Home - Techniek - Electronica - Radiotechniek - Radio amateur bladen - UKW-Berichte - Koaxial-Endstufe mit der 4CX250B für das 70-cm-Band
Um im 70-cm-Band höhere Leistungen bei vertretbarem finanziellen Aufwand zu erzeugen, bieten sich nur zwei Röhrentypen an: und zwar die Trioden aus der Familie der 2C39, und die Tetroden aus der Familie 4X150 / 4CX250.
Nachdem bereits einige 70-cm-Endstufen mit der 2C39 veröffentlicht worden sind(1),(2), soll hier eine Endstufe der nächsthöheren Leistungsklasse mit der 4CX250B vorgestellt werden. Eine ähnliche Stufe wurde bereits vor Jahren beschrieben (3),(4),(5); sie wies jedoch für den Nachbau eine Reihe von Nachteilen auf. Der etwas umständliche Aufbau mit vielen Drehteilen dürfte wohl mit dazu beigetragen haben, daß derartige Leistungsendstufen bis heute verhältnismäßig unpopulär geblieben sind. Dabei besitzt eine 4CX250-Stufe mit 14 bis 16 dB eine wesentlich höhere Verstärkung als eine 2C39-Stufe (10 bis 11 dB). Das heißt: bei gleicher Steuerleistung wird etwa die 4fache Leistung wie mit einer 2C39 erzeugt. Da beide Röhren Gebläsekühlung benötigen, gestaltet sich lediglich das Netzteil wegen des größeren Transformators und der benötigten Schirmgitterspannung etwas aufwendiger. Der mechanische Aufwand ist bei beiden Stufen etwa gleich. Die in Bild 1 gezeigte Endstufe kann mit verhältnismäßig wenig Arbeitsaufwand nachgebaut werden; sie weist eine Reihe von Besonderheiten auf, die ausführlich beschrieben werden.
Bild 1: 70-cm-Leistungsendstufe mit der 4CX250B
1. Zur Auswahl der Röhre
Von der 4X150 A existieren je nach Hersteller verschiedene Ausführungen. Im Normalfall ist diese Röhre in Metall-Glas-Technik ausgeführt, daneben gibt es aber auch Versionen mit Keramikboden, und mit einfacher oder doppelter Fiederung des Anodenradiators. Sie sind vom Sockel her gleich, und unterscheiden sich im wesentlichen nur in der Heizspannung (6 V oder 26 V) und in der Anodenverlustleistung (150 W oder 250 W). Daneben existiert noch der Typ 4X150G, bei der ähnlich der 2C39 sämtliche Röhrenelektroden koaxial herausgeführt sind, um die Zuleitungsinduktivitäten gering zu halten.
Für die 4CX250B/F/R (250 W Verlustleistung) ist wegen der Metall-Keramik-Bauweise eine höhere maximale Anodentemperatur (250°C) zugelassen als bei den Glastypen (200°C). Sie braucht daher nicht ganz so intensiv gekühlt zu werden. Die Grenzwerte für Anoden- und Schirmgitterspannung von 2000 V beziehungsweise 400 V sollten jedoch bei beiden Typen nicht überschritten werden. Wie Bild 2 zeigt, setzt der Verstärkungsabfall bei der 4X150 schon bei niedrigeren Frequenzen ein als bei der 4CX250. Bild 3 zeigt den bei ausgenutzten Grenzwerten maximal zulässigen Input, und die erreichbare Ausgangsleistung in Abhängigkeit von der Frequenz. Eine vergleichende Zusammenstellung dieser Röhren findet sich in (6). Bis auf die 4CX250R sind alle Ausführungen recht preiswert auf dem Surplus-Markt erhältlich.
Bild 2: Leistungsverstärkung in Abhängigkeit von der Frequenz. AB1-Betrieb, Katodenbasis
Bild 3: Ein- und Ausgangsleistung als Funktion der Frequenz
In den letzten Jahren wurde eine ganze Reihe modernerer Röhren dieser Leistungsklasse entwickelt, die jedoch wegen ihrer hohen Preise für den Amateurfunk im allgemeinen ausscheiden. Erwähnenswert ist die STC-Tetrode 4KC/160 M (datengleich mit der 4CX250B) aus dem Vertriebsprogramm der Firma SEL. Bei dieser Röhre wird die entstehende Verlustwärme über einen isolierenden, aber sehr gut wärmeleitenden Block aus Berylliumoxyd auf das Chassis abgeleitet. Dies ist auch bei der Eimac-Röhre 8873 der Fall. Die beiden anderen Röhren dieser Reihe, 8874 und 8875, werden mit Gebläse gekühlt(7). Die zusätzliche Ausgangskapazität einer Röhre, die mit Ableitungskühlung aus Berylliumoxyd ausgestattet ist, liegt bei etwa 6 bis 10 pF. Dies ist bei der Bemessung des Anodenkreises zu berücksichtigen.
