Ett av de senaste projekten hösten 2021 var ett linjärt PA-steg för 144 MHz med den ryska trioden GS-35B. Projektet har några år på nacken och började med ett koncept kring Philipsröret QBL5/3500 som det fanns gott om i junkboxen. QBL-röret är en Tetrod som kräver en ganska komplicerad nätdel och skyddskretsar. Idén att använda GS-35B kom upp och surplusrör beställdes från en ryss.

Det “färdigbyggda” PA-steget inbyggt i ett 19″ stativ till höger i bild. Allt fungerar bra som det står nu men tanken är att byta ut de provisoriska frontplåtarna till något mer enhetligt och snygga till paneltexten som nu är avrivna bitar av maskeringstape.

Huvudschemat för PA-steget med styrlogik. Längst upp till vänster i den grå fyrkanten visar RF-delen med GS-35B röret och en handfull komponenter. Som i alla sådana här PA-steg är det stora jobbet mekaniken och nätdel plus ev skyddskretsar och logik. Allt efter behag och hur man vill göra.

Styrlogiken som används här är ursprungligen designad av GM3SEK och såldes av honom fram tills han gick i pension för några år sedan. Därefter har UR3IQH reviderat mönsterkorten och plockat ihop kompletta byggsatser. Även färdigbyggda avprovade kort erbjuds till en kostnad obetydligt högre än byggsatsen.

Kontrollpanelen med de viktigaste instrumentet. Bakom den nedre panelen finns ett antal kontaktorer och kretsarna för mjukstart av högspänningsaggregatet, som är monterat på bottenplåten i stativet. Funktionen i kort är Fläkt startas som sedan medger att Glöd slås på. Glödaggregatet ökar spänningen från noll till 12.6 V under 60 sekunder. Mjukstarten säkerställer att glödströmmen också ökar från noll till max utan den besvärliga strömstöten som inte är så bra för glödtråden. I kommersiella applikationer brukar man dimensionera glödtransformatorn så att den blir självmättande och helt enkelt inte kan lämna så hög ström att röret tar skada.

Efter 120 sekunder går timern på styrkortet ut och kontaktorn för mjukstart av högspänningsaggregatet aktiveras. Sedan är PA-steget driftklart. Det finns skyddskretsar för allt viktigt som för hög gallerström, för låg anodspänning och för hög anodström. Även skydd mot flasch over i röret som kan ställa till stora problem om man utelämnar viktiga skydd.

Konstruktionen bygger på en halvvågskavitet där anodutrymmet har måtten 250×250 x 800 mm. Resonatorn är tilverkad av 60 mm Al-rör som skruvats fast i en utsvarvad adapter som i sin tur är fastbultad i rörets kylkropp med en M10-bult. Anodspänningen matas in via en drossel mitt på resonatorn. Syns inte på bilden. För avstämning av anodkretsen och utkoppling av effekten används kapaciv koppling där plattavståndet justeras med en grovavstämning kring en gängad axel med släpkoppling. Finavstämningen sker dielektriskt genom att vrida in plattor tillverkade av vanligt FR4 1,6 mm glasfiberlaminat men utan kopparfolien. Metoden fungerar bra och ger en mycket följsam inställning. Avstånden mellan Al-plattorna och plattornas diameter är valda så att isolationsavstånden blir betryggande. Resonatorröret har ju full anodspänning ca 2800 V.

På bilden ovan ser man att resonatorn skarvats på två ställen. Det är resultatet av en del experiment i samband med utprovning och optimering. En kortare resonator kräver mer kapacitans och ett mindre plattavstånd eller större diameter på plattorna.

Injusteringen av såväl ingångskretsarna som anodkretsen gjordes i kallt tillstånd utan anodspänning och glöd. För att simulera rörets impedans monterades ett belastningsmotstånd på beräknat värde 2940 ohm mellan anod och jord. Detta tillsammans med rörets anod-gallerkapacitans ger då den ekvivalenta belastningen som röret ger i drift. För att justera in anodkretsen anslöts Nätverksanalysatorn till kontakten för RF ut. Genom att justera de båda plattorna för Tuning och Load ställer man in för minimum SVF på 144,3 MHz. SVF blir 1:1 och inställningarna behöver faktiskt inte röras när anodspänningen slås till och PA-steget är i drift.

