Umbau (Verschlimmbesserungen) eines Zetagi BV2001 von harry02

Umbau eines Zetagi BV2001 MK.4

Ich habe diese olle Schüssel als defekt bekommen (Für Unwissende: Das ist ein recht dicker 10/11m-Band Verstärker mit Röhren). Eine EL519 (oder 509) in Gitterbasis wird mit 1-10W angesteuert und treibt über einen abstimmbaren Zwischenkreis drei weitere EL519 in Gitterbasis. Angeblich kann man damit 1200W PEP Input in SSB (also Gleichstrom-Anoden-Eingangsleistung) machen. Bei 60% Wirkungsgrad hätten wir dann theoretisch 720W PEP HF-Ausgangsleistung aus drei EL519.

Naja. (Neue Kathoden der 519 schaffen das als Impulswert sogar, aber dieser Zetagi sicherlich nicht) Auf jedenfall sind da ca 20dB Verstärkung (5W→500W) in einem Gehäuse ungeschirmt, alles dicht an dicht. Außerdem: Wer braucht einen Verstärker mit maximal 10W Eingangsleistung?

Besonders hat mich der Ausgangskreis geschockt:

Kein Pi-Filter wie bei der Vorgängerversion (BV2001 MK.3) sondern ein popeliger Tankkreis mit einer Schmunzelspule. Die ist erstens mal viel zu klein, die Masserückführung zur Platine über 2 rostige Blechschrauben ist fragwürdig, und die Ausgangsimpedanz ist hiernmit dem Abgriff fest eingestellt. Mit einem Pi-Filter kann man leicht abweichende Lasten (30..100 Ohm) noch gut anpassen, das ist im Originalzustand dieses BV2001 Mk3 nicht möglich und bei einem etwas schlechten SWR glühen die Anoden schön rot auf… UKW-Drossel gibts auch nicht, nur die Ansteuerröhre hat eine kleine.

Also erfolgte ein Umbau auf 4x EL519/6P45c parallel. Dazu habe ich folgendes getan:

1. Den fest eingestellten Eingangskreis auf der Platine für die erste Röhre rausgeschmissen.

2. Den Drehko auf der Platine mit der verlängerten Achse und die dazugehörige Zwischenkreisspule rausgeschmissen.

3. Nicht mehr benötigte Leiterbahnen um die Fassung der ersten EL519 herum entfernt/unterbrochen, und sie mit möglichst kurzen und dicken Leitungen zu den anderen 3 EL519 parallel geschaltet. Dabei die Gittervorspannungserzeugung für die 1. EL519 getrennt und das g1 zu denen der anderen 3 Röhren parallel geschaltet. Auch die Kathode wird zu den anderen gelegt. Die Anodendrossel für die 1. Röhre kann entweder als Kathodendrossel* oder Überlebensdrossel (wichtig) am Pi-Filter-Ausgang verwendet werden.

• Vorher waren die Kathoden der 3 Endröhren über den zwischenkreis DC-mäßig auf Masse, jetzt muss also eine Drossel her wenn man einen PI-Eingangskreis verwendet wie es bei Gitterbasisverstärkern sinnvoll ist.

4. Jetzt brauchen wir noch einen Einganskreis. Bei Gitterbasis-Endstufen verbietet sich die Nutzung einer Breitbandanpassung, außerdem ist es ja eine Monoband-PA, daher fällt eine Eingangsumschaltung oder Abstimmung weg. Man braucht nur einen Eingangskreis mit niedriger Güte (1..3) damit er breitbandig genug ist. Die Eingangsimpedanz von vier EL519 in Gitterbasis kann man mit ca 20..25 Ohm annehmen. Also dimensioniert man jetzt ein Pi-Filtr von 50 auf 23 Ohm mit Q=2. Von der Kapazität auf der niederohmigen Seite muss man noch die Eingangs(Kathoden-)kapazität abziehen. Das sind etwa 40pF pro Röhre, also 160pF. Für die Spule kann man den Draht der alten Zwischenkreisspule nehmen (der hat auch die richtige Dicke). Das ganze kann man jetzt irgendwie auf die freigewordenen Stellen der Platine auflöten, wenn vorhandene Leiterbahnen nicht passen, mit Isoliertem Schaltdraht verdrahten. Wenn man das ganze geschickt macht, kann man den Keramik-Trimmer, der vorher zur Feinabstimmung des Eingangskreises diente, für das neue Eingangs-Pi-Filter mitbenutzen. Die Kathoden der 4 Röhren hänhen jetzt noch Gleichsstrommäßig in der Luft, sie werden mit einer Drossel auf Masse gelegt (hierzu eignet sich die alte Anodendrossel der Treiberröhre, die für ihre neue Aufgabe sogar an ihrem alten Platz verbleiben darf).