Bild 4: Ersatzschaltbild der 70-cm-Endstufe
2. Elektrischer Aufbau
Die Tetrode arbeitet in Katodenbasis-Schaltung. Bild 4 zeigt das Ersatzschaltbild und die Sockelschaltung der Röhre. Die 435-MHz-Steuerleistung wird von der Koaxialbuchse 1 über die Leiterschleife L1 in den λ/2-Leitungskreis L2 eingekoppelt. Dieser ist in der Art eines Helixkreises ausgeführt. Die Drossel Dr1 führt die negative Vorspannung für das Steuergitter (-55 V bei Linearbetrieb, -90 V für C-Betrieb) ungefähr im Strombauch zu. Dieser befindet sich wegen der starken kapazitiven Verkürzung des Kreises (Eingangskapazität 16,5 pF !) bereits im Inneren der Röhre. Die Einkopplung kann auch kapazitiv, mit rund 8 pF zum Gitteranschluß erfolgen.
Das Schirmgitter ist über den im Sockel eingebauten Abklatschkondensator C17 hochfrequenzmäßig geerdet. Die für AB1-Betrieb (Linearbetrieb) erforderliche stabilisierte Schirmgitterspannung von 350 V bringt die Drossel Dr2 an den Sockelanschluß 1.
Drossel Dr4 führt die Heizspannung von 6,0 V an den Sockelanschluß 3. Dieser Spannungswert mag etwas ungewöhnlich erscheinen, da normalerweise bei UHF-Betrieb die Heizspannung zu reduzieren ist, um den Rückheizeffekt (Heizen der Katode durch Elektronen, welche die Anode nicht erreichen, also "zurückkommen") auszugleichen. Im Gegensatz zum C-Betrieb ist dieser Ausgleich bei Linearbetrieb nicht erforderlich, weil unter diesen Bedingungen der Effekt sehr klein ist.
Die Röhre liegt im Spannungsbauch des Anodenkreises (L3); die Auskopplung (L4) und die Anodenspannungs-Zuführung (Dr 3) sind im Strombauch angeordnet. Der Trimmer C15 kompensiert den Blindanteil von L4. Der koaxial aufgebaute Anodenkreis ist ebenfalls λ/2 lang, und wird an dem der Röhre entgegengesetzten Ende (ebenfalls Spannungsbauch) mit einem selbstgebauten Tauchtrimmer (C16) auf Resonanz abgestimmt. Dieser Aufbau erspart den bei λ/4-Kreisen erforderlichen Abklatschkondensator.
Wegen der Röhren-Ausgangskapazität von 4,5 pF, des Trimmers C16 und der unvermeidbaren Streukapazitäten ist der Anodenkreis mechanisch kürzer als λ/2. Eine derartige Anordnung mit einem runden Innenleiter und einem runden oder - wie hier - viereckigem Außenleiter, der den Innenleiter vollständig umschließt, wird auch Topfkreis genannt. Die optimale Kreisgüte, das heißt die geringste Dämpfung, wird bei einem Durchmesserverhältnis D/d von etwa 3,5 erreicht. Dieses Durchmesserverhältnis entspricht einem Wellenwiderstand von 75 Ω. Je mehr allerdings die kapazitive Belastung des Topfes zunimmt, desto kleiner wird der günstigste Wellenwiderstand. Der hier beschriebene Anodentopfkreis besitzt einen Wellenwiderstand von etwa 55 Ω.
Die Bandbreite von Koaxial-Topfkreisen nimmt bei gleichbleibendem Wellenwiderstand mit wachsenden Vielfachen von λ/4 ab. So beträgt die Bandbreite eines λ/2-Kreises nur etwa die Hälfte der Bandbreite eines λ/4-Kreises. Daher sind Stufen wie die hier beschriebene nur bedingt für Breitbandbetrieb, wie Fernsehen, geeignet.
