Home - Techniek - Electronica - Radiotechniek - Radio amateur bladen - UKW-Berichte - Einfach aufzubauender Leistungsverstärker für das 70-cm-Band mit der 2C39
Nachdem Röhren aus der Familie 2C39 oder YD1050 in gebrauchtem, aber noch funktionsfähigen Zustand vielfach billig oder sogar kostenlos zu beschaffen sind, werden Sendeverstärker für die Amateurfunk-UHF-Bänder gern mit dieser Röhre gebaut. Daß der mechanische Aufwand für die Herstellung einer solchen Verstärkerstufe kleiner sein kann als bei der in (1) beschriebenen Ausführung einer 70cm-Stufe, zeigt die folgende Beschreibung. Aus leichtem und verhältnismäßig stabilen Leiterplattenmaterial oder aus dünnem Blech zusammengelötet und mit der unmittelbar eingelöteten Röhre ist der Aufwand tatsächlich so gering, daß derartige Verstärker nicht nur als Endstufe, sondern auch als Treiber und Vortreiber eingesetzt werden können.
1. Zur Schaltung
Das Schaltbild der Verstärkerstufe in Bild 1 zeigt eine für Röhren dieser Art übliche Gitterbasis-Schaltung. Für diejenigen, die zum ersten Mal Röhren aus der Familie dieser Scheibentrioden benutzen, sei erwähnt, daß die Stufe in Gitterbasis-Betrieb mit auch gleichspannungsseitig geerdetem Gitter arbeitet. Die notwendige negative Gittervorspannung entsteht als positive Katodenvorspannung am Widerstand R1. Diese Spannung ist aussteuerungsabhängig und beträgt -bei 60 Ω und einem Katodenstrom von 100 mA 6 V. Damit die Vorspannung bei höherer Aussteuerung nicht unbegrenzt ansteigt, ist eine Z-Diode parallel geschaltet. Die optimalen Werte von Widerstand und Z-Diode sind je nach Röhre, Röhrenzustand, Anodenspannung und Betriebsart unterschiedlich und müssen deshalb individuell ermittelt werden. Bei 400 bis 600 V und einem Ruhestrom von 20 bis 50 mA können als Ausgangsbasis ein Z-Wert von 5,6 V und ein Widerstand von 60 Ω eingesetzt werden. Die Verstärkerstufe ist für AM-, FM-, SSB- und Telegrafie-Betrieb und sogar für Amateurfernsehen einsetzbar. Für den Widerstand R1 läßt sich ein Potentiometer verwenden (250 Ω), so daß der Anoden-Ruhestrom auf 20 mA eingestellt werden kann.
Bild 1: Schaltbild der Leistungsverstärkerstufe für das 70-cm-Band
Da die Katode in der Röhre einseitig mit der Heizung verbunden ist, liegt die Vorspannung praktisch auf Heizer-Potential. Die Heizwicklung des Transformators darf deshalb nicht - wie sonst üblich - mit einem Anschluß an Masse gelegt werden, weil dadurch die Vorspannung kurzgeschlossen würde. Es ist aus dem gleichen Grund auch nicht möglich, mehrere solche Röhren, sofern sie unterschiedliche Vorspannungen benötigen, aus der gleichen Heizwicklung zu speisen.
Die Heizspannung darf keinesfalls 6,0 V übersteigen. Genaue Werte sind in Abhängigkeit von Betriebsfrequenz und Aussteuerung in (1) angegeben. Dort sind auch die Daten der verschiedenen Typen dieser Röhrenfamilie zu finden. An dieser Stelle sei auch auf eine Veröffentlichung hingewiesen(2), die eine aufwendigere, aussteuerungsunabhängig arbeitende Art der Vorspannungserzeugung zeigt.
Da die hochfrequente Steuerleistung ebenfalls der Katode zugeführt wird, müssen die Heizleitungen für die Betriebsfrequenz verdrosselt werden. Das Abfließen der HF-Leistung verhindern die Drosseln L4 und L5. Der kapazitive Spannungsteiler C1/C2 und die Induktivität L1 passen den Widerstand des Kabels von 50 oder 60 Ω an den komplexen Eingangswiderstand der Röhre an.
Den Anodenkreis L2 der Stufe kann man als verkürzte λ/4-Lecherleitung ansehen. Da dieses an sich symmetrische Gebilde mit nur einer Röhre verbunden ist, stellt der Trimmer C3 die Röhrenkapazität am anderen offenen Ende der Lecherleitung dar. Gleichzeitig dient der Trimmer der Abstimmung auf Resonanz, wodurch sich die Symmetrie verschieben kann, so daß am normalerweise "kalten" Endpunkt der Lecherleitung die Drossel L6 erforderlich ist. Der Widerstand R2 stellt eine Art Sicherung dar. Sein Wert ist unkritisch (9 bis 15 Ω), jedoch sollte eine kleine Bauform für nicht mehr als ¼ W eingesetzt werden.
Die verstärkte HF-Leistung wird über L3 ausgekoppelt. Die Induktivität der Koppelschleife ist mit dem Trimmer C4 auf Serienresonanz abgestimmt.
2. Betriebsdaten
Die Röhren arbeiten zuverlässig schon mit einer Anodenspannung von 300 V. Die folgende Tabelle gibt einige typische Daten für verschiedene Anodenspannungen und Steuerleistungen an, die mit einem geeichten Richtkoppler (Siemens) und einem 50-Ω-Abschluß (Spinner) ermittelt wurden:
| UB | PSteuer | Ia | Pout |
|---|---|---|---|
| 300 V | 0,4 W | 28 mA | 4 W |
| 300 V | 4 - 5 W | 72 mA | 12 W |
| 420 V | 0,4 W | 35 mA | 7 W |
| 420 V | 4 - 5 W | 95 mA | 22 W |
| 600 V | 0,4 W | 42 mA | 9 W |
| 600 V | 1 W | 55 mA | 15 W |
| 600 V | 4 - 5 W | 115 mA | 42 W |
Die Röhre benötigt eine Vorheizzeit von ca. 1 Minute und muß auch bei der niedrigsten Anodenspannung gebläsegekühlt werden.
