40W Transistor MW-Sender

Einige Kritiker haben mir immer wieder vorgeworfen, dass ich mit meinen Röhrenschaltungen, wie etwa dem 30W Mittelwellensender, etwas altmodisch sei. Dem muss ich gleich entgegenbringen, dass auch heute bei leistungsstarken Sendern immer noch Röhren eingesetzt werden, wie z.B. beim 600kW Sender auf der Sendeanlage Bisamberg. Ich habe mich trotzdem schon seit längerer Zeit bemüht, einen reinen Halbleitersender zu entwickeln.
Viele haben schon lange darauf gewartet und jetzt ist er endlich da. Der transistorisierte Mittelwellensender. Es war gar nicht so einfach, eine stabil arbeitende Schaltung für den Experimentierbetrieb zu entwerfen. Nach vielen vielen Stunden und etlichen verrauchten Transistoren ist es jetzt soweit, dass ich auch andere davon profitieren lasse. So habe ich mich hier bemüht, eine möglichst vollständige Bauanleitung bereitzustellen.

Der Modulator


Der Modulator übernimmt alle nötigen Aufbereitungen des Signals vom Oszillator mit Frequenzeinstellung, bis hin zu einer kleinen Endstufe mit ca. 1W Ausgangsleitung. Er kann Frequenzen von 500kHz bis 1,5MHz mit einem externen NF-Signal sowohl amplituden- als auch frequenzmodulieren.
Er ist in 6 Stufen aufgebaut:

1.) Oszillator
Dieser wird mit den Bauteilen um Q1 realisiert. Der Oszillator ist eine kapazitive Dreipunktschaltung, auch wenn es auf den ersten Blick nicht unbedingt zu erkennen ist. Die Teilung der Spannung am Schwingkreis erfolgt mit C2 und C3. An diesem Mittelpunkt erfolgt die Rückkopplung auf den Emitter des in Basisschaltung arbeitenden Transistors Q1. R4 und C1 in der Rückkopplung linearisieren den Frequenzgang. Der Schwingkreis ist in zwei Frequenzbereichen umschaltbar. Mit dem Schalter an ST5 und ST7 wird die Induktivität L4 für den hohen Frequenzbereich kurzgeschlossen. Beim Öffnen des Schalters ist im tiefen Frequenzbereich zusätzlich noch der Widerstand R24 aktiv, der den erhöhten Pegel bei tiefen Frequenzen ausgleicht. An die Induktivitäten ist über C5 die Kapazitätsdiode D1 angekoppelt. Über R6 erfolgt die Zuführung der Abstimmspannung die von dem Frequenzpoti an ST2 bis ST4 kommt. Über R7 wird die Spannung zur Frequenzmodulation von ST4 zur Kapazitätsdiode geführt. C6 und C36 verhindert HF-Einkopplungen in den Abstimmkreis. Über C7 und R8 erfolgt die Auskopplung der Spannung. Mit P2 wird der Pegel für die nachfolgenden Stufen eingestellt. Diese sollte so erfolgen, dass die AM-Modulation so weit als möglich frei von Verzerrungen ist. Das ist im Allgemeinen bei einem niedrigen Pegel der Fall.

2.) Oszillatortreiber
Der Oszillator reagiert sehr empfindlich auf Laständerungen. Aus diesem Grund wird ein Treiberverstärker mit Q2 nachgeschaltet. Dieser in Emitterschaltung arbeitende Verstärker hat einen hohen Eingangswiderstand, um den Oszillator nicht unnötig zu bedämpfen. Mit C11 kann eine Anhebung der hohen Frequenzen zur Frequenzgangkorrektur durchgeführt werden. Über C12 erfolgt die Auskopplung der HF zum eigentlichen Modulator. Der kleine Wert von C12 verhindert eine Rückkopplung der NF auf dem Modulator in den Oszillator, was zu einer ungewünschten Frequenzmodulation führen würde.

