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Mis à jour le 08 Octobre 2017

 

AMPLIFICATEUR VHF GS35B

 

DESIGN F1CXX

 

J’avais réalisé en 1976 un amplificateur 144 MHZ avec une 4CX1500b sortant une puissance de 1100 watts.
A l’époque, je m’étais inspiré de la réalisation de notre ami Daniel F1DRR en y apportant quelques modifications.
A ce jour cet ampli est toujours en fonctionnement et utilisé pour les Contests TM2K.

En 2003, je décide de construire un autre amplificateur avec une triode GS35b pour le 144 mhz.
Ces tubes sont robustes et encore d’un prix raisonnable.

Cette réalisation est issue de documentations récupérées sur internet (RX1AS, OK1BAF, SM5BSZ, F5MSL, etc..) et aussi un peu de moi !!

Avant d’entreprendre ce genre de construction, je vous invite à lire les recommandations de F5MSL. (1  2  3).

 

La réalisation de la cavité ½ onde

 

Le schéma de la cavité:

La cavité est réalisée en tôle d’alu 30/10. Du 20/10 pourrait convenir également.
L’épaisseur est fonction de la rigidité recherchée et du prix d’achat des tôles !
La fixation des tôles devra comporter un bon nombre de vis (tous les 5 cm sur ma cavité) afin d’obtenir une bonne continuité de masse et étanchéité radioélectrique.

Bien dégraisser et nettoyer les éléments avant assemblage.

Je vous déconseille les tôles métalliques car celles-ci vous engendreront au final des pertes non négligeables.

Les dimensions intérieures de la cavité sont 308 x 308 mm. La ligne d’anode peut être réalisée à partir d’une feuille de cuivre roulée.

J’ai opté pour l’achat d’un tube de descente de gouttière en cuivre de diamètre 100.

L’embout de ce tube s’emboite parfaitement dans l’anode de la GS35b.
Deux fentes réalisées avec une scie à métaux permettront de bien serrer le tube avec un collier « Serflex ».
Le choix des dimensions de la cavité et du tube de 100 donnent une impédance idéale de 72 Ω. Voir l’abaque d’Eric F5MSL.
La jonction entre l'anode du tube et la ligne en cuivre est réalisée à partir d'une collerette en plastic de ventilation diam 100 mm et une feuille de téflon.
Un serre-câble "tyrap" maintien la feuille de téflon. Il est possible de remplacer ce montage par une cheminée en Téflon qui devra être usinée.

Ce tube d’anode servira également de cheminée d’évacuation de l’air chaud.

La hauteur de la ligne est de 650 mm en partant du bas des ailettes du tube.
Le haut du tube est fixé par une feuille de téflon roulé de 90 mm de large. Celle-ci est fixée à un tube de pvc.

Le tube de pvc est fermé par une grille de ventilation de ventilateur.
Ce tube de pvc peut être remplacé par un autre système de votre choix style collerette de ventilation métallique fixée directement sur la partie supérieure et intérieure de la feuille de téflon.
Le haut et le bas de la feuille de téflon seront fixés par deux colliers du type Serflex de façon à obtenir une rigidité parfaite de l’ensemble de la ligne.
Pour l’accord plaque (plate), j’utilise une vis micrométrique de récupération « surplus ».

Tout autre système pourra être retenu à condition d’avoir une bonne continuité de masse. Par exemple, la tige filetée seule traversant un écrou est à proscrire.
Au bout de la vis micrométrique est fixé un disque de laiton de 100mm de diamètre et d’une épaisseur d’environ 10/10 à 15/10 selon vos disponibilités.

   

Sur le tube d’anode est fixée une plaque de laiton de 100 x 100 surmontée d’une plaque époxy ou téflon d’environ 15/10 –
Celle-ci sert à éviter que le disque en laiton vienne faire contact sur le tube en cuivre ou la haute tension est présente !!

Pour l’accord d’antenne (load), j’utilise un tube de cuivre de plomberie 14/16 de diamètre et à l’intérieur une tige de diamètre 6 ;
ce qui donne avec APPCAD 50.8
Ω. L’ensemble coulisse dans un guide réalisé dans une pièce de laiton.
La tige est fixée à une extrémité à un disque laiton de 80 mm et de l’autre à une embase DIN 7-16 pour la sortie antenne.
Les fiches N, à puissance max de l’ampli ne supportent pas la puissance et sont donc  à proscrire. Le tube de cuivre 14/16 est soudé à l’embase.
Il est possible d’utiliser du tube de cuivre de plomberie de 18/20 avec une tige de 8 mm (48.6
Ω) afin de se rapprocher au maximum de 50 Ω
mais ce diamètre n’est plus utilisé en plomberie.

