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Abrundende Fingerzeige
Die Verbindungen zwischen Stufenschalter und Spulen werden mit - induktivitätsarmem - Kupferband ausgeführt; 10 × 0,2-Cu-Band eignet sich hervorragend. Die Abgriffanschlüsse werden mit Kupferbandschellen gemacht, die man selbst herstellt.
Die Spulen selbst werden gleichfalls mit Schellen befestigt, für die aber 1 mm dickes Kupferband verwendet werden muß. Die Spulen werden auf Plexiglas- oder, besser noch, Teflon-Rundstangen-Isolatoren geschraubt. Es sei wiederholt, daß beide Kunststoffe hitzeempfindlich sind - Plexiglas mehr als Teflon -, und daher darf kein Spulen-Standisolator der Senderöhre bzw. den Senderöhren zu nahe kommen. Die Orientierung eines Anodenschwingkreises in bezug auf die Drehachsen der Drehkondensatoren C1 und C2 ist am günstigsten so, daß L Statoranschlüsse von C1 und C2 miteinander verbindet (Abb. 20), die Spulenachse also senkrecht zu den Drehachsen verläuft.
Abb. 20: Eine Spule mit w = 6 (sechs Windungen) zwischen C1 (rechts) und C2 eines π-Filters in einem 20-m-Band-Senderverstärker. Die Spule ist mit angelöteten Stellen auf Plexiglasrundstäben festgeschraubt. Zum Schutz der in Messingrohr abgeschirmt verlegten, in Teflon eingebetteten Anodenspannungszuleitung vor der Wärmestrahlung, die von der (angeblasenen) Tetrode (QB 3,5/750) ausgeht, befindet sich zwischen Zuleitung und Röhre ein Schutzschirm aus Aluminiumblech. Die Anodendrossel hat einen keramischen Wickelkörper, der ursprünglich, als Dielektrikum, für einen Hochspannungs-Leistungskondensator bestimmt gewesen ist (s. auch Abb. 11). Links außen, vor C2, die Schutzdrossel Dr2 (s. Abb. 14).
Erst nach genauer Bestimmung der Abgriffpunkte auf den Anodenschwingkreisspulen werden die dort befindlichen Schellen mit den Spulen durch Löten verbunden.
Unter "genaue Bestimmung" ist zu verstehen: die Resonanzen in den KW-Bändern und auf den Eckfrequenzen 3,5 MHz und 29,7 MHz werden mit dem C1-Drehkondensator bei den Kapazitäten erreicht, die durch Berechnung ermittelt wurden, und mit ihnen die Blindwiderstände Xc" die Berechnungsgrundlagen gewesen sind.
Es sei in die Erinnerung zurückgerufen: wenn ein herkömmlicher C1-Drehkondensator verwendet wird, lassen sich die C1-Sollpunkte auf einer 180°-Skala mit Hilfe der Formel
bestimmen. Ist z. B. a für 152 pF bei einem 250-pF-C1-Drehkondensator zu ermitteln, ergibt sich, daß dies bei
der Fall sein wird.
Wird C1 durch einen Vakuum-Drehkondensator dargestellt, muß auf jeden Fall ein Zählwerk zu seiner Bedienung verwendet werden. Dem Nomogramm, das dem Drehkondensator beiliegt, ist die Wechselbeziehung zwischen Anzahl der Umdrehungen des Gewindestiftes und erreichter Kapazität zu entnehmen.
Es empfiehlt sich, das Nomogramm auf DIN-A4-Format zu vergrößern und x- und y-Achse nachträglich noch feiner zu teilen, so daß die Kapazitäten zwischen Cmin und Cmax genauer und leichter abgelesen werden können. Der Zusammenhang zwischen Zählwerkanzeige und Anzahl der Umdrehungen muß sorgfältig ermittelt und sollte auf die y-Achse des Nomogramms übertragen werden.
Galvanische, starke Versilberung der Spulen ist empfehlenswert, weil Kupfersulfid allemal ein besserer elektrischer Leiter ist als Kupferkarbonat oder -oxid, die sich im Laufe der Zeit auf der Wicklung bilden.
Abschließend sei betont, daß die Bestimmung der richtig liegenden Resonanzpunkte bzw. -bereiche im "kalten" Gerät mit Hilfe eines Dipmeters erfolgen muß - keinesfalls (dann ohne Dip-meter natürlich) am und im in Betrieb befindlichen Senderverstärker! Die Anodenspannung ist lebensgefährlich! Das Gegenteil zu beweisen, ist niemandem vergönnt...