3.) Modulator
Der eigentliche AM-Modulator ist der Dual-Gate MOSFET Q3. An G1 wird die HF eingekoppelt und an G2 die NF. Über die Widerstände R15 und R17 wird der Ausgangspegel eingestellt. Beim Zuschalten der NF, also wenn ST18 mit ST6 verbunden wird erfolgt mit Hilfe des Widerstandes R47 eine Trägerabsenkung um ca. 50%. Das ist wichtig, um die nachfolgenden Stufen durch die Aussteuerung der Modulation nicht zu übersteuern. Am Ausgang des MOSFET steht das Produkt von NF und HF an. Es muss jetzt noch die HF herausgefiltert werden.

4.) Hochpassfilter
Dazu dient das Hochpassfilter mit C15, L2 und R20. Es besitzt auch für die HF eine relativ hohe Dämpfung, sodass das Signal mit Q4 wieder verstärkt werden muss. Die Verstärkung des in Emitterschaltung arbeitenden Transistors Q4 kann mit P3 durch Verringern der Gegenkopplung für die HF eingestellt werden. Danach wird es dem Leistungsstellpoti über C20 zugeführt. Mit P3 wird bei voll aufgedrehtem Leistungspoti die maximale Aussteuerung der Endstufe eingestellt.

5.) Endstufe
Über C17 wird die HF in die Endstufe eingekoppelt. Sie wird zunächst mit Q6 verstärkt und dann über C21 und C22 in die Gegentaktendstufe eingekoppelt. Mit P1 wird der Arbeitspunkt so eingestellt, dass etwa die halbe Betriebsspannung, also 9V am Emitter von Q13 liegen. Der Ruhestrom der Endstufe wird mit den Widerständen R31 bis R34 eingestellt und über R37 und R38 stabilisiert. Er liegt bei einigen mA. R39 und D3 bzw. R40 und D4 haben die Aufgabe die Basis der Leistungstransistoren möglichst schnell auszuräumen, um ein schnelles Sperren bei hohen Frequenzen zu ermöglichen. Der Tiefpass mit C37 und R48 schließt hohe Frequenzen am Ausgang kurz und verhindert Schwingungen. Über C23 wird die HF ausgekoppelt.
Am Ausgang der Endstufe stehen maximal 15Vpp HF zur Verfügung. Die maximale Leistung wird bei ca. 20Ohm abgegeben.

6.) NF-Vorverstärker
Q11 bildet einen klassischen Kleinsignalverstärker. Ihm wird das NF-Signal zugeführt. Er dient hautsächlich als Pufferstufe und erhöht die Empfindlichkeit des Modulators, denn besonders für die FM-Aussteuerung wird ein relativ großer Pegel benötigt. Mit R45 kann die Verstärkung eingestellt werden.
C34 setzt die Verstärkung für hohe Frequenzen herab und verhindert dadurch, dass eine Modulation mit HF erfolgt, die sich eventuell in die Zuleitung einkoppeln kann. Der Ausgang dieser Stufe wird über den Modulationsschalter zum AM- bzw. FM-Modulator umgeschaltet. R47 wird nur in der Stellung AM benötigt, und dient zu Reduktion des Trägers.
 
Einstellelemente am Modulator
Frequenzpoti 22k lin.
angeschlossen an ST2, ST3 und ST4, Schleifer an ST2
Leistungspoti 10k lin.
angeschlossen an ST8, ST9 und ST10, Schleifer an ST10
mit Schalter am Linksanschlag
Frequenzbereichsschalter einpoliger Schließer
angeschlossen an ST5 und ST7
Modulationspoti 10k lin.
angeschlossen an ST16 und ST15 zur Vorabschwächung
Modulationsschalter einpoliger Wechselschalter mit Nullstellung
angeschlossen an ST17, ST18; ST4 für FM und ST6 für AM

Das Layout des Modulators

Das Layout des Modulators wird auf eine einseitige Print mit den Abmessungen 127x66mm geätzt. Es ist in der Auflösung 300x300 dpi in der .GIF Datei gespeichert. Bei der Bestückung nicht die Drahtbrücke für die Spannungsversorgung vergessen ! Die beiden Endstufentransistoren Q13 und Q14 erhalten je einen Kühlstern. Der Spannungsregler IC1 wird mit einem verdrillten Kabel verlängert und gemeinsam mit den beiden Transistoren Q1 und Q4 der Endstufe auf dem Kühlkörper isoliert montiert.


