Tillbaka till 1 kW PA steg för 144 MHz och en kort beskrivning av anodkretsen med halvvågsresonatorn.
PA-kavitetens storlek är 250 x 250 x 1000 mm. Röret, GS35B är monterat på en 10 mm al-platta i nedre delen av kaviteten där katodkretsarna, glödtransformatorn med tillhörande mjukstart också är monterad på undersidan. Fläkten blåser in i katodutrymmet och luftflödet passerar genom 16 st 15 mm hål upp via en skorsten av PTFE och vidare genom anodkylaren och ut i toppen av kaviteten.
Här en tidig bild när mekaniken började skruvas ihop. Skorstenen är inte monterad än.
Kopplingen mellan GS35B-rörets anodkylare och halvvågsresonatorn som är ett 70 mm al-rör.
Anodkylaren och kopplingen bultas fast i rörets med en M10 bultar som i kan se på nedanstående skiss.
Den oranga delen är rörets anodkylare tillverkad av koppar och försedd med invändiga kylfenor. Det finns flera sätt att att ansluta en halvvågsresonator mekaniskt. Det vanligaste man ser i andras konstruktioner är att resonatorröret görs av tunn kopparplåt som valsats till ett rör eller helt enkelt en bit 90-100 mm stuprör av koppar och som spänns fast med en stor slangklämma. I sådana fall kommer luftflödet att ledas inne i resonatorröret vidare upp i toppen. I mitt fall där jag använder ett 70 x 2 mm al-rör som resonator leds luftflödet ut i kavitetsutrymmet och sedan vidare ut i kavitetens topp. De mått som jag valt på kaviteten och resonatorrörets diameter ger en lämplig impedans i samma härad som i de flesta liknade konstruktioner för t ex FM/TV-sändare.
Halvvågsresonatorn monterad. Bilden visar även en svarvad ring av aluminium som skall hålla skorstenen gjord av en remsa 1 mm PTFE folie på plats. För att initialt kunna justera in utgångskretsen med Plate och Load kondensatorerna utan högspänning inkopplade har monterats ett motstånd på 2940 ohm mellan anod och jord. Resistansvärdet bestäms av rörets anodspänning, anodström och vilken klass steget skall arbeta i. Det är tillrådligt att prova med några olika värden upp och ner t ex 2000 och 4000 ohm för att säkerställa att inställningsområdet för Plate och Load är tillräckligt stort. 2940 ohm är det teoretiskt beräknade värdet och det hamnade nära det faktiska.
Precis som i fallet med injustering av ingångskretsen så ansluts nätverksanalysatorn till antennuttaget på PA-steget. Observera att injusteringen skall göras i kallt tillstånd utan glöd- och anodspänningar anslutna. Nätverksanalysatorn eller MiniVNA kalibreras Open Short Load i mätkabelns ände som skall anslutas till PA-stegets antennkontakt. Därefter justeras Plate och Load till bästa anpassning, dvs lägst SVF, högst reflektionsförlust eller exakt till 50 ohm resistivt om man använder Smithdiagrammet i analysatorn - vilket är det bästa sättet.
Fördelen med metoden är att den är 100% personsäker och att man enkelt kan laborera med mekaniken och avstämningsplattornas storlek och avstånd m m. Det är också så att när Plate och Load justerats in med hjälp av instrument så kommer PA-steget också att ge full uteffekt med den inställningen och som i mitt fall kunde bara en halv dB mer uteffekt hämtas hem när Plate och Load efterjusterades med lite drygt 1 kW ut. Samma princip fungerar för alla in- och utgångskretsar och är synnerligen praktiskt i kortvågssteg där utprovning av tapparna på Pi-filterspolen annars kan vara både tidsödande och faktiskt direkt livsfarligt om högspänningen nu glöms att stängas av.
Min princip när det arbetas med högspänning är att alltid ha båda händerna i byxfickorna och gärna använda skydsglasögon. Man fattar dock inte allvaret i detta förrän man själv har varit med om div explosioner där komponenter splittrats i tusentals sylvassa småbitar. Även hörselskydd kan vara bra när det är dags för smoke test.
Skorstenen av PTFE-folie monterad i ringen som dessutom utgör en RF-skärm vilken rekommenderades i en rysk beskrivning av en radarsändare i GHz-området där GS35B användes. Huruvida detta är jätteviktigt vet jag inte men någon typ av fäste behövdes ändå till PTFE-skorstenen.
