Před pár lety jsem si koupil vysokofrekvenční zesilovač. Byl nefunkční, ale dal jsem přednost opravě před tím, abych ho stavěl od začátku a sháněl potřebné součástky. Tento zesilovač byl zapojen podle schématu G2DAF, které se obvykle označuje také jako zapojení s pasivní mřížkou.
Dočítate sa:
V čem spočívá výhoda zesilovače G2DAF?
Zesilovač G2DAF vytváří napětí pro mřížku g2 usměrněním části budicího signálu. To znamená, že není nutný stabilizátor Ug2 a klidový proud elektronky bez buzení je nulový. To se příznivě projevuje na účinnosti, možnosti použití vyššího anodového napětí a mírně vyšší účinnosti.
Schéma zesilovače G2DAF
Nevýhodou je, že zesilovač vyžaduje o něco vyšší úroveň buzení, vhodné řešení vstupního obvodu a sledování stejnosměrných parametrů během provozu, aby byl signál zpracován s co nejmenším zkreslením.
Anodová tlumivka
Původní tlumivka byla zničena. Buď provozem mimo její zatížení, nebo v oblasti její rezonance. Těleso však bylo poškozeno jen minimálně, takže jsem zbytky drátu odstranil, těleso očistil a navinul nový drát CuL. Vyžadovalo to trpělivost, protože závitů je 300, rozdělených do sekcí po 165, 65, 35, 20 a 15 závitech.
P-článek zesilovače
Odpojovací vysokonapěťový kondenzátor byl pouze zašpiněn kouřem z tlumivky. Stačilo jej vyčistit. Následovala zkouška pomocí nanoVNA k ověření výstupního π-článku a vlastních rezonancí anodové tlumivky.
Postup kontroly výstupního π-článku a vlastních rezonancí anodového tlumivky
Zjednodušené schéma měření anodového obvodu zesilovače
- odpojíme od zesilovače napájení Ua (mimořádně důležité!)
- poté zatížíme anody elektronek předpokládaným odporem anodového obvodu
- Zesilovač zahřejeme a přepneme do vysílacího režimu
- rezonanční frekvence anodového tlumivky se snáze změří, když je zesilovač přepnut na pásmo 28 MHz a oba otočné kondenzátory jsou nastaveny na téměř minimální kapacitu
- na obrazovce nanoVNA budou viditelné rezonanční frekvence anodového tlumivky. Ty mohou být při menším počtu měřicích kroků nanoVNA přehlédnutelné. Je proto vhodné měřit ve více rozsazích, například 1 až 10 MHz, 10 až 20 MHz, 20 až 35 MHz
- já jsem zaznamenal rezonanci anodového tlumivku až kolem 34 MHz. Pokud však rezonance spadá do amatérského pásma nebo do jeho těsné blízkosti, zesilovač nelze v tomto pásmu naladit, případně prská nebo hoří anodový tlumivka. Taková tlumivka není vhodná a musí se převinout
- je-li anodová tlumivka v pořádku, přistoupíme ke kontrole pi-článku. Ladíme na PSV 1,0 v každém amatérském pásmu. Není-li možné takové PSV dosáhnout, pi-článek vyžaduje úpravu
- u mě to vyžadovalo připájet zpět paralelní kondenzátor (jedna vývodka byla odpojena) a změnit odbočku v pásmu 80 m. Bez toho nebylo možné pi-článek naladit na toto pásmo, jeho rezonance byla vyšší. Ostatní pásma byla v pořádku.
- Na závěr nezapomeňte odpojit rezistor z anod elektronek a znovu připojit přívod Ua
Problémy s příjmem
Anodové omezovače, vlevo koaxiální kabel spojující vstupní a výstupní relé zesilovače
Původní majitel hlásil problémy s relé při příjmu. Nechtěl však vyměňovat relé na velmi špatně přístupném místě. Jelikož jsem občasnou ztrátu příjmu také zaznamenal, pustil jsem se do hledání pomocí ohmmetru. Potěšující bylo, že problém nezpůsobovalo relé, ale propojovací koaxiální kabel mezi vstupním a výstupním relé. Vyměnit 25 centimetrů koaxiálního kabelu bylo mnohem jednodušší.
Test elektronek QY3-125
S elektronkami QY3-125 jsem dosud neměl žádné zkušenosti. Vizuálně nevypadaly příliš dobře, ale rozhodl jsem se jim dát šanci. Nejprve jsem je 24 hodin zahříval při mírném provzdušňování. Poté přišla kritická zkouška: připojení anodového napětí. Elektronky to vydržely. Jelikož v tomto zapojení neprochází klidový proud, následovala další zkouška.
Uvedení zesilovače do provozu
Zesilovač jsem tedy musel začít budit. Potvrdilo se, že předladění pomocí nanoVNA bylo správné. Zesilovač okamžitě dodával výkon na všech pásmech. Pro dosažení identického výstupního výkonu se však buzení v jednotlivých pásmech značně lišilo. Měření ukázalo, že příčinou je vysoký vstupní PSV. Na 28 MHz činil PSV až 2,5:1. Pohled na zátěžové rezistory napovídá proč:
Původní rezistory ve vstupním obvodu zesilovače
Konstruktér použil výkonové rezistory s velkou indukčností. Zkušebně jsem je nahradil rezistorem stejné hodnoty v miniaturním bezindukčním provedení a změřil jsem to pomocí anténního analyzátoru. S takovým rezistorem kleslo PSV pod 1,5 a na několika pásmech dosáhlo ideální hodnoty.