Die Endstufe

 
Die Endstufe hat die Aufgabe, die vom Modulator gelieferte HF auf 40W zu verstärken. Sie lässt sich in zwei Funktionsblöcke unterteilen.

1.) Die Spannungsversorgung
Sie hat die Aufgabe die vorgeglättete Spannung zu stabilisieren und vor allem die Restwelligkeit herauszuregeln. Das ist wichtig, um in der Endstufe nicht durch die Welligkeit eine ungewünschte Amplitudenmodulation zu erzeugen. Der Längsregeltransistor Q4 ist ein PNP Typ und mit dem Emitter an der Versorgungsspannung angeschlossen. Dadurch kann er ganz aufgesteuert werden und lässt so einen sehr geringen Spannungsabfall zu. Q7 bildet mit Q4 eine Darlington-Schaltung, wodurch die Stromverstärkung erhöht. Dadurch kann er über R1 mit einem sehr kleinen Basisstrom gesteuert werden, was die Verlustleistung an R1 sehr herabsetzt.
Die Referenz der Spannungsregelung wird über R8 und D2 aus der Versorgungsspannung gebildet. Mit Q6 wird die Spannung an D2 mit der Ausgangsspannung, die über R10, R11 und P3 eingestellt wird verglichen. Der Regelbereich von P3 beträgt nur wenige Volt und die Einstellung sollte so erfolgen, das gerade nur die Welligkeit herausgeregelt wird. Eine weitere Reduzierung der Spannung führt nur zu unnötigen Verlusten an Q4. Q4 muss zusammen mit Q1 auf einem Kühlkörper mit ca. 2K/W montiert werden.
Funktion der Regelung: Ein Ansteigen der Ausgangsspannung führt zu einem Absinken des Basisstromes in Q6, dadurch wird auch Q5 weniger angesteuert und über R1 somit auch Q4. Die Ausgangsspannung sinkt ab. Bei einem Absinken der Ausgangsspannung fließt mehr Basisstrom in Q6 und die Spannung steigt wieder an. Die eventuell auftretenden Regelschwingungen werden mit C20 unterdrückt. Über einen Schalter an ST7 und ST8 kann die Endstufe ein- und ausgeschaltet werden.

2.) Die Endstufe
Sie ist eine Gegentaktendstufe in Klasse A Einstellung. Die beiden NPN Leistungstransistoren Q2 und Q3 sind zwei BUX20. Auch die Typen BUX10 und BUV20 können verwendet werden. Es müssen zwei möglichst identische Exemplare bezüglich Stromverstärkung sein. Wenn kein Transistortester mit hfe-Anzeige zur Verfügung steht, kann auch mit einem Netzgerät getestet werden. Dazu stellt man ca. 10V Kollektorspannung ein und nimmt ein 220Ohm Poti als Basiswiderstand. Dann stellt man den Basisstrom so ein, dass genau 1A Kollektorstrom fließt. Mit dieser Einstellung wechselt man zum 2. Transistor. Er sollte ebenfalls möglichst genau 1A zeigen. Zu beachten ist, dass sich der Transistor bei dieser Methode erwärmt und der Kollektorstrom dadurch ansteigt.
Jeder Transistor muss vor der ersten Inbetriebnahme der Endstufe unbedingt auf einem ausreichend großen Kühlkörper mit mindestens 0,8K/W montiert sein !