Plate och Load avstämningarna vållade en aning huvudbry. Det visade sig att kaviteten tillverkad av 1,5 mm al-plåt inte var styv nog vilket gjorde att minsta lilla tryck på avstämningsrattarna drog iväg frekvensen 5 - 10 MHz. Helt omöjligt att finavstämma. Lösningen blev att styva upp kaviteten med fyra al-plattor 10 x 100 x 250 mm som bultades ihop som en ram runt kaviteten. Den lösningen gav en fullständig stabil avstämning. En annan fördel är att sidoplåtarna nu kan tas av för att komma åt alla delarna i kaviteten utan att denna faller sönder som ett korthus när skruvarna tagits bort.
Bilden ovan visar också avstämningsplattorna i de variabla kondensatorerna för Plate och Load. Här laborerades en hel del med avstånd och plattornas diameter för att få tillräcklig tålighet mot högspänningsöverslag. Även om DC-likspänningen på anoden är relativt låg kring 2,8 kV så kan det bli mångdubbelt högre RF-spänningar i änden av halvvågsresonatorn. För att testa tåligheten använder jag en 0-20 kV testgenerator försedd med ett uA-instrument. Generatorn kan användas överallt i PA-steget inklusive att prova rören så att de har tillräcklig marginal mellan anod och galler osv. Minsta lilla tendenser till potentiellt överslag visar sig långt innan gnistorna syns och hörs. Sparar mycket bekymmer.
Först monterades ett par skivor av PTFE som extra högspänningsisolation men dessa togs sedan bort igen då plattornas diameter istället ökades så att avståndet kunde göras stort nog. Dessutom justerades slaglängden på axlarna i avstämningsmekaniken så att plattorna inte kunde skruvas ihop mer än vad som precis behövdes med en liten marginal. Man ser i andras konstruktioner att plattorna monterats på en gängad axel utan ändstopp och det betyder ju att de i princip kan skruva hela vägen in tills det blir överslag och totalt haveri inträffar.
På bilden ovan syns också ett fyrkantigt al-block som är utfräst och innehåller ett lågpassfilter för att dämpa övertonerna ut från PA-steget till låga värden. Mer om detta i ett annat inlägg.
I den slutliga konstruktionen valdes en något annorlunda avstämningsteknik. De flesta av oss vill väl känna lite på avstämningsrattarna för att verifiera att de står rätt, dvs ger max uteffekt. Att göra detta i genom att skruva flera varv fram och tillbaka på en ratt som driver en fingängad axel är inte särskilt bekvämt. +/- 3-4 varv i detta fallet för att se tydliga skillnader. Av den anledningen kompletterade jag avstämningen för Plate och Load med två skivor tillverkade av FR4 glasfiberlaminat där all koppar etsats bort. Detta ger då en dielektrisk avstämningskondensator. När glasfiberplattorna vrids in i kondensatorn ökar kapacitansen några tiondels pF. Inte mycket men tillräckligt mycket för att få en tydlig indikering för max uteffekt och bästa anpassning mot antennen.
Injusteringen är gjord så att glasfiberplattorna först vrids in till hälften (mittläge på rattarna på fronten) och därefter justerades Plate och Load till max uteffekt. Glasfiberplattan som är 1,6 mm tjock visade sig ge lagom avstämningsområde +/- 1 MHz. En tunnare platta skulle ge mindre område liksom en tjockare större. Så det finns stora frihetsgrader i en sådan konstruktion.
Axeln för Plate går ut på fronten i stativet medan axeln för Load går ut på baksidan där den är kopplad till en länkarm och en andra genomgående axel tillverkad av Pertinaxrör som också kommer ut på fronten till en ratt där. Det går nog att se på bilden hur detta är gjort. Fungerar ypperligt bra även om inställningarna idag är exakt de samma som hösten 2021. Hade inte behövts, men men....
En annan sak som det experimenterades med var att prova olika resonatorlängder. Några ringar av 70 mm al-rör kapades av och försågs med klämkopplingar så att de enkelt kunde monteras på och tas av. Några olika positioner på Plate och Load provades också. Här konstaterades i korthet att uteffekten inte påverkades mer än högst marginellt även vid användning av en kortare resonator. Däremot behövdes betydligt mer avstämningskapacitans när en kort halvvågsresonator användes vilket gav små isolationsavstånd och en ökad risk för överslag. Om halvvågsresonatorn därmed görs lite för lång så behövs knappt någon kapacitans alls vilket ger andra problem.
Dessutom visade det sig att andra och tredje övertonsnivåerna påverkades av halvvågsresonatorns längd. Jag valde till slut den längd dvs antal ringar som gav den bästa kompromissen.
Ett bygge som detta ger många bekymmer och gråa hår under vägen men varje bekymmer leder också vidare till att först försöka förstå problemet och sedan finna en lösning. Som så mycket annat som byggs är det resan fram till målet som är det roliga för min del. När allt är klart finns ju inte mycket mer att göra. Möjligen då att använda PA-steget men det har jag redan hunnit med under att antal NAC-tester med gott resultat. Mission completed.