Vstupní obvod zesilovače G2DAF
Čím tedy nahradit nevyhovující rezistory? Při hledání na internetu jsem narazil na výkonový rezistor s označením RPT100, který měl odpovídající odpor. Tyto rezistory jsou označeny jako bezindukční, tedy přesně takové, jaké jsem potřeboval. Skutečnost však ukázala, že takový rezistor není bezindukční. Naštěstí se mi dostalo do rukou několik 100-ohmových bezindukčních rezistorů Alcatel 39-4696, takže jsem z této trojice sestavil vhodnou hodnotu odporu. Tento způsob sice není ideální, ale pro KV stačí. Vstupní PSV se tak výrazně zlepšilo. Zesilovač tak na většině pásem poskytuje výkon 500 W.
Skříň pro zesilovač a estetické vylepšení
Jelikož musí být zesilovač na očích, záleží i na jeho vizuálním provedení. Jeden z původních majitelů vyvrtal do horního panelu dvě řady otvorů. Bylo to však velmi nevzhledné, s různými tvary a posuny. Po zvážení jsem se rozhodl panel neměnit. V programu Corel Draw jsem navrhl linie a velikosti otvorů tak, aby po vyvrtání co nejvíce zakryly tyto nepřesnosti. Výslednou šablonu jsem vytiskl na samolepicí štítek. Ten pak sloužil jako vodítko pro vybroušení otvorů.
Původní přední panel zesilovače G2DAF
Zesilovač dostal také novou barvu. Původní barvu jsem obrousil. Následovalo nastříkání základního nátěru a poté černé barvy. Vrchní vrstva je navíc překryta bezbarvým lakem ve spreji.
Druhá otázka se týkala předního panelu. Rozměry přesahují formát A4, který dokážu vytisknout na samolepicí štítek. Hrával jsem si s myšlenkou hliníkového čelního panelu na míru přes https://www.quickpanel.sk. Cena však není zanedbatelná. Nakreslil jsem tedy nový přední panel v programu Corel Draw. Inspirací mi byla řešení jiných zesilovačů. Nákres předního panelu je vytištěn na dvou samolepicích štítcích. Po nalepení byly okraje opatrně oříznuty a třikrát velmi lehce nastříkány bezbarvým lakem. Tato metoda zajistí, že panel bude odolný i proti oděru a znečištění. Stříkat je třeba velmi jemně, protože štítek má po nasáknutí tendenci se vlnit.
Práce na zesilovači
Ladicí kondenzátory a přepínač v pi-článku dostaly nové přístrojové knoflíky. Ve svých zásobách jsem měl přístrojové knoflíky TESLA řady WF o průměru 40 milimetrů, které se velmi hodily. Tyto staré knoflíky mají velmi dobré provedení a předčí většinu současných přístrojových knoflíků, které lze zakoupit.
Mezi knoflík a přední panel jsem vložil podložky o průměru 25 milimetrů. Jsou vystřižené ze zbytku staré pěnové karimatky. Jejich stlačením mezi knoflíkem a předním panelem vzniká třecí síla, která je přesnější a zajišťuje pohodlnější ladění. Zároveň vyplňují mezeru mezi knoflíkem a předním panelem.
Schéma zesilovače G2DAF: detail stupnice pro výstupní kondenzátor pi-článku
Původně měl zesilovač na předním panelu dvě kontrolky v červeném a zeleném držáku. Jedna žárovka chyběla, druhá svítila jen občas. Do držáků jsem připájel LED diody o průměru 5 milimetrů a doplnil omezovací rezistor tak, aby proud LED byl přibližně 15 miliampérů.
Zesilovač G2DAF v praxi
Zesilovač G2DAF po úpravách
Klasické zesilovače se vyznačují výraznou snahou o stabilizaci napětí Ug1 a Ug2. Kvalita této stabilizace má výrazný vliv na spektrální čistotu a linearitu zesilovače. Byl jsem proto zvědavý, jak se v praxi bude chovat zesilovač, jehož Ug2 se mění v závislosti na budícím signálu. Provedl jsem srovnání pomocí SDR přijímače s vypnutým a zapnutým zesilovačem. Možná překvapivě, ale na spektru nebyly po zapnutí zesilovače vidět žádné intermodulační produkty, pouze výrazně silnější signál. V budoucnu se chystám provést také dvoutónový test SSB.
Pokud byste se dostali k zesilovači G2DAF, doporučuji prostudovat „Lineární výkonový zesilovač G2DAF – historie, teorie a praxe“ https://www.radiozurnal.sk/radioamater/download/cisla/2000-6.pdf a https://www.radiozurnal.sk/radioamater/download/cisla/2001-1.pdf
Tento materiál obsahuje mnoho poznatků a rad, jak takový zesilovač zrealizovat a jaké má vlastnosti. U elektronkových zesilovačů je však třeba mít na paměti, že se pracuje s napětím ohrožujícím život! Pokud chcete mít jistotu bezpečnosti, sáhněte raději po zesilovačích s LDMOS, které pracují s bezpečnějšími napětími.