3. Mechaniser Aufbau
Bild 5 läßt den kompakten und unkomplizierten Aufbau der Endstufe erkennen. Der mechanische Aufwand ist für diese Leistungsklasse wohl kaum mehr zu unterbieten, da vorwiegend handelsübliches Rohrmaterial verwendet wird.
Bild 5: Aufbau und Hauptabmessungen der 4cx250-Endstufe für 435 MHz.
Zunächst biegt man aus 1 mm dickem Messingblech den Anodentopf-Außenleiter mit den Innenmaßen 100 mm × 100 mm. Prinzipiell kann dieses Teil auch aus entsprechenden Blechteilen zusammengelötet werden. Ein Zusammenschrauben mit Blechwinkeln empfiehlt sich an dieser Stelle jedoch nicht, da Stellen mit schlechtem Kontakt in den Wegen hoher Ströme sehr ungünstig wären. Lediglich der Deckel wird in dieser Weise befestigt.
Danach lötet man die beiden Stirnbleche ein; das eine mit einem 56-mm-Loch in der Mitte für den Röhrensockel, das andere mit einer Bohrung für die Achsdurchführung des Kondensators C16 und einer größeren Zahl 6-mm-Löcher für den Kühlluft-Austritt. Die übrigen Bohrungen im Anodentopf (Kühlluft-Eintritt, Sockelbefestigung, Deckelbefestigung, Anodenspannungszuführung, Keramikstütze für den Innenleiter und Auskopplung ergeben sich aus Bild 5 und müssen wohl nicht im einzelnen beschrieben werden. Da die Auskopplung niederohmig ist (hoher Strom, aber niedrige Spannung), genügt für den Trimmer C15 ein Plattenabstand von 0,75 mm.
Der Innenleiter des Anodenkreises besteht aus 2 mm dickem Kupferrohr von 185 mm Länge und 44 mm Durchmesser. Messingrohr kann auch verwendet werden, ist jedoch wegen seines höheren Wärmewiderstandes nicht so günstig. Dagegen müßte sich Aluminiumrohr gut eignen, wenn es am Anodenradiator gut festgeklemmt wird.
(Wärmeleitwerte k [W/grd × cm]: Cu = 3,8; Al = 2,1; Ms = 1,1).
Da der Anodenradiator der 4CX250B einen Durchmesser von etwa 41,2 mm besitzt, muß das Kupferrohr auf diesen Durchmesser aufgedreht werden. Anschließend wird das Rohr an dieser Stelle auf eine Länge von 20 bis 25 mm geschlitzt. Röhre und Innenleiterrohr müssen sich stramm ineinander schieben lassen. Zur Sicherheit kann auch noch eine Rohrschelle (Bild 7) aufgeschraubt werden.
Um das Aufdrehen zu umgehen, wurde für den Anodenleiter zuerst handelsübliches Messingrohr 44 mm/1 mm eingesetzt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß derartige Rohre erhebliche mechanische Spannungen besitzen, was sich bei Erwärmung durch unangenehmes Knistern bemerkbar macht. Außerdem waren die Stabilität und die Wärmeableitung geringer.
Der Anodenkreis wird auf der einen Seite durch die Röhre, auf der anderen Seite durch eine keramische Stütze gehalten. Diese einfache Anordnung gestattet einen schnellen Röhrenwechsel.
Der Anoden-Tauchtrimmer C16 besteht aus einem handelsüblichen Aluminium-Drehknopf von 30 mm Durchmesser und 15 mm Länge (Bild 6). Er wird auf ein 48 mm langes Stück 6-mm-Rundmaterial aus Messing geschraubt, das 30 mm lang mit M6-Feingewinde versehen wurde. Der Gewindestab wird in einer Achsdurchführung für Einlochmontage geführt, die innen M6-Feingewinde erhält. Dazu muß allerdings erst der Durchmesser von 6 mm auf etwa 4,5 mm reduziert werden, was durch Einlöten eines entsprechenden Rohrstückes (6/0,75) geschieht. Damit das Feingewinde nicht durch die Feststellschraube des Bedienungsknopfes beschädigt werden kann, wird ein Ende 8 mm lang auf 4 mm Durchmesser abgedreht.
Bild 6: Anodenkrels-Abstimmung
Die Anodenkreis-Abstimmung kann auch anders vorgenommen werden; nämlich durch zwei einander gegenüberstehende Plattenkondensatoren (Bild 7). Der Vorteil ist, daß Gitter- und Anodenkreis von der Frontplatte her bedienbar sind. Als Nachteil stehen erheblich größere Abmessungen der Endstufe entgegen. Die beiden Plattenkondensatoren müssen im übrigen auf gleiche Kapazitätswerte abgestimmt werden, damit Feldsymmetrie herrscht. Anders ist die maximale Ausgangsleistung nicht zu erreichen.