5. Auf der Anodenplatine habe ich ca 1cm Kupferbeschichtung zwischen den 3 Anoden (die der ersten Röhre war ja schon isoliert) entfernt (mit 100W Kolben erhitzen bis es knackt, dann mit Teppichmesser abkratzen), und die 3 Anoden-Koppelkondensatoren entfernt. Dann an jeder Anode einen gescheiten UKW-Surpressor (verhindert wilde hochfrequente Schwingungen) anbringen und Sternförmig zusammenführen. Ich habe mich hier für die Hairpin-Surpressor Bauform nach PA0FRI entschieden. Um die VHF-Güte des Tankkreises zu senken, sollte man den Surpressor-Draht verzinnen.

6. Die 3 Anodenkoppelkondensatoren kommen jetzt zwischen den Sternpunkt der UKW-Stopper und dem Pi-Filtereingang, freifliegend. Ich habe hier aber einen neuen Keramikkondensator eingesetzt, da die alten einen zu niedrigen Isolationswiderstand hatten (es hat zwischen den Pi-Filterkonensatorplatten im regelmäßigen Abstand von ~3sec gefunkt… gefunkt hat es nur, weil ich keine Überlebensdrossel drin hatte. Hätte ich an eine mit Koaxkabel-Seele verbundene Antenne gefasst, hätte ich ne Kondensatorladung 600V bekommen).

7. Auf dem Halteblech mit dem Tankkreis-Drehko gibts noch ein Loch mit dem HF-VOX Poti drin. Das Poti wird temporär rausgeworfen und dort ein 500pF-Drehko angeschraubt (als Load- bzw. Antennen-Drehko im neuen Pi-Filter). Hier muss man erstmal einen passenden finden und evtl. ein paar Löcher bohren. Jetzt sollte man sich Gedanken über die Dimensionierung des Pi-Filters machen. Mit 4 parallelen EL519 kommen wir jetzt auch recht nah an die beworbenen 1200W SSB PEP input. Bei 1000V Anodenspannung wären das 1,2A peak Anodentrom. Nach PA0FRI's Formel Ra=Ua/(1,87*Ia) komme ich auf 445Ohm. Also, wenn wir das Pi-Filter berechnet haben, wird eine Spule gewickelt (ich hab 4mm Kupferrohr genommen, selbst das wird bei Keydown leicht warm) und mit einem 100W Lötkolben zwischen die Drehkostatoren gelötet. Mir selbst ist beim reinigen des verharzten Originaldrehkos leider ein Missgeschick passiert und habe die 2 Statorpakete abgelötet (merke: Drehko niemals mit Bunsenbrenner trocknen). Da es nicht nöglich ist, beide wieder einzulöten, hatte ich nun zu wenig Plate-Kapazität um 26,5MHz herum. Durch anlöten eines 15cm Stückes Koaxkabel (=15pF Hochspannungsfeste Kapazität) habe ich das Problem behobrn (achtung: RG58 wird sauwarm. H-155 geht super). Die 500pF Load-Kapazität haben auch nicht gereicht. Hier ist die Impedanz aber logischerweise niedriger, also habe ich hier einfach einen 75p Keramik-C parallel gelötet. Die Spule wurde durch ziehen/drücken optimiert. Außerdem habe ich eine Drossel parallel zum Load-Drehko gelötet (kann man selbst wickeln), damit im Falle eines Anoden-Koppelkondensatordurchschlags nicht 1,2kV an der Antenne liegen. Hierzu kann man zB. auch die alte Anodendrossel der Ansteuerröhre verwenden.

