Blockeringskondensator och anoddrossel...

SM3BDZ

SM3BDZ

Well-Known Member
Sitter just nu och pratar med CBS och EXO via Skype. Vi kom att diskutera slutsteg och slutstegskopplingar. EXO pekar då på en mycket intressant sak;

I ryska beskrivningar över hembyggda slutsteg har man väldigt ofta valt att ansluta anoddrossel och blockeringskondensator på den låg-ohmiga sidan av pi-filtret. Det är ju elegant! Dels sänker man strökapacitanserna runt rörets anod och dels minimerar man risken för resonansfenomen i choken, då den kan ha betydligt lägre reaktans. Att strökapacitanserna minskar är tämligen välgörande för funktionen på de högre banden.

Blockeringskondensatorn kopplas då mellan L och C2. Andra änden på L går direkt till anoden liksom även C1 då gör.

Detta innebär att det ställs högre krav på spänningstålighet för C1 samt högre krav på strömtålighet för blockeringskondensatorn. Spänningståligheten för C1 har man löst genom att seriekoppla C1 med en fast kondensator med hög kapacitans och spänningstålighet. Blockeringskondensatorns förmåga att bära en hög ström, kan åstadkommas genom att parallellkoppla flera kondensatorer.

Frågan kommer osökt: Varför är inte denna koppling vanligare? Finns nackdelar som vi inte tänkt på? Vad säger t.e.x. teknikkonsult Markström och andra byggare/hempulare i ämnet?

Uno och Tore hälsar!

73/Lasse
 
Det här är ett "klassiskt knep". Collins använde det redan på 50-talet i 45 kW effektsteget 205J-1 med 4st 4CX5000A.

Problemet med denna lösning är att man måste dimensionera "C1" för både anodväxelspänning och -likspänning. Att bara sätta en ytterligare fast kondensator i serie med kondensatorn fungerar inte, eftersom likspänningen kommer att fördela sig i omvänd proportion till kapacitanserna enligt elektrostatikens lagar.

Man skulle kunna tänka sig att göra så att den variabla kondensatorn parallellkopplas med mycket höga motståndsvärden vilka förbrukar ett försumbart effektbelopp så att DC-spänningen bara kommer att ligga över de fasta kondensatorn.

Annars blir påkänningarna på drosseln mycket mindre, och inflytandet av dess strökapacitanser och resonanser likaså, samt blockeringskondensatorn på utgången kan enkelt dimensioneras upp genom parallellkoppling.

Ett relaterat "knep", som är ytterst elegant, är att kombinera spolen i Pi-filtret och
anoddrosseln genom att linda spolen med semi-rigid koaxialkabel, och mata anodspänningen genom mittledaren som kopplas ihop med ytterledaren vid anoderna, och en liten drossel mellan innerledaren och anodspänningskällan i "C2-'änden".

Blockeringskondensatorn hamnar mellan ytterledaren och "C2".
Skineffekten gör att majoriteten av HF-strömmen kommer att flyta på ytterledarens utsida, och bara en liten del via innerledaren, som dessutom är avslutad i en ganska stor reaktans.

73/

Karl-Arne
SM0AOM
 
Last edited:
Karl-Arne!
Mycket intressanta kommentarer och utvikningar. Även om frågan om vanlighet kanske fortfarande står öppen.

Jag håller ju på att bygga om mitt 18 år gamla EBK-1 just nu. Ta-mig-tusan om jag inte ska ta och praktisera dessa teorier!

73/Lasse
 
När jag funderat lite kring det "knep" du nämner K-A, så finner jag det väldigt intressant att även försöka implementera detta i mitt slutsteg.

Det läckra är ju, som du skriver, att skineffekten bildligt talat isolerar mittledaren från HF och man får alltså en "nästan kall" anslutningspunkt för anodspänningen. Den lilla drosseln tar då bort resterande. Hur stor tror du den behöver vara för att ge god isolation på 1,8MHz?

Min tankspole är av kopparrör och det skulle vara rätt enkelt att mata in en teflonisolerad kabel i röret för att på så sätt åstadkomma ovanstående.