Bild 7: Eine Ausführung mit anderem Anodenkreis
Die Anordnung des Gitterkreises und seiner Abstimmung zeigt Bild 8. Hier ist auch die übrige Beschaltung des Röhrensockels zu erkennen. Der Innenleiter L2 des Helixkreises besteht aus 2 mm dickem, versilberten Kupferdraht von etwa 90 mm Länge, die Koppelschleife L1 aus versilbertem 1-mm-Draht. Um den Kreis nicht mehr als unvermeidbar kapazitiv zu belasten, wird die Abstimmung mit einem Lufttrimmer (C14) von sehr geringer Endkapazität (maximal 2 pF) vorgenommen. Da derartige Trimmer normalerweise nicht erhältlich sind, werden von einer Ausführung mit höherer Kapazität alle Platten bis auf zwei Stator- und eine Rotorplatte entfernt. Über eine flexible Kupplung und ein Winkelgetriebe ist der Gitterkreis von der Frontplatte her abstimmbar.
Bild 8: Der Gitterkreis
Den Außenleiter des Kreises bildet ein 40 mm langes Rohrstück von 45 mm/1 mm Durchmesser, das auf den Röhrensockel geschoben und mit diesem an 4 Stellen verschraubt wird. Dazu lötet man innen im Sockel M3-Muttern auf die bereits vorhandenen Löcher. Um das Rohr bis zum Anschlag auf den Sockel schieben zu können, müssen an den entsprechenden Stellen Schlitze eingesägt werden (Bild 8). Die 5 Katodenanschlüsse der Röhre werden über kurze Drahtstücke mit der Innenseite des Sockels verlötet, wie Bild 8 erkennen läßt. Bild 9 zeigt die Gitterseite der Endstufe in einer Fotografie.
Bild 9: Foto der Gitterseite
Die Auskopplung mit L4 und C15 wird nach Bild 10 und Bild 11 ausgeführt.
Bild 10: Die Auskopplung
Bild 11: Nach Entfernen des Anodenrohres wird die Auskopplung sichtbar
4. Kühlung
Röhren mit außenliegender Anode wie die 4CX250B sind für Druckluft-Kühlung ausgelegt. Die Kühlluft wird normalerweise von der Gitterseite her eingeblasen, weil auch die Elektrodendurchführungen eine Kühlung benötigen. Die Stiftdurchführungen müssen bereits gekühlt werden, wenn nur die Heizung eingeschaltet ist. Die Kühlluft wird dann mit Hilfe eines keramischen Kamins am Röhrenkolben entlang geführt, durchströmt die lamellierte Anode, und tritt dann ins Freie. Durch Engstellen und Wirbel entsteht im Luftstrom Druckabfall. Die 4CX250B benötigt bei voller Ausnutzung der Anodenverlustleistung von 250 W und bei Verwendung des zugehörigen Sockels und Kamins (Eimac SK-600 oder 620 oder 630 bzw. Johnson 124-110-1 oder 115-1) etwa 0,6 m3/Minute bei einem Lieferdruck von 16 mm Ws (1,6 mbar). Durch eine ungünstige Luftführung kann der Druckabfall jedoch erheblich höher werden, so daß die Luftströmung bei einem ungeeigneten Lüfter schließlich abreißt, und das Lüfterrad lediglich leer durchdreht.
Die meisten Axiallüfter liefern zwar große Luftmengen, auch bei niedrigen Drehzahlen, und sind genügend leise, doch sind sie nicht in der Lage gegen einen nennenswerten Druckabfall zu arbeiten. Radialgebläse sind in dieser Hinsicht besser, doch sind sie lauter, und in der bei Funkamateuren üblichen kleinen Form auch zu schwach(8). Versuche, die Kühlluft wie üblich mit einem Radialgebläse von der Gitterseite her einzublasen brachten dann auch das erwartete negative Resultat: Nach 10 s Dauerstrichbetrieb sank die Ausgangsleistung auf unter 50 % des Anfangswertes, und an den Plattenkondensatoren am Ende des Anodenrohres (Bild 7) schmolz das Lötzinn. Die zulässige Anodentemperatur von 250°C wurde demnach mit Sicherheit überschritten. Daß die Röhre nach längeren Versuchen dabei keinen Schaden nahm, zeigt ihren robusten Aufbau. Der 4X150 kann man eine solche Überlastung wegen ihres Glaskolbens sicher nicht zumuten.
