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Im Zeitalter des Transistors hat die Röhre ihre Daseinsberechtigung noch in den höheren Leistungsklassen. Die Vorteile einer Röhre wie der Doppel-Tetrode QQE06/40 (zwei Röhrensysteme mit je 4 Elektroden in einem Glaskolben) sind: klagloses Hinnehmen von kurzzeitigem Überstrom und gelegentlicher Überspannung, schmalbandiges Ausgangssignal, das heißt weniger Intermodulationsprodukte bei richtig eingestelltem Linearbetrieb, und höhere Verstärkung als bei einer Transistorstufe. Außerdem paßt diese Röhre gut in die Leistungsgrenzen der Lizenzklasse C.
Der folgende Aufsatz beschreibt eine Leistungs-Endstufe für den Frequenzbereich von 144 bis 146 MHz mit der QQE06/40 (Bild 1). Die Grundgedanken und die grundsätzliche Schaltung sind auch für andere Röhren-Endstufen in Katodenbasis-Schaltung anwendbar. Statt einer physikalischen Abhandlung werden alle praktischen Einzelheiten für einen einfachen und problemlosen Nachbau gegeben.
Bild 1: Endstufe für das 2-m-Band mit der Röhre QQE06/40
1. Mechanischer Aufbau
Anhand der Maßzeichnungen in Bild 2 sind die Platten aus Weiß- oder Messingblech zuzuschneiden, zu bohren, und an den angegebenen Seiten mit dem vorgefertigten U-Stück zu verlöten. Eine Oberflächenbehandlung durch Feinschmirgeln und/oder Lackieren vervollständigt das Chassis.
Bild 2: Maßzeichnungen der Einzelteile
Die Bauteile der Einzelteileliste sind nach den Bildern 3, 4 und 5 zu befestigen, und anhand des Schaltplans (Bild 6) miteinander zu verbinden. Die Röhrenfassung wird mit 4 M4-Schrauben soweit versenkt eingebaut, daß der Metallteller im Röhrensystem in der Ebene des Chassis liegt. Die Massepunkte am Drehkondensator und an der Katode sind so kurz wie möglich mit einem breiten Masseband mit dem Chassis zu verlöten.
Bild 3: Die wichtigsten Teile im Chassis
Bild 4: Geöffnete Endstufe von oben
Bild 5: Die Gitterseite der QQE06/40
Bild 6: Blockschaltbild und Gesamtschaltbild.
Die Einkopplung der 144-MHz-Steuerleistung erfolgt über eine sogenannte Linkleitung. Sie kann unter Umständen mit einem Parallel- oder Serientrimmer von 3 - 30 pF an der Koaxialbuchse abgestimmt werden. Durch den Abstand des Koppelkreises zum Gitterkreis läßt sich die Ansteuerung etwas variieren.
Der Gitterkreis, ein kapazitiv verkörzter λ/4-Kreis, wird unmittelbar an die G1-Anschlösse der Röhrenfassung gelötet. Zwischen den beiden 90°-Knickstellen der Gitter-Lecherleitung sitzt der keramische Lufttrimmer för die Resonanzeinstellung. Eine Neutralisation dieser Endstufe ist nicht erforderlich, weil die Anoden-Gitter-Kapazitäten in der Röhre selbst neutralisiert sind. Dies ist in Gegentaktstufen sehr leicht durch Kapazitäten möglich, die ebenso groß sind wie die Anoden-Gitter-Kapazität, und die von der Anode der einen Röhre zum Gitter der anderen Röhre geschaltet sind. Diese beiden Neutralisierungs-Kapazitäten sind oben im Röhrenkolben gut zu erkennen.
Der Anodenkreis ist ebenfalls ein verkürzter λ/4-Kreis; er wird durch den Drehkondensator mechanisch gehalten, der ihn auf Resonanz abstimmt. Vor dem Anlöten dieses Lecherkreises an den Drehkondensator muß der Abstandshalter aus PTFE (Teflon) oder einem anderen hitzebeständigen Isoliermaterial aufgeschoben werden. Als Verbindung zwischen Anodenkreis und den Anodenstiften der Röhre sollten nur die Original-Anodenklemmen mit versilberten Fahnen aus Messing verwendet werden. Sie tragen zur Kühlung der Glasdurchführungen bei. Bei einigen Röhren ist es notwendig, die Hölsen in den Kühlklemmen etwas aufzubohren, damit sie richtig auf die Stifte passen.