       

Toutefois il est disponible par exemple auprès de la société TARTAIX à Paris.
Sur le tube d’anode est fixée une plaque de laiton de 100 x 100 surmontée d’une plaque époxy ou téflon d’environ 15/10.
Prévoir une vis de blocage d’environ 4 à 6 mm de diamètre, une fois l’accord de sortie réalisé.
L’utilisation d’une vis est préférable à un collier Serflex car vous n’avez que deux mains et
il vous sera difficile dans le même temps de procéder au réglage du PA
et serrer un collier
Serflex qui aura tendance à tourner lors du serrage ! C’est l’expérience qui parle !!

NOTA/ il est difficile en fonction du choix des matériaux d'obtenir une impédance de sortie de 50 Ω.
Il conviendra de faire le meilleur choix des tubes et tiges afin de s’y rapprocher au maximum.
(Voir le freeware APPCAD pour le calcul des diamètres et impédance). Une différence de quelques Ohms n’est pas critique.

Le point d’alimentation HT sur la ligne d’anode est réalisé au travers d’une self de choc et un condensateur de découplage d’environ 1 nF.
Celui-ci sera réalisé avec une plaque d’époxy de 32/10 (dans mon cas). Dimensions 350 x 250 mm.
D’autre épaisseur peuvent être employée mais attention à l’isolation entre la plaque FR4 et la masse.

Nota/ la valeur du condensateur dépend de l’épaisseur du substrat employé. (Voir le freeware RFSIM99 ou autre pour le calcul de la valeur de la capa).
Ce substrat sera directement fixé sur la paroi de la cavité en prenant garde de bien isoler les vis de fixation…attention aux flashs !
Le point d'attaque sur le tube est situé à 325 mm du châssis.

 

Le support

J’ai réalisé ce premier support dans des chutes de tôle en laiton de 15/10.

Il peut être réalisé aussi dans de la tôle alu de 30/10. Des entretoises de 20mm de long permettent de fixer la platine de base du support au châssis.
Le plus compliqué sera de confectionner deux demi-coquilles en alu qui serviront à fixer la grille du tube à la masse.

                   

Une bonne masse est indispensable - Par exemple : la fixation de la grille à la masse par 4 vis et rondelles est à proscrire en VHF/UHF.

 

Important

La turbine doit refroidir l’anode du tube mais aussi le bas du tube c'est-à-dire cathode/filaments.
En conséquence prévoir l’arrivée de l’air dans le compartiment inférieur de la fixation du support.
Le refroidissement sera effectué soit par la mise en pression totale de la cavité ou par l’adjonction d’une cheminée entre l’anode du  tube et le châssis.
Dans ce cas l’air arrivant par le caisson inférieur cheminera directement au travers des ailettes du tube et à l’intérieur de la ligne.
 

Circuit filaments

Les deux selfs filaments seront fixées à 90 degrés afin d’éviter des couplages entre les deux selfs.
Elles seront bobinées l’une dans un sens et l’autre dans le sens inverse.
Prendre 25 spires fil émaillé 15/10 sur un diamètre 8 mm, longueur environ 35mm. Vous gagnerez encore quelques watts !!

Depuis toujours je régule les filaments. Cela permet d’augmenter la longévité du tube.
Notamment lors de l’utilisation du PA en portable, alimenté sur groupe électrogène.
Pour se faire une alimentation à découpage est utilisée.

 

Le circuit d’entrée

J’ai réalisé plusieurs circuits d’entrée qui fonctionnent. Il y a quelques années, j’ai opté pour le circuit décrit par Jean-Pierre F5OAU.

Il est constitué d’une self de 6 spires 15/10 sur un diamètre de 7 mm. D’un côté elle reliée à la cathode et de l’autre à un CV d’environ 20 pf qui va à la masse.
L’entrée est réalisée par un CV d’environ 20 Pf qui attaque la self à sa moitié environ.
Ce CV est en série et devra être isolé de la masse
ainsi que la tige de commande du CV.

       

       

Il faudra procéder à plusieurs essais afin de trouver le point optimum.
Les CV d’origine surplus ont été remplacés  par des CV fabriqués par Otto Schubert « 
www.schubert-gehaeuse.de »
Ces CV sont modulables et vous permettront d’adapter la valeur nécessaire au montage. (empilage des lamelles modulable).