Einbau-Meßinstrumente für die Beobachtung und Kontrolle von Spannungen und Strömen
Tetroden, die für KW-Senderverstärker der in diesem Beitrag beschriebenen Art geeignet sind, haben mit Wechselspannung direkt geheizte Glühkathoden: auf einem Wolframdraht befindet sich ein Thoriumfilm, der von einem Wolframkarbidfilm umhüllt ist. Das Thorium bewirkt, daß freie Elektronen leichter aus der auf fast 2000° aufgeheizten Kathode austreten können. Die Heizspannung beträgt im allgemeinen Ukat = 5 V, bei einem Heizstrom um Ikat = 15 A. Je genauer Heizspannung einer solchen Tetrode eingehalten wird, desto länger ist ihre "Lebens"dauer: Überheizung verkürzt sie erheblich, geringfügige Unterheizung kann sie verlängern. Die Hersteller von Tetroden fordern, daß die Heizspannung auf ± 5 % genau eingehalten wird, also auf Ukat = 5 V ± 0,25 V. Das erfordert ständige Messung der Heizspannung und die Möglichkeit, sie nachregeln zu können; diese Forderung wird noch dadurch verschärft, daß im Laufe der Zeit der erforderliche Heizstrom um bis zu 20 % zunimmt, also von Ikat = 15 A auf Ikat = 18 A.
Der Einschaltheizstrom Ikat, e ist, da der Wolframdrahtheizfaden noch kalt ist, beträchtlich höher als der Betriebsheizstrom Ikat, b und gefährdet den Heizfaden. Gegen ihn wendet man ein geeignet geschaltetes Netzgerät an, das Ikat, e langsam hochlaufen läßt. Zur Beobachtung der gleichzeitig hochlaufenden Heizspannung Ukat ist ein Meßinstrument vonnöten (Abb. 21).
Abb. 21. Übersichtsschema eines Netzgeräteeingangs, das auch die Zuleitung der Heizspannung Uf an eine direkt geheizte, mit einer Wolfram-Thorium-Kathode versehene Röhre Rö zeigt. T: Heiztransformator mit primärseitigen Abgriffen; L: Heizspannungsleitungen, in Wirklichkeit verdrillt, Lautsprecherleitung mit 10 mm2 Querschnitt; Rt: Regelwiderstand im primärseitigen Stromkreis von T, z. B. 100 Ω, 40 W; V: Wechselspannungsvoltmeter, das in Wirklichkeit an die Heizspannungskontakte der Röhrenfassung angeschlossen ist; C1: gleich große Scheibenkondensatoren, die die Kathode der Röhre Rö HF-mäßig Symmetrieren, d. h. sozusagen mit einer Mitteanzapfung versehen; C1 = 1...5 nF; Si: Sicherung im primären Heizstromkreis. Zusammen mit dem Anodenstrommeßinstrument A befindet sich V in einem HF-dichten Abschirmgehäuse F; über Durchführungskondensatoren C2 werden die erforderlichen Zuleitungen den Meßinstrumenten von außen zugeführt, C2 = 1...2 nF. Es wird der Abgriff am Transformator T gewählt, der in der Mitte des Regelbereichs von R1 die erforderliche Heizspannung - i. a. 5 V - ergibt. Die Heizung einer Senderöhre sollte tunlichst vor der Anodenspannung eingeschaltet werden. Das ist mit der dargestellten Schaltung auf jeden Fall gewährleistet. Wird der zweipolige Netzschalter S1 geschlossen, liegt der Schaltmagnet des Schütz Sz wegen des ohmschen Widerstandes von R2 - z. B. 300 Ω, 40 W - nicht an der vollen Netzspannung. Verlangsamt nur kann der Schaltmagnet die Kontakte S3 und S'3 schließen, in der zeitlichen Reihenfolge S'3... S3, d. h., die Netzgerätgleichrichter für Steuergittervorspannung, Schirmgitter-und Anodenspannung können ihre Sollspannungen nur allmählich aufbauen. Die im Augenblick des Einschattens von Netzgerätgleichrichtern noch leeren Siebkondensatoren hoher Kapazität wirken praktisch wie ein Kurzschluß: Die Gefahr, insbesondere natürlich bei Hochspannungsgleichrichtern, ist sehr groß, daß der Einschaltstromstoß (engl. inrush current) die Gleichrichter - heutzutage immer Halbleiterdioden - zerstört. Langsames "Hochfahren" der Netzspannung verhindert Schäden dieser Art. S2 ist ein Leitungsschutzschalter, der auf Überlastungen des Netzgerätes, die während des Betriebs eines Senderverstärkers auftreten können - z. B. zu hoher Anodenstrom beim Abstimmen der Schwingkreise oder kurzschlußartige Überschläge im Anodenschwingkreis -, mit Unterbrechung der Netzspannungszuführung reagiert. In der Einschaltphase verlangsamt R2 auch das Ansteigen der Heizspannung Uf bis zum Sollwert.
Daß in käuflich erwerbbaren KW-Senderverstärkern für Funkamateure kein Heizspannungs-Meßinstrument eingebaut ist, besagt keineswegs, daß die erwähnten Empfehlungen bedeutungslos sind: die Hersteller von Senderverstärkern ersetzen keine frühzeitig gealterte Röhre...