Interessant ist in diesem Zusammenhang die Beschreibung einer Kurzwellenendstufe in (9) mit der 4X150A, bei der diese Röhre bis zu einer Verlustleistung von 60 W (Ua = 600 V) völlig ohne Gebläsekühlung betrieben wird. Die entstehende Wärme wird nur durch Konvektion und Strahlung an die Umgebung abgegeben.
In der hier beschriebenen Endstufe wurde die Kühlluft mit dem gezeigten, verhältnismäßig schwachen Axiallüfter in Höhe der Röhrenanode in den Anodenraum geblasen (Bild 15). Sie streicht ohne wesentlichen Druckabfall an dem Anodenrohr entlang und entzieht der auf diese Weise vergrößerten Anodenoberfläche genügend Wärme. Ein geringer Teil der Kühlluft gelangt dabei durch den Sockel an die Elektrodendurchführungen, und tritt aus dem Gitterkreis ins Freie. Ein Kamin darf hier nicht verwendet werden.
Bild 15: Endstufe mit angebautem Lüfter
Entscheidend bei diesem Konzept ist, daß eine ausreichend große Luftmenge in Bewegung gebracht wird, und daß an der großen Kühlfläche (Anodenrohr) kaum ein Druckabfall auftritt. Damit reicht der Papst-Axiallüfter des Typs 3050 (88 mm × 88 mm × 50 mm) bei SSB-Betrieb bis zu Leistungen von etwa 500 W Input aus. Darüberhinausgehend ist ein Radiallüfter günstiger, der entsprechend Bild 5 montiert wird. Die Ansaugöffnungen beider Lüfterarten sind in jedem Fall auf etwa 3 bis 4 cm von jedem Hindernis frei zu halten. Die Lufteintrittsöffnung des Anodenkastens ist mit möglichst grobmaschigem (Maschenabstand 5 bis 6 mm) Messinggeflecht abzudecken (einlöten !).
5. Netzteil
Bild 12 zeigt das Schaltbild des einfachen Netzteils, das die wegen der Linearität erforderliche hohe Anodenspannung von 1500 bis 2000 V durch Spannungsverdopplung (in Delon-Schaltung) erzeugt. Dies erspart einen teuren Hochspannungstransformator; die Ausgangsspannung ist trotzdem ausreichend stabil. Eine Serienschaltung von billigen Roll-ElektrolytKondensatoren ersetzt die großen und teuren (und zugegebenermaßen betriebssicheren) Metallpapier-Kondensatoren. Die parallel liegenden Widerstände gleichen die Leckströme aus und entladen die Kondensatorkette nach dem Ausschalten. Dadurch wird es möglich, das gesamte Netzteil auf einer Leiterplatte unterzubringen. Bild 13 zeigt diese Platine mit der Bezeichnung DC8NR 007. Sie ist für den Einsatz billiger Gleichrichterdioden ausgelegt; die beiden Diodenketten können aber auch durch zwei Einzeldioden (URM = 3 kV; IRA = 3 A) ersetzt werden. Die Vorwiderstände R7 bis R9 für die Stabilisatorkette erzeugen eine erhebliche Wärme, weshalb sie mit etwas Abstand zur Leiterplatte eingelötet werden sollten. Der Kondensator C 7 befindet sich nicht auf der Platine, sondern wird unmittelbar an der Hochspannungsdurchführung angelötet.
Bild 12: Schaltbild des Netzteils mit Spannungsverdoppelung für dir Hochspannung
Für Linearbetrieb benötigt die Röhre eine stabilisierte Schirmgitterspannung von 350 V. Bei einem eventuellen Ausfall der Anodenspannung ist das Schirmgitter mit seiner Verlustleistung von 12 W am meisten gefährdet, weil es dann als Anode wirkt, und den hohen Anodenstrom zu übernehmen versucht. Andererseits kann der Schirmgitterstrom bei kleinen Anodenströmen negativ werden. Deshalb ist eine Schirmgitterversorgung aus Glimm-Stabilisatoren günstig, wobei die entnehmbare Leistung auf 11 W begrenzt ist. Das schließt eine Überlastung mit Sicherheit aus. Die Vorspannungsquelle für das Steuergitter kann ohne Nachteil hochohmig ausgelegt werden, da im Linearbetrieb keine Gitterströme auftreten.
