RF Linear Amplifier 2KW

Είναι DIY!
Είναι ενισχυτής!
Είναι λαμπάτος!
Αλλα είναι RF οχι AF

Παρόλα αυτά πιστεύω ότι πρέπει να το παρουσιάσω εδώ...

Είναι ένα project το οποίο δούλευα στο μυαλό μου πολλά χρόνια αλλά ποτέ δεν γινόταν πράξη... Το κόστος των υλικών αλλά και η δυσκολία να βρεθούν ήταν ένας σημαντικός αποτρεπτικός παράγοντας . Τώρα όμως έφτασε η ώρα.

Συνοπτικά λοιπόν πρόκειται για ένα ενισχυτή RF (linear amplifier) ο οποίος θα καλύπτει το εύρος συχνοτήτων από 1800ΚΗz μέχρι και 25 MHz., Η ισχύς εξόδου υπολογίζεται περίπου στα 2ΚW σε τάξη ΑΒ1. Η ενίσχυση του είναι 20dB δηλαδή για κάθε 1W οδήγησης παίρνουμε 100W στην έξοδο.

Αρχικά ο ενισχυτής υλοποιήθηκε πάνω σε ένα κομμάτι MDF διαστάσεων 70χ40cm προκειμένου να γίνουν οι απαραίτητες μετρήσεις.

H λυχνία που επιλέχτηκε είναι η Ρώσικη τέτροδος GU-43b http://www.nd2x.net/gu43b.html θεωρητικά αντίστοιχη της δυτικής 4CX1000. Το κόστος της (περίπου 100 + 100 η βάση) αλλά και η αντοχή της σε σύγκριση με την αντίστοιχη “CX1000” έκαναν την επιλογή εύκολη!

Ο ενισχυτής αποτελείται από τις εξής μονάδες

1. Ενα τροφοδοτικό υψηλής τάσης το οποίο θα μπορεί να δώσει μια τάση μεταξύ 2700 έως 3500 V με φορτίο περίπου 1Α το οποίο τροφοδοτεί την άνοδο της λυχνίας.

2. Μια τέτροδο λυχνία GU43-b.

3. Μια μονάδα προσαρμογής / συντονισμού που αναλαμβάνει να μετατρέψει την Rp (περίπου 1800Ω) της λυχνίας σε 50Ω για τη κεραία σε όλο το εύρος συχνοτήτων.

4. Ενα σταθεροποιημένο τροφοδοτικό μεταβλητής τάσης από 300 έως 400V για την τροφοδότηση του Screen με φορτίο 50~60mA.

5. Ενα σταθεροποιημένο τροφοδοτικό μεταβλητής τάσης από -120 έως 40V για την τροφοδότηση του Grid με φορτίο 5~10mA

6. Mιά μονάδα Soft start για την έναρξη του ενισχυτή απαραίτητη διότι ο Μ/Τ είναι 5ΚVA.

7. Μια μονάδα ελέγχου η οποία αναλαμβάνει τον έλεγχο και συχρονισμό του ενισχυτή κατά τη κατάσταση λήψης (RX) και (TX).

8. Μια μονάδα εναλλαγής της κεραίας για τις καταστάσεις λήψης (RX) και (TX).

9. Μια μονάδα χρονικής καθυστέρησης 2 λεπτών,για τη προθέρμανση της λυχνίας.

10. Μια μονάδα ψύξης της λυχνίας.

11. Μια μονάδα παροχής βοηθητικών τάσεων 12 και 24V /1A.

Στη παρουσίαση που θα ακολουθήσει θα σας παρουσιάσω αναλυτικά τις παραπάνω μονάδες. -bye-

1. Τροφοδοτικό υψηλής τάσης

Ο Μ/Τ είναι σε πυρήνα Ε180Χ120 με πρωτεύων 230V και δευτερεύων πολλαπλών τάσεων 1400/1300/1200 και 1100V στα 2.5 Α. Ακολουθεί μια μονάδα διπλασιασμού τάσης που αποτελείται από συνολικά 12 διόδους 1000V/3A και 10 πυκνωτές 560μF/450V. Η συνολική χωρητικότητα είναι 56 μF/4500V. Παράλληλα στη κάθε δίοδο πυκνωτές 10nf/3kV και αντιστάσεις 330ΚΩ/2W.

Το τροφοδοτικό αυτό απαιτεί τη χρήση Soft start αφού η ενέργεια που αποθηκεύεται στους πυκνωτές είναι της τάξης των 500 JOULES. Αυτό γίνεται μέσω του ρελέ RL2 ο οποίος «βάζει» για 2.5 sec, σε σειρά με τη τροφοδοσία του Μ/Τ μια αντίσταση 35Ω την οποία στη συνέχεια βραχυκυκλώνει. Πιο πριν δυο ρελέδες 25Α ανοίγουν τη φάση και τον ουδέτερο και πιο πριν οι απαραίτητες ασφάλειες .