73/Lasse
 
Om man använder "tumregeln" att en drossel med en reaktans av 5 ggr impedansen i anslutningspunkten blir "osynlig" så skulle det behövas 250 ohm eller 22 uH vid 1,8 MHz.
En säkerhetsfaktor på 2 kanske inte är fel, så 45 - 50 uH.

Collins 205J-1 nämndes tidigare, och så här gjorde man.
(ur "Single Sideband Principles and Circuits, 1:a upplagan)

Där var hela pi-L filtret på anodlikspänningspotential, och blockeringskondensatorn tillsammans med "anoddrosseln" och antennens "likströmsjordningsdrossel" bildade en HP-filterlänk med 50 ohms impedans.
Brytfrekvensen valdes till c:a halva den lägsta arbetsfrekvensen.
Då fick man ganska vettiga värden på både drosslar och blockeringskondensator.

73/

Karl-Arne
SM0AOM
 

Attachments

  • 205J1.gif
    205J1.gif
    47,4 KB · Views: 354
Tack för bra info! Och jag antar att säkerhetsmarginalen med 50uH i detta fall blir mycket god, då resonemanget väl bygger på en konventionell tankspole och inte en med "hf-isolerad" mittledare...?

73/Lasse
 
Det blir nog i stort samma impedans i "trådänden" som i spoländen, eftersom man
också kan se kombinationen innerledare/ytterledare som en transformator med
omsättningstalet 1:1. Att strömmen i tankkretsen sedan gärna flyter utanpå ytterledaren
lär inte påverka detta så mycket. En drossel med 40 - 50 uH induktans som utsätts
för mycket mindre spänningspåkänningar blir dock en betydligt lätthanterligare komponent.

73/

Karl-Arne
SM0AOM
 
Hmm... är det då någon egentlig finess med arrangemanget? Skulle man inte uppnå samma förhållande utan koaxialledning?

/Lasse
 
Det hela hänger på ifall man också kan se ytterledaren som en magnetisk skärm som gör
att det inte blir någon induktiv koppling mellan inner- och ytterledare.

Det uppstår ett "elektrostatiskt fältfritt rum" inuti kabeln, men är inte lika säker på
att det skärmar lika effektivt när det gäller magnetisk koppling.
Att praktiskt prova om så är fallet är dock ganska enkelt.

73/

Karl-Arne
SM0AOM
 
SM0AOM said:
Ett relaterat "knep", som är ytterst elegant, är att kombinera spolen i Pi-filtret och
anoddrosseln genom att linda spolen med semi-rigid koaxialkabel, och mata anodspänningen genom mittledaren som kopplas ihop med ytterledaren vid anoderna, och en liten drossel mellan innerledaren och anodspänningskällan i "C2-'änden".

Blockeringskondensatorn hamnar mellan ytterledaren och "C2".
Skineffekten gör att majoriteten av HF-strömmen kommer att flyta på ytterledarens utsida, och bara en liten del via innerledaren, som dessutom är avslutad i en ganska stor reaktans.
Click to expand...

Tankarna har cirkulerat vidare runt denna eleganta variant av högspänningsinmatning. Vid samtal med Bengt, SM6APQ, framkom att han på ett listigt sätt kombinerat de två alternativen som utgörs av pi-filterspole utförd som koaxialledning eller konventionell.

Detta måste väl vara det bästa av dessa "två världar" !? Man slipper DC-potential över C1 och i spolen och matar ändå in högspänningen i en lågohmig punkt! Se bifogad snabbskiss.

73/Lasse
 

Attachments

  • semirigid.jpg
    semirigid.jpg
    64,6 KB · Views: 221
Hej på er!

Den jordade punkten emellan C1 o C2 har ju en motsvarande virtuellt jordad punkt på L. På ett monobandslutsteg är det där drosseln ska sitta!

När det gäller strömtålighet så är Q-värdet i kretsen viktigt. RNA brände skärmgalleranslutningen som bar all HF-ström på ett QBL-steg för 144 frö många år sen. Lite räknande gav att man nog ska dimensionera för 25A! Strömmen beror ju på kapacitansen mellan anoden och skärmgallret tillsammans med växelspänningen på anoden, och strömmen cirkulerar i anodkretsen. På 28 är det en femtedel, men fortfarande mer än många kondensatorer tål. Det är ju i princip samma ström i anodblockeringskondensatorn som i skärmgallret. Med blockeringskondensatorn vid C2 blir även strömmen genom C1 med genom den.

/Jan
 
Det är nog riktigt och av den enkla skissen framgår inte att detta handlar om ett multibandssteg. "Den virtuellt jordade punkten" känns kanske lite väl teoretisk för att vara bekvämt tillämpbar i praktiken. Vad händer tex om belastningen skulle skilja från designimpedansen (vi antar 50 ohm) och man måste ändra förhållandet mellan C1/C2? Innebär inte det i så fall att den virtuella jordpunkten flyttar sig på spolen?

Q-värdet har helt klart en avgörande betydelse, när det gäller förluster och ingående komponenters strömtålighet, på grund av cirkelströmmarna.

Förstod ändå inte riktigt om ditt inlägg var en invändning mot kopplingen?

73/Lasse
 
Det kan inte finnas någon "virtuellt jordad punkt " utefter spolen L1, i varje fall så
länge som den är försumbart stor jämfört med våglängden.

Analyserar man en pi-krets i resonans med jw-metoden så uppträder ett spänningsfall över L1 som får beräknas utifrån amplitud och fasvinkel i spolens vardera ände , p.g.a. fasvridningen genom nätet.

Om man tänker sig specialfallet att C2 är mycket stor övergår pi-nätet i den vanliga parallellresonanskretsen, och hela anodväxelspänningen kommer att finnas över L1.

När man går genom nätet med
t.ex stationärtillståndets ström som riktfas så kommer
potentialen gentemot jord att ha ett största värde i den ände av spolen som är ansluten till C1 och ett minsta i änden över C2. I punkter utefter spolen kommer potentialen att variera mellan dessa.

Det som jag tror föresvävar SM4HFI är den form av anodresonanskrets som ser ut som ett pi-filter men som i själva verket är en push-pull krets, där den ena halvan av avstämningskapacitansen är rörets utgångskapacitans, och den andra en kapacitans mot jord.

Man använder gärna denna krets på VHF där rör- och strökapacitanser
annars gör att en vanlig parallellresonanskrets eller pi-filter får opraktiska komponentvärden.

I denna koppling går det att få till ett potentialminimum i punkten mellan spolhalvorna.

För i princip alla kopplingar med tetroder på lite högre frekvenser flyter hela anodväxelströmmen genom skärmgalleravkopplingen.

Ser man på påkänningarna på blockeringskondensatorn så är strömpåkänningarna som minst när den sitter mellan anod och C1, medan det flyter en mycket högre ström när den sitter vid C2.

Att göra som Collins gjorde i 205J-1, dvs låta hela pi-filtret ligga på anodspänningspotential och sätta blockeringskondensatorn på utgången, gör att man kan reducera värdet på blockeringskondensatorn rejält, jämfört med att sätta den i serie med spolen.

73/

Karl-Arne
SM0AOM
 
Teori under omsättning till praktik! Pi-filtret till mitt om/ny-byggda EBK-1 är nu på plats i lådan. Jag har gjort en nya pifilter-spolar av kopparrör för 80-10m. I dessa finns nu en teflonisolerad tråd instoppad. Förlängningsspolen för 160m har jag lindat av teflonkoax på en keramikstomme (skymtas i bild - under C1). Uppe till vänster i bild (under lampan) kan man skymta HV-choken, bakom skärmväggen. Den vita ledaren som går i en genomföring i skärmväggen är den teflonisolerade tråd som matar högspänning till anoden.

Jag använder mig av två blockeringskondensatorer, en vid anoden och den andra mellan C2 och "säkerhetsdrosseln" till jord på utgången. Detta för att kopparröret/spolen skall vara elektriskt flytande och känna vare sig jord- eller DC-potential. På så sätt är risken för överslag, mellan innerledare och skärm i koaxialledningen, minimerad!

Det börjar närma sig "smoke-test" ! :)

73/Lasse
 

Attachments

  • EBK-pi.jpg
    EBK-pi.jpg
    36,7 KB · Views: 191
You must log in or register to reply here.
Back
Top