Der Schalter S3 schaltet sämtliche interessierenden Ströme und Spannungen an das Meßinstrument I1. Die Shuntwiderstände R10, R11, R14 und R15 richten sich nach dem verwendeten Instrument und sind gegebenenfalls neu zu berechnen. Die angegebenen Werte gelten für ein Meßwerk mit 60 NA Vollausschlag und einem Innenwiderstand von 2,5 kΩ.
Der in der Netzzuleitung angeordnete 25Ω-Widerstand R19 ist nicht unbedingt erforderlich (ausprobieren). Er verhindert, daß die Einschalt-Stromspitze die 10-A-Haushaltssicherung auslöst. Wenn die Elektrolyt-Kondensatoren nach etwa 1 s aufgeladen sind, überbrückt S2 den Schutzwiderstand, und der Transformator liegt an voller Netzspannung.
Nach dem Einschalten liegen Heiz-, Schirmgitter- und Anodenspannung ständig an der Röhre. Wenn der Hilfskontakt r 1 des Antennenrelais bei Empfang geöffnet ist, gelangt die volle negative Gittervorspannung von 110 V an die Röhre und sperrt diese. Wenn nicht bereits die Treiberstufe getastet wird, kann diese negative Spannung bei Telegrafie auch zum Tasten der Endstufe benutzt werden.
Mit zwei Umschaltern, die in Bild 12 nicht eingezeichnet sind, läßt sich die Endstufe auf C-Betrieb schalten: Die Steuergitter-Vorspannung wird von -55 V auf -90 V erhöht, die Schirmgitterspannung von 350 auf 250 V herabgesetzt. Diese Einstellung ermöglicht einen höheren Anodenwirkungsgrad (bis über 50 %), weist aber geringere Verstärkung auf. Sie kann für FM und Telegrafie benutzt werden; bequemer ist es jedoch, auch für diese Modulationsarten die lineare AB1-Einstellung zu benutzen. Bei Betrieb mit niedrigeren Anodenspannungen (unter 1500 V) ist die Schirmgitterspannung im übrigen ebenfalls herabzusetzen (250 bis 300 V).
Bild 13: Leiterplatte DC8NR 007 für das Netzteil
Bild 14: Das ausgeführte Netzteil
6. Hinweise zu den Bauelementen
| Tr 1 | Sek 1: 700 - 800 V, 600 mA (für 1700 - 2000 V Gleichspg. unter Last) Sek 2: 75 V / 20 mA Sek 3: 6,0 V / 2,6 A |
| D1 ... D14 | siehe Text (1N4007 oder ähnlich) |
| D15 | 1N4007 |
| D16 | 1N4148 oder ähnlich |
| C1 ... C 6 | 100 µF / 550 V (Fa. Bauer, Bamberg, Best.Nr. 43-9055) |
| C7 | keramischer Scheibenkondensator 470 pF / 3 kV |
| C8,C,9 | 25 µF / 350 V |
| C11 ... C 13 | 500 pF / 500 V Schraub-Durchführungskondensator (Siemens B37020 - B5501 - S1; Fa. Bauer: 43-1541) |
| C14 | 0,4 - 2 pF (siehe Text) |
| C15 | 15 pF (siehe Text) |
| C16 | 0,3 - 6 pF (siehe Text) |
| C17 | Messingfahne 10 × 10 auf Isolierdurchführung, 20 mm von L3 entfernt |
| C18 | 220 pF keramischer Scheibenkondensator |
| R1 ... R6 | 100 kΩ/2W |
| R7 ... R9 | 8,2 kΩ / 11 W (besser 15W - Fa. Rosenthal) |
| R10 | 0,6 Ω Drahtwiderstand (siehe Text) |
| R11 | 50 Ω Trimmpotentiometer |
| R12 | 2,7 kΩ/2W |
| R13 | 10 kΩ Trimmpotentiometer |
| R14 | 6,0 Ω/0,5W |
| R15 | 60 Ω / 0,5 W |
| R16 | 1 kΩ Trimmpot. |
| R17 | 100 kΩ / 0,5 W |
| R18 | 33 Ω / 0,5W |
| R19 | 25 Ω / min. 5 W |
| Alle Drosseln werden aus λ/4 langen (17,2 cm) Kupfer-Lack-Draht-Stücken gewickelt, und zwar: | |
| Dr1, Dr 2, Dr 5 | 0,3 mm CuL, 3 mm ø |