Οι μετρήσεις που ελήφθησαν είναι οι εξής:

Vac Vout Unloaded Vout @1A
1400 3900 3300
1300 3650 3100
1200 3350 2800
1100 3100 2600

Τέλος στη έξοδο υπάρχουn τα όργανα για τη μέτρηση της τάσης και του ρεύματος ανόδου.

2. Η τέτροδος λυχνία GU43-b.

Οπως αναφέρθηκε και παραπάνω η λυχνία που χρησιμοποιήθηκε είναι η τέτροδος GU43-Β. Είναι μια μεταλλικη, εμμέσου θερμάνσεως τέτροδος λυχνία με μέγιστη ανοδική απώλεια 1ΚW. Πεισσότερα στοιχεία εδώ http://www.nd2x.net/gu43b.html ή εδώ http://www.cqham.ru/tubes/soviet/pdf/gu43b.pdf .

Η βάση της διαθέτει ενσωματωμένο κεραμικό chimney μέσω του οποίου περνάει ο αέρας υπό πίεση και ψύχει την μεταλλική άνοδο. Οι πυκνωτές που φαίνονται περιμετρικά τοποθετημένοι είναι οι πυκνωτές bypass του screen G2. Κατά τη διάρκεια των δοκιμών 3 απο αυτούς βραχυκύκλωσαν και τελικά αφαιρέθηκαν όλοι και αντικαταστάθηκαν από 9 κεραμικούς πυκνωτές 5,6nF/6kV.

3. Μια μονάδα προσαρμογής / συντονισμού

Οπως στους audio ενισχυτές με λυχνίες πρέπει να βάλουμε ενα Μ/Τ ο οποίος θα μετατρέπει την υψηλή αντίσταση της λυχνίας σε χαμηλή (πχ 8Ω) για όλο το εύρος του ακουστικού φάσματος έτσι και εδώ πρέπει να κατασκευαστεί κάποιο είδος προσαρμογής των 2ΚΩ περίπου που παρουσιάζει η λυχνία μας στα 50Ω στη κεραία μας . Το ρόλο αυτό αναλαμβάνει ένα κύκλωμα «Π» ή “Pi”για τους αγγλόφωνους που αποτελείται από ένα C-L-C κύκλωμα με δυνατότητα μεταβολής των τιμών των υλικών ανάλογα με την εκάστοτε συχνότητα λειτουργίας.

To πηνείο αποτελέιτε απο 30 σπείρες επαργυρου σύρματος διαμέτρου 10 εκατοστών και διακενο 5mm μεταξύ των σπειρών. Η συνολική του αυτεπαγωγή είναι 40 μΗ.

Οι πυκνωτές είναι δυο Ρώσικοι μεταβλητοί κενού (vacuum) 1200pF/5kVDC ενώ η μεταβολή της τιμής του πηνίου γίνεται με την χρήση ενός περιστροφικού διακόπτη 6 θέσεων που επιλέγει τον αντίστοιχο αριθμό σπειρών για την εκάστοτε μπάντα (15m, 20m, 30m, 40m, 80m, 160m).

Η συνολική χωρητικότητα του δεύτερου πυκνωτή, που απαιτείτε στις μπάντες 40, 80 και 160 μέτρων) είναι πέραν των 1200pF οπότε και χρειάζεται η προσθήκη ενός ακόμα gang στο περιστροφικό διακόπτη ο οποίος παραλληλίζει extra πυκνωτές στις 3 αυτές μπάντες.

4. Σταθεροποιημένο τροφοδοτικό μεταβλητής τάσης G2

Το τροφοδοτικό χρησιμοποιεί ένα TL783 regulator και μπορεί να δώσει τάση 300 έως 400 V στο Screen της λυχνίας. Το ρελέ RL3A αλλάζει τη τάση κατά τη διαδικασία εκπομπής ΤΧ και λήψης RX μεταξύ 380V (ενεργή) και OV (στην αποκοπή). Τέλος διαθέτει τα απαραίτητα όργανα μέτρησης τάσης VG2 και ρεύματος IG2.


5. Σταθεροποιημένο τροφοδοτικό μεταβλητής τάσης G1

Το τροφοδοτικό χρησιμοποιεί ένα TL783 regulator και μπορεί να δώσει τάση -120 έως -40 V στο Grid της λυχνίας. Το ρελέ RL3B αλλάζει τη τάση κατά τη διαδικασία εκπομπής ΤΧ και λήψης RX μεταξύ -55V (ενεργή) και -120V (στην αποκοπή). Τέλος διαθέτει τα απαραίτητα όργανα μέτρησης τάσης VG1 και ρεύματος IG1.

6. Mιά μονάδα Soft start για την έναρξη του ενισχυτή απαραίτητη διότι ο Μ/Τ είναι 5ΚVA.

Στο τροφοδοτικό Υ.Τ. η αντίσταση 35Ω/25W μπάινει στη ρειρά με την παροχή 230V και μετά απο χρόνο 2.5 sec βραχυκυκλωνεται μειώνοντας το απότομο ρεύμα φόρτισης των πυκνωτών. Ουσιαστικά ο πυκνωτής 100μF φορτίσεται μέχρι στα άκρα του να εμφανιστουν 24V οπότε και ενεργοποιείτε ο ρελές RL2 που βραχυκυκλώνει τα άκρα της αντίστασης του soft start.