Dann habe ich noch das Blech, auf dem nun das Pi-Filter montiert ist, mit Masseband ans Gehäuse gelötet. Zusätzlich führt ein Masseband vom Pi-Filter-Blech zur Platinenmasse. Hierzu eignet sich die Kupfer-Schirmung von zB. altem RG58 oder RG59.

Außerdem habe ich die Anodendrossel woanders hin verlegt, mechanisch nicht stabil aber elektrisch etwas besser. Nur Not kann sie aber an ihrem alten Platz bleiben.

8. Den Stufenschalter (Eingangsabschwächer) zur Leistungsregelung braucht man nicht, die Widerstände sind für 100W sowieso unterdimensioniert. Den Stufenschalter samt Platine kann man auf Ebay als Zetagi-Ersatzteil verscherbeln. Das Koaxkabel wir nun also gekürtzt und direkt an das neue Eingangs-Pi-Filter glegt.

In das 6mm Loch des Stufenschalters habe ich das Poti für die HF-VOX Verzögerung geschraubt und in das Durchführungsloch der Zwischnkreis-Drehkoachse einen Kippschalter montiert, welcher die Verzögerung der HF-VOX ein und aus schaltet (SSB/FM).

So. Der Verstärker ist nun fertig und Eingangskreis und Anoden-Pi-Filterspule können optimiert werden. Achtung, Netzspannung, Hohspannung, Hitze und HF sind im Spiel!!

Ergebnis

Auf meinem Kaiser Watt/SWR Meter bringt die PA 500-700W Träger (je nach Dummyload-Impedanz… für diese Leistungen tut es bei mir ein Salzwasserdummy). Das ist durchau relaistisch, ohne das die Röhren schmelzen- der trickt liegt im gleitenden Arbeitspunkt („Klasse A-Z Verstärker“). Die Heizspannung (interessanterweise 8V AC) wird Einweg- gleichgerichtet, Glättungselko 2200µF und 1kOhm/5W parallel. Diese Spannung liegt direkt auf den mit mehreren 100n Kerkos abgeblockten Steuergittern, ca -10V liegen hier an. Werden die Röhren jetzt jedoch ordentlich „angeblasen“ fließt Gitterstrom, und die Gitterspannung geht auf über -60V bei Keydown. Die Röhren laufen also in Klasse C. Dabei fließen wohl so ca. 60mA Gitterstrom (über den 1k-Widerstand, I=U/R). Bei SSB ist trotzdem eine hohe Peak (PEP)-Leistung möglich (warscheinlich über 800W, habe keine Messmöglichkeit), weil sich der 2200µF Elko parallel zu den Steuergittern ja nur relativ langsam aufläd und die aussteuerungsabhängige Gittervorspannung hier im Bereich des AB/B Betriebs bleibt. Außer bei Überfahren des Verstärkers mit 100W und Contest-Modulation, dann geht das Ding in den C-Betrieb. Wenn ich mit 75W am Eingang fahre, wurde mir von ausländichen Stationen immer eine gute Modulation in SSB berichtet.

Beheben könnte man das Problem evtl. durch direktes Erden der Steuergitter und einer Zenerdiode (oder eine Konstantspannungsschaltung) zwischen Kathodendrossel und Masse. So sollte man verfahren, wenn man sich eine solche PA für den Betrieb auf den Amateurfunkbändern umbauen möchte (RTTY, CW geht dann natürlich nur noch mit verminderter Steuerleistung, so wie man es von den anderen Amateur-Zeilenendstufenröhren-PAs kennt.

Bis jetzt zeigt sich das Teil robust, bei längeren Keydownversuchen blieb der Trafo recht kühl und die Röhren haben nicht geglüht.

Hier noch ein Bild vom Umbau:

Bilder der umgebauten Platine folgen evtl noch, sowie ein Schaltplan der umgebauten Version.

Und irgendwie kann man den Titel nicht mehr ändern, sollte gekürzt werden..