Die verstärkte Hochfrequenzleistung wird durch eine Lecher-Anordnung, die ebenfalls in Bild 2 gezeigt ist, ausgekoppelt. Der PTFE-Abstandshalter des Anodenkreises hält auch den Auskoppelbügel und fixiert den richtigen Abstand. Ein Trimmer von 3 bis 30 pF bringt die Auskoppelschleife in Resonanz. Dabei ist es nicht erforderlich, daß die Trimmerachse von außen an der Front- oder Rückseite bedienbar ist. Es hat sich erwiesen, daß eine einmalige Abstimmung in Bandmitte ausreicht.
1.1. Einzelteile
Außer der Röhre QQE06/40 und den Chassisteilen nach Bild 2 werden folgende Einzelteile benötigt:
| 1 | Röhrenfassung, Septar 7polig (Valvo 40202) |
| 2 | Anodenklemmen (Valvo 40623) |
| 1 | Tauchtrimmer 3 - 30 pF (Valvo) |
| 1 | Lufttrimmer ca. 13 pF (Tronser) |
| 1 | Drehkondensator, Schmetterlingsausföhrung, 2 × 8 pF, 1,5 mm Plattenabstand |
| 3 | Chassisdurchföhrungen, keramisch oder PTFE (Teflon) |
| 1 | keramische Stötze, ca. 20 mm hoch |
| 4 | Schrauben M4 x 35 mit je 3 Muttern |
| 4 | Sechslochkern-Drosseln (Valvo 4312 02036700) |
| 3 | keramische Scheibenkondensatoren 3,9 pF / 400 V |
| 1 | keramischer Scheibenkondensator 1,5 nF / 3 kV |
| 1 | keramischer Scheibenkondensator 470 pF / 400 V |
2. Zur Schaltung
Der Endstufenbaustein wird entsprechend dem Schaltbild und dem in Bild 6 enthaltenen Blockschaltbild mit Netzteil und Steuerteil verbunden. Die Steuerung der Endstufe erfolgt öber die PTT-Leitung, da dies billiger und sicherer als eine HF-Vox-Schaltung ist. Je ein Koaxialrelais schalten Eingang und Ausgang um. Ein kleines Kammrelais schaltet die Schirmgitterspannung (Schaltstrom ca. 20 mA) und eventuelle Kontrollampen.
Bei Empfangsbetrieb wird die Röhre durch Abschalten der Schirmgitterspannung (Relaiskontakt a I) gesperrt. Dies ist günstiger als ein Sperren durch eine hohe, negative Steuergitterspannung, weil dabei die Röhre unter Umständen rauscht, und den Empfänger stört.
Die Steuergitterspannung ist veränderbar, so daß sich die Endstufe auf A-, B- oder C-Betrieb einstellen läßt. Der A-Betrieb kann für alle Modulationsarten verwendet werden. Für die QQE06/40 gilt unabhängig von Anoden- und Schirmgitterspannung ungefähr folgender Anodenruhestrom:
| A-Betrieb | 30 - 40 mA |
| B-Betrieb | 1 - 5 mA |
| C-Betrieb | 0 mA |
Die Anodenspannung sollte auf jeden Fall über eine Sicherung von ca. 0,3 A und ein mA-Meter geführt werden. Die Sicherung schützt bei Spannungsüberschlägen an den Anoden das Netzteil.
Die Schirmgitterspannung Ug2 sollte bei einer Anodenspannung von Ua = 900 V nicht über 240 V liegen. Bei Ua = 600 V darf Ug2 = 280 V betragen. Die Steuergitterspannung Ug1 braucht nicht stabilisiert zu sein; bei festeingestelltem Betrieb (Arbeitspunkt) kann Ug1 mit einer Leistungs-Z-Diode (ZL...) stabilisiert werden. Der Spannungswert der Z-Diode sollte empirisch festgelegt werden. Meistens paßt eine ZL 32. Im übrigen eignet sich für die Spannungsversorgung fast jedes Netzteil von KW-Transceivern mit Röhren-Endstufe.3. Abgleich
Für den Abgleich des beschriebenen Leistungsverstärkers benötigt man einmalig ein VHF-Wattmeter mit Abschlußwiderstand, belastbar bis etwa 200 W, und ein Vielfachmeßgerät. Ein guter Abgleich-Indikator sind die Anoden der Röhre - sie bekommt bei zu hoher Verlustleistung "rote Backen".