7. Μια μονάδα ελέγχου η οποία αναλαμβάνει τον έλεγχο και συχρονισμό του ενισχυτή κατά τη κατάσταση λήψης (RX) και (TX).

Οι περισσότεροι πομποδέκτες που χρησιμοποιούνται για την οδήγηση του ενισχυτή διαθέτουν μια έξοδο active low η οποια αντιστοιχεί στο πάτημα του κουμπιού πάνω στο μικρόφωνο που βάζει το πομποδέκτη στη θέση εκπομπής.
Υπάρχει λοιπόν ένα κύκλωμα το οποίο διαβάζει αυτη την εντολή και ενεργοποιεί τις πολώσεις της λυχνία αντίστοιχα για να ειναι ενεργή η στην αποκοπή. Κατα τη διαδικαρία λήψης δηλαδη RX η λυχνία είναι στην αποκοπή και δεν άγει (VG1=-120V, VG2=0V) , όταν εκπέμπουμε TX αγει και έχουμε μέγιστο ρεύμα (VG1=-55V, VG2=380V). Το ρεύμα ανόδου κατά την εκπομπή στην ηρεμία (χωρίς οδήγηση) είναι περρίπου 200mA και στη μέγιστη ισχύ περίπου 900~1000mA.


8. Μια μονάδα εναλλαγής της κεραίας για τις καταστάσεις λήψης (RX) και (TX).

Η παραπάνω μονάδα ελέγχει επίσης ένα ρελε ο οποίος συνδέει τη κεραία στο πομποδέκτη μας κατα τη λήψη, ενώ στην εκπομπή οδηγεί την έξοδο του πομποδέκτη στην είσοδο του ενισχυτή και την κεραία στην έξοδο του ενισχυτή.
9. Μια μονάδα χρονικής καθυστέρησης 2 λεπτών,για τη προθέρμανση της λυχνίας.

Μια μονάδα χρονικής καθυστέρησης 2 λεπτών αναλαμβάνει να προστατέψει τη λυχνία μας αφου κατα το χρόνο αυτό εμποδίζει το σύστημα να μεταβεί σε κατάσταση εκπομπής και ειναι ο χρόνος που χρειάζεται να προθερμανθει η κάθοδος της λυχνίας.

10. Μια μονάδα ψύξης της λυχνίας.

Ο κατασευαστής της λυχνίας ζητάει παροχή αέρα για ψήξη 120M3/Hour. Στη πράξη χρησιμοποιήθηκε ενα centrifugal blower με δυνατότητα παροχής 250m3/Hour αέρα.

11. Μια μονάδα παροχής βοηθητικών τάσεων 12 και 24V /1A.

Τέλος δυο ανεξάρτητα τροφοδοτικά 12 και 24V υλοιποιήθηκαν με τη χρηση των 7812 και 7824 αντιστοιχα σαν βοηθητικές τάσεις.

Μερικές φωτογραφίες απο την αρχική κατασκευή επι ξύλου...

1. πανοραμική αποψη (πισω αριστερά διακρύνεται το blower)
2. Η λυχνια / βάση
3. Ο τοτε Μ/Τ τροφοδοσιασ 1.2KVA αποδείχτηκε ΠΟΛΥ μικρός αλλα αρκετός για τις μετρήσεις
4. Π network
5. H λυχνια / βάση

Δοκιμες σε σασσί η λυχνία που φαίνεται ειναι η τρίοδος GS31-B

Κατασκευή συνέχεια...

Κατασκευή συνέχεια... PCB's

Κατασκευή συνέχεια...Tube Compartment

Κατασκευή συνέχεια... και σε λιγες μερες περισσότερα

Re: Απάντηση: RF Linear Amplifier 2KW

Morfeas said:

Καλά πατήματα!

Click to expand...

THANKSSSS -bye-

Οσο αναφορα την ισχύ τώρα.
Ο ενισχυτής εργάζεται σε τάξη ΑΒ1 με αποτέλεσμα η απόδοσή του να είναι 65-70%. Θα δουλεύει δηλαδή με ανοδική τάση 3500V και ρέυμα 900mA συνολική ισχύ 3150W. Η λυχνία θα καταναλώνει 1050W και η ισχύ εξόδου στη κεραία θα είναι 2100 W. Για την ισχύ αυτή θα απαιτούνται περίπου 21 W οδήγησης απο το πομποδέκτη.:music-smiley-005::FSGSFGS4:

Re: Απάντηση: RF Linear Amplifier 2KW

ΚΩΣΤΑΣ ΝΑΚΟΣ said:

Εγω μέχρι 400 τραντζιστορικά έφτασα!!!!

Τι κατανάλωση έχει το τέρας??????

Πρέπει να κατεβάσω τα PLL απο το πατάρι........

Click to expand...

Να το κατεβασεις....:music-smiley-005: