Forum: HF, Funk und Felder Ausgangskreis 2m-PA mit GS35b


von Uran 2. (uran)



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Hallo,

wir haben ein kleines Effizienzproblem mit unserer GS35b-PA für 2m nach 
einem Röhren- und Kondensatortausch.

Der Schaltplan entspricht der "1xGS35B 2m Lazy Builders PA" von YU1AW, 
der mechanische Aufbau richtet sich nach dem Dokument von OK1GTH 
(http://www.qsl.net/yu1aw/VHF_PA/gs35b%20ok1gth.PDF)

Vorgeschichte: Die PA (PA_alt) wurde aufgebaut und funktionierte 
zufriedenstellend (Pout >750W) bis sich der 1nF-Kondensator im 
Ausgangskreis während dem Betrieb verabschiedete (innen 
durchgeschlagen/verkohlt). Wohl war dieser nicht für so hohe 
HF-Leistungen geeignet und wurde durch ein größeres Exemplar ersetzt. Da 
die Ausgangsleistung mit kaputtem Kondensator zurückging wurde die PA 
vom Operator stärker angesteuert, wodurch (vermutlich) auch die Röhre 
beschädigt wurde.
Mit neuem Kondensator hat die alte Röhre bei kleiner Ausgangsleistung 
(<300 W) eine ungewöhnlich hohe Verstärkung gehabt (~16 dB), bei hoher 
Ausgangsleistung (>400 W) stieg der Anodenstrom nach ~30 Sekunden 
innerhalb ~2 Sekunden auf >1A an und die Ausgangsleistung ging auf 
wenige 10 W zurück. Nachstimmen währenddessen brachte keine höhere 
Ausgangsleistung.
Mit neuer Röhre trat dieses Problem nicht mehr auf, jedoch ist der 
Wirkungsgrad bei weitem nicht mehr so gut wie ganz am Anfang 
(PA_aktuell).

Nach http://www.dg2kbc.de/gs35.php sollte die GS35b bei 2m mindestens 
14dB Verstärkung bringen. Auf diese Werte möchten wir in Etwa auch 
kommen.
Unsere Anodenspannung liegt bei 3,2 kV bei einem Anodenstrom von 450 mA, 
Gitterstrom von 150 mA und einem Ruhestrom von 150 mA. Die 
Eingangsleistung beträgt ~50W, die Ausgangsleistung nur ~450W. Der Ein- 
und Ausgangskreis wurden jeweils auf Leistungsmaximum abgeglichen, der 
Anodenstromdip liegt knapp daneben.

Welchen Zweck hat der rot markierte 1nF Kondensator?
Da der 1nF-Kondensator bei 144MHz eine Impedanz von ~1 Ohm hat und 
zusammen mit der Induktivität La einen Serienschwingkreis für ~15MHz 
bildet, vermute ich dass der Kondensator nur als DC-Block dient, ein 
überbleibsel der Schaltung mit Pi-Ausgangskreis mit Induktivität nach 
Masse.

Der Ausgangskreis zur Impedanztransformation besteht lediglich aus der 
Induktivität La und den beiden Kapazitäten C1 und Cc, oder?
Wie wird ein solcher Ausgangskreise berechnet?

Könnte bei unserem Aufbau mit 1mm PTFE-Folie zwischen den Platten der 
Kondensatoren C1 und Cc der 1nF-Kondensator entfallen?

Durch den Einbau des (mechanisch) größeren Kondensators musste die 
Induktivität La etwa 5mm gestaucht werden, reicht dies aus um den 
Ausgangskreis so stark zu verstimmen?


73,
Uran

von B e r n d W. (smiley46)


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Hallo,

für mich ist der nur zur galvanischen Trennung da. Solange keiner die 
Antenne fassen kann und es zu einem Überschlag kommt. Obwohl, bei dem 
mechanischen Aufbau ist das nicht sehr wahrscheinlich.

> musste die Induktivität La etwa 5mm gestaucht werden
Das macht ca. 5nH aus und sollte sich mit Hilfe der Kapazitäten 
ausgleichen lassen.

Also zumindest für Testzwecke könnte der Kondensator mal überbrückt 
werden.

von Heinz Wäscher (Gast)


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B e r n d W. schrieb:
> Also zumindest für Testzwecke könnte der Kondensator mal überbrückt
> werden.

Was soll das an Erkenntnis bringen? Ich rate davon strikt ab, denn dann 
liegt Anodenspannung an den Abstimm Kondensatoren und der Spule und 
niemand weiß, ob diese beim Anliegen der Anoden-Gleichspannung 
überschlagen. Dann ist die Röhre im Eimer und gegebenenfalls der 
Operator dazu.

Ich würde als erstes testen, ob mit dem Anodenkreis überhaupt noch eine 
Anodenstromdip, also eine Abstimmung auf maximale Ausgangsleistung 
mögliche ist.

Gruß

von Uran 2. (uran)


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Guten Abend,

Heinz Wäscher schrieb:
> Ich würde als erstes testen, ob mit dem Anodenkreis überhaupt noch eine
> Anodenstromdip, also eine Abstimmung auf maximale Ausgangsleistung
> mögliche ist.

Ein Anodenstromdip ist vorhanden ( Rückgang um ~50mA), wobei dieser 
nicht mit dem Dip nach maximaler Ausgangsleistung zusammenfällt.

Heinz Wäscher schrieb:
> B e r n d W. schrieb:
>> Also zumindest für Testzwecke könnte der Kondensator mal überbrückt
>> werden.
>
> Was soll das an Erkenntnis bringen?

Ein HF-Techniker meinte, dass der 1nF-Kondendator zu nah an der Spule 
sitzt und Wirbelströme in die Kontaktflächen des Kondensators induziert 
werden. Diese Erklärung klingt plausibel und könnte damit Verifiziert 
werden.

Heinz Wäscher schrieb:
> Ich rate davon strikt ab, denn dann
> liegt Anodenspannung an den Abstimm Kondensatoren und der Spule und
> niemand weiß, ob diese beim Anliegen der Anoden-Gleichspannung
> überschlagen. Dann ist die Röhre im Eimer und gegebenenfalls der
> Operator dazu.

Bevor die PA an das an das Netzteil mit vielen kVA kommt, wird der 
Aufbau ohne Kondensator mit z.B. 8 kV getestet. Natürlich kann es später 
immer zu einem Fehlerfall kommen. Zumindest unter kontrollierten 
Bedingungen werden wir die PA ohne Kondensator testen.

mfg
Uran

von ex Ham (Gast)


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Uran 235 schrieb:
> (Pout >750W) bei 2m

Wozu braucht man auf 2m >750W? Der Mond leuchtet von allein und Meteore 
auch...

Sorry, aber ich habe nie verstanden, warum man mit solchen Leistungen 
arbeiten muss. Das ganze noch in eine 4er Gruppe Yagis gespeist und man 
hat EIRPs im knapp dreistelligen KW-Bereich. Wie ihr damit eine korrekte 
Selbsterklärung abgebt ist mir schleierhaft.

Ich weiß, das Leben ist zu kurz für QRP.

von Uran 2. (uran)


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ex Ham schrieb:
> Wozu braucht man auf 2m >750W?

Meine Persönlichen Gründe:
1. Die Endstufe soll effizient arbeiten, wenn andere bei 50W 
Steuerleistung 1,3kW Output bei 2,2kW (DC-)Eingangsleistung bekommen 
will ich das auch erreichen.

2. Nacher kann man die PA immer noch mit weniger Ansteuerleistung fahren 
für bessere IMD usw. Das Stromaggregat bedankt sich auch.

3. Dämpfung durch das Koaxkabel und alte Steckverbinder. Im Betrieb 
reichen in der Tat die 750W an der Antenne locker aus. Mit 30m RG213 = 
-2,4dB ist man für die 750W am Kabelende wieder bei 1,3kW die man 
einspeisen muss...