 

Le circuit temporisation turbine

Vous trouverez sur EBay, pour quelques euros divers circuits de temporisation prêts à l’emploi :

http://www.ebay.fr/itm/AC220V-230V-Delay-Timing-Timer-Delay-Switch-Turn-Off-On-Board-Time-Relay-Module-/252464684377?var=&hash=item3ac8115d59:m:mjrsDLD5peXd8m_qyzHnFmA

 

Pour commander un contacteur de puissance avec bobine 220v à partir d’un relais 12v (k101/hv control sur la doc G3SEK)
vous pouvez utiliser ce petit circuit disponible aussi sur Ebay :

 http://www.ebay.co.uk/itm/12V-DC-1-Channel-Relay-Module-Shield-for-Arduino-Uno-Mega-PICAXE-Raspberry-PI-/182307855649?

 

Carte de régulation et sécurités

Ce PA est utilisé avec la carte de contrôle et de protection développée par G3SEK « triode board ».

La carte sérigraphiée est en double face et aussi étamée.

Ces cartes ont été vendues par milliers et utilisées mondialement. Leur réputation n’est plus à faire !
Vous trouverez sur le site de G3SEK/GM3SEK, une excellente et complète documentation téléchargeable pour le montage de cette carte
et de nombreuses recommandations.

http://www.ifwtech.co.uk/g3sek/boards/triode/triode-1.htm

Vous pouvez passer commande pour un prix très raisonnable à l’adresse suivante :
http://www.ifwtech.co.uk/g3sek/boards/boardshop.htm#3board

 

ALIMENTATION HAUTE TENSION

SCHEMA ET PHOTOS A VENIR...

 

En conclusion

J’ai conçu, réalisé et testé ce Pa en 2003. Dès 2004 il a été utilisé avec succès pour les Contests 144 mhz notamment avec l’indicatif TM2K (JO10HE).

A ce jour, ce Pa donne entière satisfaction. Avec 4200 volts en charge, un courant de repos de 150 Ma, un courant plaque de  0.9 à 1 ampère
et un drive de 110 watts, sa puissance de sortie est de 2500 watts.

Evidemment le drive doit être limité au maximum pour une utilisation modérée sur l’air.

 

Mise en garde

Vous trouverez sur certains sites d’autres descriptions ou  des copies de mon Pa, de mon support etc. accompagnés de nombreuses feuilles de calcul et de simulation.
Si vous êtes séduits par ces descriptions tant mieux mais demandez quand même à l’auteur si ces descriptions et simulations ont été concrétisées
au moins par la construction d’un exemplaire et si celui-ci fonctionne !!...Si oui ; par qui !!

 

RESPECTER SCRUPULEUSEMENT MES DIMENSIONS INDIQUEES ET VOUS SEREZ ASSURES DE SORTIR DES WATTS !!….

BONNE REALISATION…A bientôt sur l’air…

 

Remerciements à mon ami YVES F1BHY pour la réalisation de plusieurs pièces mécaniques.

 

PROJETS

4 NOUVEAUX PA's AVEC GS35B en cours de réalisation..!!!

 

DIMENSIONS MECANIQUES DES CAVITES

Plusieurs versions de réalisations mécaniques de la cavité vous sont proposées.

- Une boite avec les faces avant et arrière identiques sans perçage

- Une boite avec la face arrière qui comporte des dimensions de perçage pour une turbine réf : BDRS 120-60.

   (Tout autre turbine délivrant une pression et un débit d’air suffisant peut être utilisée)

Toutes les deux avec les côtés latéraux identiques sans perçage.

- Une boite avec les côtés latéraux comportent des rainures de largeurs différentes pour recevoir les systèmes « Tune » et « Load ».
  Ces rainures vous permettent de déplacer les systèmes d’accord.

Et bien sur les plaques de dessous, dessus, intermédiaire (support tube)

 

Un nouveau support vous est proposé.

Il comporte 16 trous de fixation des entretoises au lieu de huit.

L’augmentation du nombre des entretoises vous permettra si besoin de réduire l’inductance entre grille du tube et masse.

Un nombre minimum de huit entretoises est conseillé.

L’utilisation de 16 entretoises entrainera une diminution supplémentaire du passage d’air en provenance de la turbine.

Nota/le premier support que j’ai réalisé comporte huit entretoises et donne entière satisfaction depuis 2003 !

ATTENTION : CE SUPPORT EST CONCU POUR ETRE UTILISE EN VHF.

 

Franck, F1CXX (ex J28EL)
OP : TM2K / TM0HQ / F6KBF

 
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