Kollektorstromregelung: Durch Erwärmung und Aussteuerung kann sich der Arbeitspunkt der Transistoren mitunter stark verschieben. Um dem entgegenzuwirken, muss der Kollektorstrom konstant gehalten werden. Über den Shunt R3 wird der Summenstrom beider Transistoren gemessen. C6 und C7 blocken die HF gegen Masse ab. Der Spannungsabfall an R3 dient als Gegenkopplung für den Transistor Q1, der über die aus D1 und R5 gewonnene Referenzspannung angesteuert wird. Über R12/P2 wird die Größe der Gegenkopplung und somit der Sollwert für den Kollektorstrom eingestellt. R12 setzt nur die Strombelastung des Potis P2 herab. Über R4 gelangt der Basisstrom zu den beiden Leistungstransistoren. HF Einkopplungen in den Basiskreis werden mit C1 und C10 gegen Masse abgeblockt. Mit P1 wird eine Symmetrierung der Transistoren Q2 und Q3 auf gleichen Kollektrostrom vorgenommen. R13 und R14 verringern die Strombelastung von P1. Über L2 und L3 erfolgt die Zuführung des Basisstromes in den HF-Eingangskreis.

Der HF-Weg: Die HF der Vorstufe gelangt auf den Eingangstrafo L1 und wird an dessen Sekundärseite frei vom Massebezug symmetrisch auf beide Transistoren aufgeteilt. R17/C2 und R18/C3 heben die hohen Frequenzen zur Kompensation des Frequenzganges an. Über R17 und R18 wird gleichzeitig die Symmetrierung des Basisstromes aufrechterhalten, der sonst durch L1 kurzgeschlossen würde. Über C19/R15 und C18/R19 wird ein Teil der Kollektorspannung auf die Basis zurückgekoppelt (Spannungsgegenkopplung), um Schwingungen zu verhindern.
Die Zuführung der Betriebsspannung in den Kollektorkreis erfolgt über L4, welche HF Auskopplungen in die Stromregelschaltung verhindert und anschließend über die Doppeldrossel L5. Über C13...C17 wird die HF gegen Masse abgeblockt. L5 ist eine Drossel mit zwei bifilar gewickelten Spulen, die so angeschlossen sind, dass sich der Gleichstrom durch beide Spulen zu Null addiert. Dadurch wird die Belastung des Magnetmaterials erheblich verringert. Aus diesem Grund ist es sehr wichtig, dass beide Spulen unmittelbar nebeneinander, eben bifilar verlaufen, da sonst eine teilweise Sättigung des Magnetmaterials auftritt. Zusätzlich hat eine solche Drossel noch den Vorteil, dass sie auch als Trafo arbeitet und für alle geradzahligen Oberwellen die Kollektoren beider Transistoren kurzschließt. Über C4 und C5 wird die HF zum Ausgangstrafo L6 ausgekoppelt. Dieser setzt die symmetrische Spannung wieder auf eine massebezogene um. Auch wenn der Trafo L6 nur 1:1 übersetzt, kann er aus diesem Grund nicht weggelassen werden. Eine HF-mäßige Verbindung eines Kollektors mit Masse hätte einen Kurzschluss zur Folge.
Beide Transistoren sind mit je einer Freilaufdiode D3 und D4 beschaltet. Diese verhindern im Falles eines Rückflusses von der Last ein Durchbrechen der C-B Diodenstrecke des Leistungstransistors. Dadurch würde HF vom Ausgang auf den Eingang gelangen und eine Schwingung angeregt werden. Jede Freilaufdiode ist noch mit einer Serienwiderstand/Spulenkombination (R2 und R6) bedämpft, um Schwingungen in der Sperrphase zu vermeiden.
 