Die Hersteller von Tetroden empfehlen zur Beobachtung der Heizspannung Präzisions-Dreheisenvoltmeter(!). Daß sie nicht auf Drehspulvoltmeter verweisen, hat damit zu tun, daß diese für die Messung von Wechselspannungen mit Gleichrichter versehen sein müssen - und der spricht auch auf Hochfrequenz an. Ihr kann ein Gleichrichter in einem Senderverstärker oder in seiner Nähe nur dann entkommen, wenn man ihn sehr sorgfältig abschirmt. Das bereitet keine besonderen Schwierigkeiten.
Am zuverlässigsten als Abschirmung wirkt ein aus Kupferblech geformtes, nahtlos durch Löten verschlossenes Gehäuse, das ringsum Winkel hat, die an möglichst vielen Punkten mit der Frontplatte des Senderverstärkers verschraubt werden (Abb. 22). Zu- und Ableitung der Strom- oder spannungsführenden Leitungen muß über Durchführungskondensatoren erfolgen; 2-nFKondensatoren reichen aus. Unter dem Abschirmgehäuse sollten alle Meßinstrumente angebracht sein, über die ein KW-Senderverstärker verfügt (Abb. 23).
Abb. 22: Meßinstrumente für Uf, Ig1 und Ian sind in die Frontplatte eines Senderverstärkergehäuses eingebaut und auf der Rückseite HF-dicht in ein Kupferblechgehäuse eingeschlossen.
Abb. 23: Übersichtsschema des Einbaus der vier in einem KathodenbasisSenderverstärker erforderlichen Meßinstrumente in einem vollkommen abschirmenden Gehäuse I. II: Gehäuseraum, in dem sich alle übrigen Einzelteile des Senderverstärkers befinden; SSK: Steuergitterschwingkreis; ASK: Anodenschwingkreis.
Zur Messung der 5-V-Heizspannung empfiehlt es sich, ein 6-V-Instrument zu verwenden, der genauen Ablesemöglichkeiten wegen, für Strommessungen indessen Instrumente, die die Sollströme etwa in Skalamitte anzeigen: Bei Telegraphie- und SSB-Betrieb werden dann Meßwerke mechanisch weniger beansprucht.
Chassis und Gehäuse für selbstgebaute Senderverstärker
So widersinnig es klingen mag - Chassis und Gehäuse zählen zu den am schwierigsten zu beschaffenden Einzelteilen, wenn man berücksichtigt, daß ein Gehäuse wie ein Faraday-Käfig beschaffen sein sollte. Diese Bedingung wird mit keinem der handelsüblichen Gehäuse erfüllt, wenn man es in seinem Originalzustand beläßt. Zum Faraday-Käfig hin verändert man ihn, wenn man, wo es möglich ist, Schlitze, die heiße Luft durchlassen sollen, Schlitze zwischen Gehäuseeinzelteilen und alle anderen Öffnungen, deren Abmessung 5 mm überschreitet, mit Aluminium-Siebblech oder, besser noch, mit Messinggewebe verschließt. Die dazu erforderlichen Schrauben müssen in wenigen Zentimetern Abstand voneinander angebracht werden.
Einerseits ist es leicht, ein Gehäuse mit Chassis so zu entwerfen, daß es hochfrequenzmäßig dicht ist, andererseits aber die Herstellung vergleichsweise schwierig und daher zeitraubend. Wer aber Freude an feinmechanischer Klempnerarbeit hat, am feinmechanischen Zusammenfügen von millimetergenau vorbereiteten Aluminiumblech-Rechtecken und -Quadraten, der wird kaum beschreibbare Freude am Entstehen komplizierter geometrischer Gebilde empfinden, die zueinander in harmonischer Beziehung stehen. Später einmal wird der Verfasser eine Bauanleitung veröffentlichen.
Danksagung
Wann immer ich in den letzten 34 Jahren ein von mir für ein Amateurfunkgerät entworfenes Einzelteil benötigte, das nur mit Hilfe einer Drehmaschine oder einer anderen Maschine, die üblicherweise nicht in der Werkstatt eines Funkamateurs zu finden ist, gefertigt werden konnte, hat mir Herr H. Lothar Schneider, Feinmechanikermeister, Düsseldorf, bereitwillig und fachkundig beratend geholfen. Dafür danke ich ihm auch im Zusammenhang mit den Vorbereitungen für den vorstehenden Beitrag zum Kathodenbasis-Senderverstärker.
Literatur
- Anonymus, The Radio Amateur's Handbook, 58. Auflage, American Radio Relay League, Newington CT, 1981, 16-20 - 16-23
- Orr, W. I., Radio Handbook, 23. Auflage, Sams und Co., Indianapolis IN, 1986, 17-2 - 17-3
Teil 1 - Teil 2 - Teil 3 - Teil 4 - Teil 5 - Teil 6 - Teil 7 - Teil 7a - Teil 8 - Teil 9
DL3FM, Prof. Dr. Karl Lickfeld.