GS35b_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 (SK) en y apportant quelques modifications.
A ce jour cet ampli est toujours en fonctionnement et utilisé pour les Contests.

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 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.

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.
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.

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.

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.

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.

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).

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

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 :

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

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.

Les tubes utilisés dans les amplificateurs sont fréquemment achetés dans des brocantes.
Ces tubes issus des surplus ont souvent été stockés depuis de nombreux mois/années et nécessitent impérativement un reconditionnement avant utilisation.

Mise en garde : L’utilisation de ces tubes sans procédure de reconditionnement entraînera la destruction du tube à cause de flashs inter électrodes à l’intérieur du tube.

Plusieurs méthodes existent et sont indiquées entre autres sur les sites de PA0FRI ou SM5BSZ

L’alimentation décrite ci-dessus a été conçue de façon la plus simple possible.
Elle est prévue pour fonctionner avec la carte « triode board » de G3/GM3SEK mais peut être utilisée pour d’autres systèmes.
Les sécurités et l’électronique associée ont été réduites au minimum.
Les autres sécurités nécessaires sont présentes sur la carte « triode board »

Dès le raccordement de l’alimentation HT au réseau, le voyant L1 s’allume indiquant la présence secteur.

Le contact de sécurité est en série dans la chaine de commutation.
Si celui-ci n’est pas fermé CT1 et CT2 ne sont pas alimentés.

3/Appuyez environ 80 secondes sur le bouton SW4 jusqu’à allumage de la led verte « ready » et ensuite relâcher le bouton.
Cette manœuvre court-circuite le contact de sécurité « hv control » au démarrage.
Les 80 secondes sont générées par la temporisation de la carte « triode board ».

Nota/la temporisation TP1 (quelques secondes) commande la mise en court-circuit de la résistance R1 nécessaire (au démarrage) de la mise sous tension du transformateur HT.

2/Laisser fonctionner la turbine le temps nécessaire au refroidissement du tube (y compris cathode/filaments).
(à l’initiative de l’utilisateur)

Nota/pour des raisons de simplicité, il n’a pas été prévu de temporisation marche/arrêt de la turbine.

J’ai conçu, réalisé et testé ce Pa en 2003. Dès 2004 il a été utilisé avec succès pour les Contests 144 mhz.

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
avec un drive de 110 watts, sa puissance de sortie est de 2300 watts, sur Charge Bird.

U = 4200V Iao = 150 mA
INPUT POWER	ANODE CURRENT	GRID CURRENT	OUTPUT POWER	POWER GAIN	EFFICENCY
20W	450mA	40mA	500W	13,98db	26%
50W	550mA	150mA	1200W	13,8db	52%
90W	850mA	290mA	1900W	13,2db	53%
100W	900mA	300mA	2000W	13db	53%

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

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 !!….

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

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

- 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)

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

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 LE MONTAGE DES TUBES GS31b & GS35b EN HF/VHF, PAS EN UHF.