| Dr3 | 0,8 mm CuL, 7 mm ø |
| Dr4 | 0,8 mm CuL, 4 mm ø |
| Keramischer Stützisolator, 28 mm lang, mit zwei Metallkappen mit M3-Gewinde (49-2015) | |
| Keramische Hochspannungsdurchführung (Bauer 49-2006) | |
| Aluminium-Drehknopf (Mentor - Bauer 47-2222) | |
| Flexible Kupplungen (Bauer 46-2232 und 46-2237) | |
| 6-mm-Achsdurchführung (Bauer 46-2239) | |
| 6-mm-Verlängerungsachse (Bauer 46-2201) | |
| Winkelgetriebe (Bauer 46-2242) | |
| Radialgebläse (Airflow 26 BTM - Bauer 48-6101) | |
| Axiallüfter | Papst Typ 3050 mit Kondensatormotor, Maße 88 × 88 × 50, 90 m3/h, 220 V / 50 Hz - Radio Rim, München) |
7. Inbetriebnahme und Abgleich
Zuerst überprüft man das Netzteil für sich allein. Man überzeuge sich vom einwandfreien Arbeiten des Antennenrelais. Bei geschlossenem Kontakt r1 sind mit R13 etwa - 55 V an Pt6 einzustellen. Danach ist die Endstufe an die Betriebsspannungen zu legen und mit Antenne oder Abschlußwiderstand zu belasten. Normalerweise wird für die Inbetriebnahme einer derartigen Leistungsstufe empfohlen, den Abgleich bei reduzierter Schirmgitter- und Anodenspannung vorzunehmen, und erst nach dem Vorabgleich hochzufahren. Dieses Ver fahren ist zwar empfehlenswert, stößt aber auf praktische Schwierigkeiten (Netzteil!). Es ist auch nicht unbedingt erforderlich, wenn folgendermaßen vorgegangen wird:
Netz einschalten und 1 Minute vorheizen, S2 in Stellung Anodenstrom bringen. Endstufe einschalten und den Anodenruhestrom mit R13 auf 100 mA einstellen. Jetzt wird überprüft, ob die Stufe stabil ist: Den Anodenstrom kurzzeitig mit R13 auf 200 mA hochfahren und Gitter-und Anodenkreis-Trimmer durchdrehen. Dabei darf keine Ausgangsleistung angezeigt werden, und der angezeigte Anodenstrom darf sich nicht ändern.
Einen Steuersender mit etwa 3 bis 4 W Ausgangsleistung anschließen, und den Auskoppeltrimmer C15 fast ganz herausdrehen. Den Gitterkreis auf maximalen Anodenstrom abstimmen. Den Anodenkreis mit C16 auf Resonanz bringen, wobei sich ein ausgeprägter Dip beim Anodenstrom zeigt. Auskoppeltrimmer und Anodenabstimmung wechselweise auf größte Ausgangsleistung abgleichen. Ein vorsichtiges Verbiegen der Koppelschleife L1 vervollständigt den Abgleich. Lage und Abstand der Auskoppelschleife L4 zum Anodenkreis dürften nach Bild 10 optimal sein. Im übrigen ist die Stabilisatorkette ein guter optischer Indikator für die richtige Abstimmung der Endstufe. Bei Resonanz sinkt der Schirmgitterstrom stark ab.
Danach kann die Steuerleistung erhöht werden. Für Vollaussteuerung sind je nach Anodenspannung etwa 7 bis 8 W erforderlich, wofür der Transverter von 144 MHz nach 432 MHz(10) mit der Röhre EC8020 ausreicht. Als Kriterium für die Aussteuergrenze dient der Steuergitterstrom: dieser muß bei Linearbetrieb gleich Null sein. Bei Aussteuerung bis in den Gitterstrombereich entstehen starke Intermodulationsprodukte, das Signal wird breit, die Endstufe "splattert". Eine Neutralisation hat sich bei allen nachgebauten Exemplaren als unnötig erwiesen.