Die Daten lassen erkennen, daß der Linearitätsbereich mit Sicherheit weit überschritten ist, wenn beispielsweise bei einer Anodenspannung von nur 300 V bis auf 72 mA ausgesteuert wird, weil die Leistungsverstärkung weit unter 10 dB liegt. Hohe Anodenspannungen sind deutlich vorteilhaft.
3. Aufbauhinweise
Die 432-MHz-Verstärkerstufe wird aus einseitig kupferkaschiertem Leiterplatten-material oder aus dünnem Messingblech hergestellt. Die kaschierte Seite liegt dabei innen beziehungsweise bei der tragenden Zwischenplatte oben, auf der Anodenseite. Verwendet man Kupfer- oder Messingblech für die Zwischenplatte, so kommt die bessere Wärmeleitfähigkeit der Röhre zugute. Bild 2 zeigt den Aufbau in je einer Skizze von oben, von der Seite und von unten.
Bild 2: Aufbau der 432-MHz-Verstaärker
Zuerst erhält die Zwischenplatte je eine Bohrung für den Gitterring der Röhre und für die hochspannungsfeste Anodenspannungs-Durchführung. Die Vorderwand wird mit den Bohrungen für Buchsen (BNC), Durchführungskondensatorenund Trimmer (z.B. keram. Spindeltrimmer 0,5-9 pF von Valvo/Philips oder auch Lufttrimmer mit 1,5 mm Platten-Abstand) versehen. Danach werden Gehäuserahmen und Zwischenplatte zusammengelötet. Deckel und Boden werden erst ganz zum Schluß aufgesetzt.
Die Induktivitäten sind nach Bild 3 herzustellen. Die drei Drosseln L4... L6 bestehen aus 10 Windungen von 0,5-mm-Kupfer-Lack-Draht, der auf einen 6-mm-Dorn gewickelt wird; sie sind freitragend einzulöten. Die Röhre wird mit einem Lötkolben von 100 bis 150 W an ihrem Gitterring in die Zwischenplatte eingelötet, wobei die Lötnaht im Anodenraum liegen soll. Dieser Arbeitsgang soll schnell erfolgen, um die Röhre nicht schon vor Gebrauch zu beschädigen. Bild 4 zeigt die Stellen, an denen die Röhre eingelötet wird und wo der Anodenkreis L2 anzulöten ist. Bild 5 zeigt in je einer Aufnahme von oben und unten eine von DC2RK aufgebaute Doppel- Verstärkerstufe der beschriebenen Art. Die Kühlöffnungen sind hier an den Längsseiten angebracht und die Vorspannungserzeugung ist nach (2) ausgeführt.
Bild 3: Form und Abmessungen der Induktivitäten
Bild 4: Die Elektroden der 2C39-Röhrenfamilie
Bild 5
4. Abstimmung und Betrieb
Sowohl in die Ansteuerleitung wie auch in die Ausgangsleitung sollte je ein Stehwellen-Anzeigegerät (z. B. DK2VF 002) geschaltet werden. Auch das Gerät SWB-2 eignet sich für diese Art des Abgleichs noch. Bei zunächst kleiner Anodenspannung und einer Steuerleistung um 1 W ist die Katodenseite auf den optimalen Kompromiß zwischen maximaler Aussteuerung und minimalem Stehwellenverhältnis, und die Anodenseite auf höchste Ausgangsleistung abzustimmen. Nach diesem Grobabgleich erhält die Stufe ihre normale, spätere Betriebsspannung und wird feinabgestimmt. Mit den angegebenen Werten funktioniert die Stufe auf Anhieb.
Da die Wärmeableitung bei dieser Art des Aufbaus sehr gering ist, muß die Röhre auch bei Betrieb mit nur 300 V unbedingt mit Druckluft gekühlt werden. Dazu bohrt man entweder eine größere Zahl von 3-mm-Löchern oder sägt eine größere Öffnung aus und verschließt diese mit engmaschigem Drahtgitter. Die Öffnungen können in den Längs- oder Ouerseiten angebracht werden. Es ist zweckmäßig, einen Teil des Luftstroms abzuzweigen und durch den Katodenraum zu führen. Außen kann ein Schlauchstutzen aus Blech angelötet werden.
Mit veränderten Kapazitäten und Induktivitäten läßt sich der gleiche Aufbau für das 2-m-Band einsetzen; dies wurde bereits erprobt, jedoch dürfte eine Ausführung für das 23-cm-Band interessanter sein. Sie soll später beschrieben werden. Da die hier beschriebene Leistungsstufe in jeder Hinsicht einen kaum zu unterbietenden Aufwand darstellt und von einem geübten Amateur leicht an einem Abend aufzubauen ist, wird sie sicherlich zur weiteren Belebung des UHF-Amateurfunks beitragen.
5. Literatur
- A. Tautrim: Streifenleitungs-Sendeverstärker für das 70-cm-Band mit der 2C39, UKW-Berichte 12 (1972) Heft 1, S. 36 - 51
- D. Vollhardt: Gittervorspannungs-Erzeugung für Gitterbasis-Stufen mit geerdetem Steuergitter, UKW-Berichte 12 (1972) Heft 2, S. 105 - 106
DJ9HO, Karl Weiner.