Nachdem die Endstufe mit dem Netzteil, dem Wattmeter, der Steuerung und mit dem 2-m-Transceiver verbunden ist, werden die Spannungen ohne Ansteuerung an den Röhrenstiften öberpröft. Zur Sicherung der Röhre wird ein Widerstand von ca. 4 kΩ / 2 W in die Gitterzuleitung gelegt.
Bei Ug1 = -50V wird der PTT-Kontakt an Masse gelegt, und der Anodenruhestrom mit dem Potentiometer für die Steuergitterspannung auf 30 bis 40 mA eingestellt. Mit zunächst schwacher Ansteuerung gleicht man Gitter- und Anodenkreis, sowie Einbeziehungsweise Auskopplung ab. Jetzt sollte am Wattmeter eine entsprechende Ausgangsleistung ablesbar sein.
Als Richtwerte gelten für die QQE 06/40:
| Heizung | 6,3 V / 1,8 A |
| Ua | 900 V |
| Ia | 250 - 300 mA (Iao = 30 - 40 mA) |
| Ug2 | 225 V / ca. 20 mA |
| Ug1 | -30 bis -32 V |
Bei niedrigerer Anodenspannung darf die Schirmgitterspannung etwas höher sein, der Anodenstrom liegt dann etwas niedriger. Sind die angegebenen Spannungs- und Stromwerte ungefähr erreicht, so sollte der Wirkungsgrad mindestens 50 % betragen, das heißt bei einer Gleichspannungs-Eingangsleistung von 250 W sollte die HF-Ausgangsleistung 125 bis 130 W betragen. Andernfalls liegt eine Fehlanpassung vor und die Anoden leuchten rot. Erzielt man die höchste Ausgangsleistung mit ganz eingedrehtem Antennentrimmer (30 pF), so ist der Auskoppelkreis um 1 bis 2 cm zu kürzen, so daß der Trimmer bei maximaler Ausgangsleistung ungefähr in der Mitte steht. Länge und Kapazitätswert hängen von der gewählten Anodenspannung ab, weil der davon abhängige Röhren-Leistungsinnenwiderstand Ri auf die Kabelimpedanz Ra transformiert wird.
4. Abschliessende Hinweise
Zwischen Steuersender und Endstufe sollte ein gutes Stehwellenverhältnis herrschen. Man erreicht dies durch sorgfältiges Optimieren der Einkopplung. Für Linearbetrieb (A-Betrieb) ist die gerade erforderliche Steuerleistung durch ein in den Transceiver eingebautes Potentiometer einzustellen (siehe gesonderten Artikel zu diesem Thema). Bei C-Betrieb (möglich für FM und Telegrafie) ist zwar der Wirkungsgrad besser, dafür aber ist andererseits eine höhere Steuerleistung erforderlich (etwa 6 bis 10 W).
Eine zusätzliche Köhlung der Röhre ist zwar nicht erforderlich, ein leichter Luftstrom kann jedoch von Vorteil sein. Der Endstufenbaustein ist auf jeden Fall so aufzustellen, daß die Luft von unten nach oben am Röhrenkolben entlangstreichen kann. Dazu sind unten und oben im Gehäuse Luftlöcher angeordnet.
Bei abgeschlossenem Ein- und Ausgang erregt sich die Stufe nicht von selbst. Sollte aber einmal der Eindruck einer Selbsterregung bestehen, so kann fast sicher damit gerechnet werden, daß HF-Spannung an den Modulatoreingang gelangt. Sie läßt sich durch einen Schichtwiderstand von 1 bis 5 kΩ in Serie, und einen keramischen Scheibenkondensator von 4,7 nF nach Masse unmittelbar an der Basis des ersten Transistors im Modulator abblocken.
DJ6CA, Hans-Jörg Dierking.