Een en ander was een kwestie van spoelweerstandswaarden, alsmede de voorhanden zijnde voedingsspanning voor de relais. Daar de schakeltijden van deze relais te traag zijn, is VOX werken niet mogelijk, dock bij DX-werk is dit veel minder urgent.
Het in bedrijfstellen en het afregelen
Alvorens na het bouwen de primaire van de hoogspanningstrafo van netspanning te voorzien, moet men eerst de werking van de relais controleren. De draadgewonden potentiometer P1 wordt op maximum negatief ingesteld, waarbij de zenerdiode aan een zijde los wordt genomen. Met S2 en S3 geopend wordt met S1 de netspanning ingeschakeld. Vervolgens meet men de negatieve spanningswaarde op de buisvoetaansluiting (Let op de juiste polariteit), de spanning moet ongeveer -6 V bedragen. Deze metingen worden uitgevoerd zonder dat de antenne en sturing zijn aangesloten. Zijn de metingen en de relaiscontrole gunstig verlopen, plaats dan de meterschakelaar in de stand 5-6, waardoor de meter wordt opgenomen in het anodecircuit van de EL509's. Schakel nu door middel van extra hoogspanningsschakelaar de hoofdvoeding alsmede S3 in, waarna, indien alles in orde is, de "kerstboomverlichting" gaat branden (de zes 15 W lampjes als bleeder). De meter zal bij een voedingsspanning van 700 V geen of een zeer geringe anodestroom aanwijzing geven. We stellen nu de gewenste ruststroom voor de EL509's in, hetgeen als volgt gebeurt:
- Draai de potmeter P1 zeer langzaam terug, waarbij gelijktijdig de meter moet worden afgelezen, totdat er een stroomaanwijzing van ongeveer 50 mA is bereikt. Hierna wordt niet meer aan deze potmeter gedraaid.
- Meet nu nauwkeurig de ingestelde spanning tussen het sleepcontact van de potmeter en massa. Deze gevonden spanningswaarde bepaalt de benodigde zenerspanning omdat juist deze spanning moet worden gehouden.
Bij mijn lineair bleek deze instelspanning ±4,6 V te zijn. Dat wil zeggen, dat de zenerdiode tijdens de rustperioden totaal nets doet en de spanning pas wil stijgen als er een stuurspanning tussen de roosters en de katoden ontstaat. Op dat moment wordt de zenerspanning bereikt. Hieruit volgt dat eventuele nabouwers mogelijk een andere zenerspanning moeten kiezen, hetgeen afhankelijk is van de hoogspanningswaarde. Is de ruststroominstelling en de juiste zenderdiode aanwezig, dan kan de diode volgens het schema worden aangebracht.
Beschikt men over een dummy-load die 250 W kan dissiperen, dan moet deze over de antenneuitgang worden aangesloten. We sluiten nu het stuursignaal op de ingang aan. Zorg dat de massa van de lineair geaard wordt, in ieder geval wordt verbonden met massa van de stuurzender.
Schakel d.m.v. de hoofdschakelaar de voedingsspanning in, wacht tot de EL509's op temperatuur zijn, waarna we S3 inschakelen. Geef een klein beetje stuursignaal, te beginnen op 14 MHz. Nu draaien aan C10 in de richting waarbij de capaciteit toeneemt. Let tegelijkertijd op de anodestroom, deze zal toenemen als de kring L4-C10 het resonantiepunt bereikt.
Vervolgens wordt aan de afstemcondensatoren C13 - C14 gedraaid, waarbij men bij voldoende stuursignaal een afstempunt voor beide condensatoren zal vinden. Hierbij zal de als dummy-load gebruikte lamp oplichten. De afstemming is nu gevonden (nog even controleren met een golfmeter). Hierna kan men het stuurvermogen voor enkele seconden verhogen, waarbij als alles goed gaat, de dummy-load (lamp) zeer fel zal gaan branden. De 2 × EL509's moeten voorzien zijn van voldoende koeling!!
Indien men voldoende controle-apparatuur ter beschikking heeft, kan de lineair nu kwalitatief worden bekeken, zo niet, dan is men verder afhankelijk van rapporten van andere amateurs.
Als men zover is gekomen, dat alles goed werkt dan gaan we de meter-schakelaar in de stand 1-2 zetten, de output-indicatie, en beginnen we weer met een klein stuursignaal. Bij vol uitgangssignaal draaien we potmeter P2 dusdanig, dat de meter ongeveer driekwart uitslaat. De roosterstroom kan worden afgelezen door de meter-schakelaar in de stand 3-4 te zetten. We verwachten een waarde van ongeveer 200 mA of meer bij een uitgangsvermogen van ongeveer 550 W.
Voorgaande afstemmethode wordt eveneens toegepast op 15 meter, met dien verstande, dat de afstemcondensatoren naar een kleinere waarde worden gedraaid. Een en ander is een kwestie van uitkienen van L3 en L4, zodat beide banden met een spoel gehaald kunnen worden. Als we aannemen dat het afregelen goed is verlopen, dan gaan we op 20 meter eerst een proef QSO maken, nu dus de antenne aansluiten. Nog even kortstondig met C14 de output-indicator pieken en met C13 hierna hetzelfde doen. We zijn klaar voor ons eerste QS0.
Nog enkele opmerkingen. Indien de verhoudingen van de afstemcondensatoren ten opzichte van respectievelijk L4 en L3 goed zijn, dan komen de twee amateurbanden, 15 en 20 meter, op de einden van de afstemschaal te liggen. Dit geldt in mindere mate voor C10, als men C10 zo groot mogelijk iciest. Dit laatste is ook het beste voor een goede werking van de line air. Lees hierover eventueel ook het ARRL Handbook 1967. Het is mijns insziens beslist noodzakelijk om de gunstige L/C verhouding voor deze multituning met een grid-dipper te bepalen. Hierbij moet men de beide EL509's in de buisvoeten plaatsen waarbij de hoogspanning afgeschakeld blijft. De antenne mag aangesloten zijn.
Hebben we de gemiddelde standen van de tuning-condensatoren C10, C13 en C14 gevonden, dan brengen we een merkteken op de afstemschalen aan, zodat een volgende maal de afstemming snel terug te vinden is.
De behuizing
De behuizing is een aangelegenheid welke de eventuele nabouwer zelf kan kiezen. Ik kan alleen adviseren om het geheel in den kast onder te brengen. Dit heeft voordelen voor het gemakkelijk kunnen verplaatsen van het apparaat, alsmede is het veiliger voor de operator, i.v.m. de tamelijke gevaarlijke hoogspanning!
De door mij gebruikte behuizing is een toevallig op de kop getikte oude Philips gelijkrichterkast van plaatijzer. De kast heeft een geperforeerde onder- en bovenkant en staat op 3 cm. hoge rubbers. Het voordeel van deze kast is de goede ventilatie, vooral met de aanzuigventilator welke er bovenop is geplaatst.
Slot
Bedenk tenslotte wel, dat hoe meer vermogen uw zendertje de lucht in blaast, des te meer kans u heeft op het maken van DX QSO's, maar ook hoe meer kans op TVI (vooral op 15 meter) en LFD in dit getransistoriseerde tijdperk.
Uiteraard is deze lineair ook voor de 80 meter band geschikt to maken, door het veranderen van de kringen L4-C10 en C13-L3-C14.
Hans, PA0ED.