8. Meßwerte
Bei einer Anodenspannung von 1700 V ergeben sich als Mittelwerte mehrerer Röhrenexemplare die folgenden Werte:
| Leistungsverstärkung | 15 dB |
| Ausgangsleistung | ca. 200 W |
| Gleichstrom | 295 mA |
| Anodenwirkungsgrad | ca. 40 % |
| HF-Steuerleistung | 6,5 W |
| IG2 | 8 mA |
| IG1 | 0,5 mA |
Noch höhere Leistungen lassen sich mit höherer Anodenspannung und/oder der 4CX250 R erzeugen. Eine Messung vor und nach dem Versilbern der Endstufe brachte keine Unterschiede, was wohl den großen stromführenden Flächen zu verdanken ist. Trotzdem ist eine versilberte Oberfläche auf Dauer gesehen sicher vorteilhaft.
Der Intermodulationsabstand für Produkte 3. Ordnung beträgt nach (11) für die 4CX250 B bei Linearbetrieb und Vollaussteuerung etwa 20 bis 25 dB. Im Vergleich dazu werden für die 8874 bei 30 MHz und 1 kW Input 35 dB angegeben(7). Für die 2C39 sind im übrigen etwa 25 bis 30 dB zu erwarten.
9. Literatur
- Tautrim, A.: Streifenleitungs-Sendeverstärker für das 70-cm-Band mit der 2C39, UKW-Berichte 12 (1972) Heft 1, Seite 36 - 51
- Weiner, K.: Einfach aufzubauender Leistungsverstärker für das 70-cm-Band mit der 2C39, UKW-Berichte 14 (1974) Heft 3, Seite 150 - 154
- Dohlus, H.: Leistungsstarke Sender-Endstufe für 435 und 145 MHz, Funk-Technik 16 (1961) Heft 15, Seite 531 - 533; Heft 16, Seite 563 - 567; Heft 17, Seite 626 - 630; Heft 18, Seite 667 - 668
- Jessop, G.R.: Coaxial Line Amplifier for 432 MHz, VHF-UHF-Manual, 2. Auflage, RSGB
- Stevens, D.: Power Tripler or Amplifier for 432 MHz, The Radio Amateurs VHF-Manual, Seite 297 - 299, ARRL
- Dohlus, H.: Topfkreis-Endstufen für 145 MHz und 435 MHz, UKW-Berichte 3 (1963), Heft 2, Seite 72 - 83 und Heft 3, Seite 175 - 187
- Technical Data: 8873, 8874, 8875 High-Mu Tetrodes, EIMAC
- Datenblätter über Lüfter Firma H. Heidolph, Rust/Baden Firma Günther KG, Neunkirchen/Westerwald
- Skeen, W.S.: 100 Watt Linear Amplifier for QRP-Rigs, ham radio magazine 1975, December, Seite 28 - 30
- Rahe, W.: Ein 2-m/70-cm-Linearumsetzer mit Doppelmischung, UKW-Berichte 13 (1973) Heft 3, Seite 130 - 146
- Telewski, F.: A Practical Approach to 432 MHz SSB, ham radio magazine 1971, June, Seite 6 - 21
DC8NR, Werner Rahe.
Hinweise
Die von vielen Amateuren nachgebaute DC8NR-Endstufe weist einen schwerwiegenden konstruktiven Mangel auf: Die am Anodenkreis, einem Kupferrohr, entlangstreichende Gebläseluft entzieht nicht - wie in der Baubeschreibung behauptet - genügend Wärme. Dadurch wird die Röhre viel zu heiß, die Lebensdauer ist entsprechend kurz. Ferner muß ständig nachgestimmt werden, weil sich das Kupferrohr stark ausdehnt.
Abhilfe bringt ein - auch nachträglich - leicht vorzunehmender Eingriff:
Man dichtet das Kupferrohr am Anfang oder am Ende mit einer passend zugeschnittenen Teflonplatte ab, Abmessungen nach Abbildung.
Oder:
Man verlängert das Kupferrohr mit einer aus Teflonfolie hergestellten Hülse (2-3 Wicklungen), die bündig mit der durchbohrten Stirnseite abschließt. Vorteilhaft ist hier ein Teflon- oder Keramikkamin, in den die Teflon-hülse mündet. Die noch freien Löcher im Blech um die Mittenaustrittsöffnung herum werden zugeklebt.
Tip: Die Teflonhülse nicht mit Teflonband (wie in der Literatur z.B. von K 2 RIW vorgeschlagen) stabilisieren, sondern mittels eines Bürohefters. Je eine Klammer an beiden Enden der Hülse reicht für eine gute Fixierung.
Beide Alternativmaßnahmen bewirken, daß die Kühlluft durch die Anodenlamellen der Röhre gedrückt wird und so die Röhre, wie auch das Kupferrohr, wirksam kühlt.
DL2OM