Wickeldaten der Trafos und Induktivitäten
L1: Eingangstrafo Prim: 11 Wdg. mit 0,4mm Lackdraht
Sek: 10 Wdg. mit 0,4mm Lackdraht
Kern: RM6, Material N49
L5: Spannungszuführungsdrossel 13 Wdg. mit 2 x 0,9mm Lackdraht, bifilar gewickelt
Ringkern: R25, AD: 27mm, ID: 14mm Material N30
Induktivität ca. 1mH pro Wicklung
L6: Ausgangstrafo Prim: 6 Wdg. mit 4 x 0,56mm Lackdraht verdrillt
Sek: 6Wdg. mit 4 x 0,4mm Lackdraht verdrillt
Kern: RM 10, Material N49
R2, R6: Dämpfungsspulen ca. 10Wdg. mit 0,4mm Lackdraht direkt auf den Widerstandskörper gewickelt und mit den Anschlüssen verlötet.

Die Drahtstärken am Ausgangstrafo L6 sind nicht wegen der elektrischen Belastung unterschiedlich gewählt, sondern aus mechanischen Gründen. Die Primärwicklung bedeckt den Kern vollständig mit einer Lage. Das untere Ende wird an die Anschlüsse gelötet, das obere Ende wird nach oben weggebogen und nicht über die Windungen zurück zu den Anschlüssen geführt. Dann wird eine Schicht 0,1mm dicke Teflon-Folie gewickelt. Darauf dann direkt die Sekundärspule. Da sie weniger Platz einnimmt, ist sie ebenfalls einlagig, ohne dass es Probleme mit dem unteren Anschluss der Primärspule gibt. Das obere Ende der Primärspule wird erst jetzt über beiden Wicklungen nach unten gebogen und auf die Anschlüsse gelötet. Dadurch erreicht man einen sehr hohen Koppelfaktor zwischen den Windungen.

Kühlung der Endstufe

Da die Endstufe in Klasse A-Einstellung arbeitet, hat sie eine entsprechend hohe Verlustleistung. Die A-Einstellung wurde deshalb gewählt, da nur damit ein stabiler und vor allem verzerrungsfreier Betrieb an den verschiedensten Lasten möglich ist.
Im Betrieb müssen im schlechtesten Fall bis zu 40W Verlustwärme je Transistor abgeführt werden ! Die 40W ergeben sich aus den 40V Kollektorspannung und 1A Kollektorstrom pro Transistor. Diese maximale Verlustleistung tritt natürlich nur im Leerlauf oder Kurzschluss auf. Bei allen anderen Lasten wird ein Teil der Leistung an den Lastwiderstand abgegeben. Bei optimaler Anpassung, also bei 40W Ausgangsleistung werden nur noch 20W je Transistor in Wärme umgesetzt.
Aufgrund der hohen Verlustleistung ist eine Temperaturüberwachung mit einem Thermoschalter eingebaut, der bei Überschreitung von 70°C Kühlkörpertemperatur die Endstufe ausschaltet. In diesem Fall leuchtet die Übertemperatur LED an ST9 und ST10. Der Thermoschalter wird in dem Loch in der Mitte der Endstufe so montiert, dass er beide Kühlkörper berührt. Damit ist sichergestellt, dass bei einem Versagen der Symmetrierung trotzdem die Endstufe abgeschaltet wird, sobald ein Transistor die Maximaltemperatur erreicht. Da beide Transistoren gegenüber dem Gehäuse isoliert sein müssen, ist es wichtig ein einwandfreies Isoliermaterial zu verwenden. Die gute alte Glimmerscheibe in Verbindung mit Wärmeleitpaste ist da immer noch die beste Lösung. Um einen Kurzschluss und eine Berührung der Kollektorspannung zu verhindern, werden beide Transistoren mit einer Isolierkappe abgedeckt.
Die Kühlkörper müssen aufrecht montiert sein, damit die Konvektion die Wärme abführen kann. Sie dürfen im Betrieb weder zugedeckt noch verstellt werden. Wenn eine aufrechte Betriebslage nicht möglich ist, muss eine forcierte Kühlung mit einem Lüfter vorgesehen werden, der die warme Luft von den Kühlkörpern wegbefördert.
Die beiden Kühlkörper sind auf der Rückseite des Gehäuses unmittelbar nebeneinander angebracht. Durch Bohrungen in der Rückwand ragen die Anschlüsse der Transistoren nach innen. Darauf wird direkt die Endstufe montiert, sodass die an der Gehäuserückseite aufrecht steht. Es ist wichtig, kurze Anschlussdrähte zu den Transistoren zu verwenden. Jede unnötige Leitungslänge verringert die Verstärkung durch eine induktive Stromgegenkopplung.