Übrigens wird mit der HF momentan lediglich Wasser erwärmt.

von Lars (Gast)


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>Ich weiß, das Leben ist zu kurz für QRP.

besser lässt es sich leider nicht beschreiben..

von Heinz Wäscher (Gast)


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Uran 235 schrieb:
> Ein HF-Techniker meinte, dass der 1nF-Kondendator zu nah an der Spule
> sitzt und Wirbelströme in die Kontaktflächen des Kondensators induziert
> werden. Diese Erklärung klingt plausibel und könnte damit Verifiziert
> werden.

Ob das mit Wirbelströmen erklärt werden kann sei einfach mal 
dahingestellt. Sicher ist bei der größeren Kondensatorfläche auch mit 
vergrößerten Streukapazitäten gegen Masse und gegen die Anodendrossel zu 
rechnen, die den Ausgangskreis schon verstimmen können. Zumal diese zu 
den 3,5pF des Plate-Kondensators parallel liegen.

Grüße

von Heinz Wäscher (Gast)


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Uran 235 schrieb:
> Der Ausgangskreis zur Impedanztransformation besteht lediglich aus der
> Induktivität La und den beiden Kapazitäten C1 und Cc, oder?
> Wie wird ein solcher Ausgangskreise berechnet?


Nein, der Ausgangskreis besteht auch noch aus der (nicht in der 
Schaltung al Bauelement sichbaren) Ausgangskapzität der Röhre, die auf 
144 MHz bis zu 80% der erforderlichen Kapazität des Pi-Glieds ausmacht. 
Ich gehe mal davon aus, dass die Streukapazitäten der Filterelemente 
eine maßgebliche Rolle spielen. Das ist auch der Grund, warum man in VHF 
PAs meist ein Cavity Filter als Tankreis vorsieht.

Eine gute Abhandlung auf was Design einer Röhren PA für VHF zu achten 
ist findet man hier:

http://mikea.ath.cx/eimac/eimac05.pdf

Ansonsten ist die Berechnung von Pi- oder L Anpassnetzwerken in vielen 
Literaturstellen im Web umfassend beschrieben

Grüße

von Schreiber (Gast)


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ex Ham schrieb:
> Wozu braucht man auf 2m >750W? Der Mond leuchtet von allein und Meteore
> auch...
>
> Sorry, aber ich habe nie verstanden, warum man mit solchen Leistungen
> arbeiten muss. Das ganze noch in eine 4er Gruppe Yagis gespeist und man
> hat EIRPs im knapp dreistelligen KW-Bereich. Wie ihr damit eine korrekte
> Selbsterklärung abgebt ist mir schleierhaft.

Zur Selbsterklärung: Ich sehe da kein Problem. Erstens wohnt nicht jeder 
in der Stadt und zweitens wird ein Großteil der HF-Leistung gen Himmel 
abgestrahlt.

750W an einer Rundstrahlantenne sind wesentlich problematischer...

von Uran 2. (uran)


Angehängte Dateien:

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Update:
Der 1nF-Kondensator wurde ausgebaut, jetzt bringt die PA mit 45W input 
eine Ausgangsleistung von ~900W  bei einem Anodenstrom von 500 mA (3,2 
kV Ua).

Heinz Wäscher schrieb:
> Eine gute Abhandlung auf was Design einer Röhren PA für VHF zu achten
> ist findet man hier:
>
> http://mikea.ath.cx/eimac/eimac05.pdf

Vielen Dank für den Link!

von Ralph B. (rberres)


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Uran 235 schrieb:
> Der 1nF-Kondensator wurde ausgebaut, jetzt bringt die PA mit 45W input
> eine Ausgangsleistung von ~900W  bei einem Anodenstrom von 500 mA (3,2
> kV Ua).

Du weist, das du dir jetzt einen potentiellen elektrischen Stuhl gebaut 
hast?

Für zu testen kann man den Kondensator ja mal rausnehmen. Aber es gehört 
an der Stelle dringend wieder einer rein.

Sollte nämlich der Auskoppeldreko CC eine Überschlag bekommen, dann 
stehen an der Ausgangsbuchse die volle Anodenspannung.

Ralph Berres

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