Som indikering av uteffekten används ett Telefunken korsvisande instrument som räddats från Sölvesborg Mellanvåg 600 kW sändare. Ett likadant är seriekopplat och sitter monterat i radiobordets stativ. Den högra nålen visar uteffekt och jag har kalibrerat så att 1 kW motsvaras av 600 kW markeringen. Den vänstra nålen visar SVF i den punkt de båda nålarna korsar varandra. För mätning av uteffekt och reflekterad effekt används en riktkopplare som lämnar +30 dBm vid nominellt 1 kW.

Signalen driver en RF-detektor med en Schottky-diod som ger 3 V DC till en peak-detektor med 1 sekunders hold. Det betyder att instrumentens nålar står blixt stilla vid både SSB och CW för att efter 1 sek falla tillbaka.

Den dielektriktriska fininställningen för Tune beräknades för att kunna justera resonansfrekvensen +/- 2 MHz och används bara för att snabbt verifiera att max uteffekt sammanfaller med min anodström och rattens indikering står i mittläget.

Skorstenen är tillverkad av 1 mm PTFE och är monterad i en utsvarvad ring av aluminium. Kylfläkten sätter utrymmet för gallerkretsen under tryck. I mitt fall 2,5 cm vattenpelare. Fläkten blåser direkt på rörets glödanslutningar och gallerring för att sedan ledas igenom chassiet i hålen som syns på en tidigare bild ovan. Skorstenen leder luften genom anodkylflänsen på rätt sätt och sedan ut via ett galler i kavitetens topp. Vid lite drygt 1 kW key down under några timmar blir utluften ca 30-35 grader med fullt fläktpådrag beroende på rumstemperatur. Fläkten går normalt på halvfart och väsnas inte längre.

Utrymmet för gallerkretsen innehåller även nätdelen för glöden. Transformator, likriktare och i plåtburken med genomföringskondensatorerna sitter spänningsstabiliseringen med mjukstart. Glödspänningen kan finjusteras +/- 0,5 V från fronten och den spänning som indikeras på instrumentet är relaterad till spänningen direkt på rörets anslutningar.

RF-kretsen består av två vridkondensatorer och en justerbar induktans med en kortslutningsbygel som manövereras från fronten via en kort kuggstång. Även här gjordes injusteringen i kallt tillstånd med beräknade värden för gallerbelastningen. Det blev nästan rätt med en ingångs SVF på 1,2:1. Efter finjustering med PA-steget i drift gick det att nedbringa SVF till 1:1 här också. Mest för att det gick inte för att det är nödvändigt.

Anodspänningen är aningen för låg, ca2800 V men dikterades av den transformator i junkboxen som passade bäst. För en dryg kW ut behövs 75 W driveffekt. Först provades ett 100 W transistorsteg men det var bara linjärt upp till ca 50 W även om det kunde ge 120 W vid 1 dB kompressionspunkten. Det gav onödigt mycket splatter och förpassades till junkboxen.

I stället konstruerades ett drivsteg med tre st 2C39BA i gallerjordad koppling. Det första röret som drivsteg och de två andra i parallell som utgångssteg. Med ca 1000 V anodspänning får man ut 100 W linjär fin signal och vid 75 W nivån blir det inte sämre. För full utstyrning behövs ca 50 mW så det passar perfekt till min hembyggda 28/144 MHz transverter som lämnar 500 mW nominellt. En 10 dB fast dämpsats mellan transverter och 2C39BA drivsteget ger en stabil belastning.

Det har varit ett kul och lärorikt projekt där varje liten detalj nagelfarits och optimerats. Många alternativa kopplingar och lösningar har utvärderats med varierande resultat. Plåtarna i kaviteten är klippta, skavade, borrade och hålen tar täckts med nya plåtar. Men för funktionen som sådan spelar det absolut ingen roll.

Som alla sådana här projekt är det själva resan med alla vedermödor och experiment fram till att det fungerar som är det riktigt roliga. Vad man sedan skall ha prylarna till tål att diskuteras. Dock har en handfull NAC-tester på 144 MHz avverkats så “smoke testen” är avklarad med god marginal.

@