Auch die Stabilisierung und Stromregelung setzen einiges an Verlustleistung um. Besonders wenn mehr als 5V am Regler abfallen, weil z.B. die Trafospannung zu hoch ist, müssen auch hier hohe Leistungen abgeführt werden. Aus diesem Grund sollte die Spannung an der Endstufe (40V) so hoch als möglich eingestellt werden, wie es die Trafospannung gerade noch zulässt, ohne dass eine Welligkeit in der geregelten Spannung zu erkennen ist. Der Stromregeltransistor Q1 setzt nur eine relativ geringe Leistung um, muss aber trotzdem gemeinsam mit Q4 auf dem Kühlkörper isoliert aufgesetzt werden. Der Kühlkörper für Q1 und Q4 befindet sich in dem Gehäuse. Auf eine ausreichende Belüftung durch Löcher oder Kühlschlitze ist daher zu achten.
 
Kühlkörper und Gehäuse
Je Transistor für Q2 und Q3 Typ: SK88-100SA Rippenkühlkörper; 0,8K/W
Abmessungen: 100x100x50mm
Für Q1, Q4 und IC1 Typ: SK44-75SA; 2K/W
Abmessungen: 160x100x15mm
Gehäuse Typ: RBA 27/20/11
Kunststoffbeschichtetes Alu-Gehäuse
270x200x110mm

Das Layout der Endstufe

Das Layout der Endstufe wird auf eine doppelseitige Print mit den Abmessungen 160x100mm (Euro-Format) geätzt. Es ist in der Auflösung 300x300 dpi in der .GIF Datei gespeichert. Die Bauteilseite ist zum Großteil eine Massefläche. Das ist notwendig, um kleine Spannungsabfälle durch die Induktivität einer Leitung zu erzeugen. Bei der Montage der Bauteile ist unbedingt darauf zu achten, dass alle kontaktierten Lötaugen auf der Bauteilseite auch mit den Bauteilen verlötet werden. Es empfiehlt sich daher, keine direkt auf der Print aufliegenden Bauteile zu verwenden. In die Print wird zur Montage des Thermoschalters ein Loch mit ca. 16mm gebohrt. Die Montage der Print erfolgt direkt mit den Befestigungsschrauben der beiden Leistungstransistoren. Es muss, vor allem beim Emitteranschluss von Q2 und Q3, unbedingt eine Durchkontaktierung auf die Bauteilseite erfolgen. Es empfiehlt sich, zuerst nur kurze Drähte in die Print einzulöten und dann die Transistoren zu montieren. Erst am Schluss werden die Transistoranschlüsse an die Drähte angelötet. Der Kollektoranschluss der Transistoren erfolgt über die Befestigungsschrauben. Wegen der hohen Verlust von Eisen sollten hier Messingschrauben verwendet werden. Da die Verbindung des Kollektors zur Print nur geschraubt ist, sollte vor allem bei Verwendung von Lötlack das Auge um die Bohrung herum verzinnt werden.


Der Gesamtaufbau


Beide Komponenten müssen nach diesem Schema miteinander verbunden werden. Zusätzlich zur Vor- und Endstufe kommt noch die Spannungsversorgung über den Ringkerntrafo und die Gleichrichtung dazu. Die Vorstufe wird über die Mittelanzapfung des Trafos mit ca. 22V versorgt. Das entlastet den Spannungsregler, der ohnedies bei 45V abrauchen würde.
Für alle geschirmt eingezeichneten Kabel müssen nicht unbedingt 50Ohm Kabel verwendet werden. Die standardisierten Audiokabel reichen dazu völlig aus. Nur für die Ausgangsleitung sollte wegen der hohen Leistung ein RG 58 Koax-Kabel verwendet werden.

Der gesamte Aufbau ist in einem Aluminiumgehäuse untergebracht. Der Schutzleiter muss mit allen von außen berührbaren Metallteilen, also auch mit den Kühlkörpern verbunden werden. Auch das Gehäuse des PL/UHF-Steckers muss mit dem Schutzleiter verbunden werden. Das ist ganz wichtig, da über diesen später der Teslatrafo geerdet wird und sonst Funken in der Hausinstallation entstehen können.
Zu bedenken ist, dass eine Schraubverbindung auf dem Lack nicht als leitende Verbindung zu betrachten ist. Es müssen von einem zentralen Erdungspunkt Kabel zu jedem Metallteil geführt werden. Der korrekte Anschluss an das Metall erfolgt über einen Sägering unter der Öse, der eine sichere Verbindung zum Metall herstellt.

Beim Anschluss des Schutzleiters ist bei der Chinch-Buchse zur Einspeisung der externen Modulation darauf zu achten, dass sich keine Masseschleife bildet, die das Streufeld des Trafos einfängt und so dann ein Brumm in der Modulation hörbar wird. Wenn das Problem nicht durch eine andere Leitungsführung in den Griff zu bekommen ist, empfiehlt es sich eine gegen das Gehäuse isolierte Buchse zu verwenden.
 
Bauteile der Spannungsversorgung
Trafo: Ringkerntrafo mit 2x18V Ausgangsspannung 
4,4A je Wicklung, 160VA Gesamtleistung
Gleichrichter: Brückengleichrichter SKB25/02 (Semikron)
Glättungskondensatoren: 2x 3300µF/63V parallel oder
1x 6800µF/63V

Einbau einer Strom- und Spannungsmessung

Dieser zusätzlicher Einbau gestattet es, die HF-Spannung und den HF-Strom am Ausgang des Senders auf einem kleinen Einbauinstrument abzulesen. Das ist sehr nützlich beim Suchen von Resonanzpunkten und beim Anpassen von Lasten. Dieser Zusatz muss nicht unbedingt eingebaut werden.

Messschaltung = Messgleichrichter
Die Schaltung wird auf einer kleinen Lochprint aufgebaut und direkt am Messinstrument montiert. Sie besteht aus einem Einweggleichrichter für die Spannung und einem Brückengleichrichter für den Strom. Die Spannung wird am Senderausgang abgegriffen und auf ST1 und ST2 zugeführt. Nach einem frequenzkompensierten Spannungsteiler mit R1, C1 und R2 wird sie über D1 gleichgerichtet und mit C2 geglättet.

Stromwandler Der HF-Strom wird über einen kleinen Ferritring gemessen, der am Innenleiter des HF-Ausgangs aufgeklebt ist. Dieser ist an ST3 und ST4 angeschlossen und wird über einen Brückengleichrichter bestehend aus D2..D5 und mit R4 als Stromshunt annähernd im Kurzschluss betrieben.
Über S1 kann das 100µA Drehspuleninstrument an ST5 und ST6 zwischen Spannungs- und Stromanzeige umgeschaltet werden.
 
Daten des Stromwandlers
Kern: RM 12,5 Ferritringkern: AD: 13mm, ID: 7mm, B:5mm
Magnetmaterial N30
Wicklung: 20 Windungen mit 0,56mm dickem Lackdraht
Induktivität ca. 0,8mH

Skala Da es wohl kaum möglich ist, ein Messgerät mit einer passenden Skala zu bekommen, hier ein Vorschlag für die Skala. Die Bereiche sind etwas über die Nennwerte hinausgeführt, da man im Leerlauf bzw. Kurzschluss diese überschreitet.

Abgleich:
Um die Messschaltung abgleichen zu können, muss am Senderausgang ein induktivitätsarmer 50Ohm Lastwiderstand angeschlossen werden. Mit einem Oszilloskop misst man die Spannung an diesem Widerstand. Dann stellt man mit P1 die Spannungsanzeige auf den Effektivwert der gemessenen HF-Spannung ein. Wenn 40W abgegeben werden, beträgt Vpp=126,5V. Der Effektivwert ist dann 44,7V und dass muss das Instrument anzeigen. Mit C1 kann der Frequenzgang der Spannung noch ausgeglichen werden. Dazu nimmt man je einen Punkt am unteren und oberen Frequenzbereich und stellt C1 so ein, dass in beiden Fällen die korrekte Spannung angezeigt wird.
Beim Strom wird ähnlich verfahren, nur dass man ihn hier über den Widerstand berechnen muss. Bei Vpp=126,5V fließt durch einen 50Ohm Widerstand ein Effektivstrom von 0,89A auf den das Messgerät mit P2 eingestellt werden muss.
Ein guter Kontrollpunkt ist der 50W Punkt, den die Endstufe mit leicht erhöhten Kollektorstrom und leichten Verzerrungen auch erreichen kann. Bei 50W misst man Vpp=141,4V. Die Spannung ist dann genau 50Veff und es fließt bei 50Ohm genau 1Aeff.

Der Teslatrafo


Die Endstufe ist so ausgelegt, dass sie neben dem Betrieb von 50Ohm Lasten auch jede andere Last zulässt. Es ist somit auch möglich, einen Teslatrafo damit zu betreiben, der von Kurzschluss bis Leerlauf alles zu bieten hat, wenn er verstimmt wird. Das war auch der schwierigste Teile des Projektes, die Endstufe so auszulegen, dass sie der Teslatrafo nicht aus der Bahn wirft, sprich sie abrauchen lässt.
Der Aufbau des Teslatrafos ist nicht weiter schwierig. Beide Spulen sind auf PVC-Kanalrohren gewickelt. Die Sekundärspule ist zusätzlich noch mit einem transparenten Lack geschützt. Der Aufbau erfolgt auf einem kleinen Kunststoffbrett mit 12x12cm. Beide Spulen sind über den Schirm des Koax-Kabels geerdet. Am oberen Ende der Sekundärspule befindet sich eine Messingspitze mit ca. 3 cm Länge, an der sich der Funken bildet. Wichtig ist, dass es eine saubere Spitze ist, bereits kleine Rundungen können die Funkenbildung verhindern.
 
Wickeldaten vom Teslatrafo
Sekundärspule: 850Windungen mit 0,3mm Lackdraht
auf 40mm dickem PVC-Rohr, Länge ca. 25cm
Gleichstromwiderstand 35Ohm, Induktivität 4,3mH
Resonanzfrequenz ca. 1,3MHz
Primärspule: 20Windungen mit 0,9mm Lackdraht
auf 50mm dickem PVC-Rohr, Länge 20mm
Induktivität 26µH

Mit dem Teslatrafo können die gleichen Experimente durchgeführt werden, wie sie beim Mini-Teslatrafo beschrieben sind. Der weite Frequenzbereich des MW-Senders erlaubt es auch, sehr große Zusatzlasten an der Spitze anzubringen. So wurde hier z.B. eine Glühbirne auf einem isolierten Sockel und der Toroid vom Kleinteslatrafo auf die Spitze gestellt. Das verringert die Resonanzfrequenz auf ca. 900kHz. Ein solch großer Bereich konnte mit dem 30W Röhrensender nicht ereicht werden.

Ausklang
Ich hoffe, hiermit eine möglichst vollständige Bauanleitung gegeben zu haben. Jeder der einen Nachbau versucht, soll hinterher selbst urteilen, ob er eine Transistorschaltung oder eine Röhrenschaltung bevorzugt. Generell gilt, dass die Anforderungen für den Nachbau bei Transistorschaltungen etwas höher sind, als bei Röhrenschaltungen. Ich persönlich finde Röhrenschaltungen für den Hobbybereich nach wie vor interessant, weil sie auch den einen oder anderen Fehler verzeihen, was bei Transistoren nicht der Fall ist.

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