• Projet émetteur AM de puissance avec une P600

     

    10/12/2013

    Depuis longtemps, je souhaitais réaliser un émetteur AM modulation plaque et écran d'une puissance supérieure aux 150 W de l'ART13 pour le 80M voir le 40M.

    On trouve beaucoup de projets du côté des US : Utilisation de 813, 4-400, 833, ...

    Des OMs ont même pu reconditionner de vieux émetteurs Broadcast.

    Durant les mois qui arrivent, je vais vous tenir informé de l'avancement du projet. 

      

    Présentation

    Voici les éléments dont certains seront à construire :

    • Le générateur de fréquence
    • L'amplification du générateur à un niveau permettant d'exciter le tube au final.
    • L'étage RF de puissance
    • Le traitement BF : préampli, correcteur, compresseur
    • Le modulateur avec son transformateur de sortie
    • Les différentes alimentations et la gestion
    • Le châssis

     

    Mise à jour 16/01/2014 Le générateur de fréquence

     

    Je vous conseille celui que j'ai utilisé pour la réalisation de l'émetteur classe E :

    Realisation d'un tx-rx 80m pwm avec pilotage par dds

    MULTI ROCK II

    Plan et montage : www.S9plus.com

     

    Il y a celui ci qui utilise un AD9832 et permet de monter jusqu'à 6MHz, non testé (pour une vingtaine d'€, frais de port gratuit) : 

     

    DDS

     Très simple!

     

    Je l'ai commandé et vous en parlerai dès la réception.

     

    mise à jour 16/01/2014

    Ca y est il est arrivé!

    Bon coté soudures il y a mieux... Sinon à la mise sous tension, il affiche 137.600, le niveau de sortie est faible env 100mV sur 50 Ohm. Plusieurs actions sur l'encodeur permet de choisir le pas, 1 Hz, 10 Hz, 100 Hz, 1 KHz, 10 KHz.

    Il monte bien jusqu'à 6 MHz..

    Un poussoir verrouille l'encodeur.

    A la remise sous tension, il affiche de nouveau 137.600.

    Sur 3600 KHz le niveau est toujours faible, sinusoïde un peu bruitée, la pureté spectrale est bonne H2 et H3 à  -40dB.

    En regardant le cuivre, j'ai trouvé quelques anomalies :

    • La self de filtrage d'une des alimentation est en CC (erreur de cuivre).
    • Le filtre passe bas équipé de selfs de 4,7 µH (sérigraphie) avait une 47 µH.

    Je vais simuler ce filtre avec 300 Ohms in et 300 Ohms out, le filtre semble couper vers les 20 MHz avec beaucoup d'ondulation

    Voici un kit basé sur le même DSP et les valeurs du filtre passe bas 6 MHz sont différente, il de plus équipé d'un ampli : MiniDDS_1v0.pdf de DH5YM (http://dh5ym.hopto.org/wiki/?p=227).

    J'ai remplacé le filtre en place par le passe bas 6 MHz.

    Voici l'analyse spectrale avec un signal de 3,6 Mhz.

     

    DDS

     

    Spectre du DDS  à 3,6 MHz

    • Span : 2MHz / carreau
    • Amplitude : 10 dB / carreau (atténuateur en entrée)

    Très bonne atténuation des harmoniques.

    La gestion E/R s'effectuera par un aiguillage de la sortie par diodes PIN vers une charge ou vers la chaine d'amplification, l'ensemble sera blindé.

     

     L'amplification du générateur

    Des kits permettant de sortir 5 W se trouvent aux US, il y a aussi beaucoup de plans sur le Net.

     http://www.kitsandparts.com/

     

    Mise à jour le 15/12/2013  : L'étage RF de puissance

    Je collectionne les tubes je dois pouvoir trouver le bon, il va dépendre de l'alimentation et de la puissance du modulateur.

    Je table sur une une puissance porteuse de 300 - 400 W : QB4-1100, P600, ..

     La P600 (CSF) se trouvait sur Ebay (2015) en France : 40 € + 15 € frais de port, emballage d'origine, envoi impeccable.

    D'occasion (2016), 25€ + Port, fonctionne parfaitement (CSF).

    Le problème est de trouver un support.

     

     

    P600

    P600

     

    Tubes

    Ou se trouve la QB4-1100?*

     * C'est la seconde!

    Ayant vérifié et mesuré mes différents transformateurs, j'ai opté pour l'utilisation de la P600.

    La tension anodique sera de 2000 V

     

    Le traitement BF

    Il sera séparé du châssis, la marque Behringer propose des racks préampli compresseur intéressants : Autocom PRO-XL MDX 1600 (trouvé sur leboncoin.fr).

    Traitement

    Le modulateur

    J'ai un transformateur BF volumineux (12 Kgr, 17 cm x 14 cm x 22 cm) mais hélas je ne connais pas toutes ses caractéristiques ni dans quel émetteur il était.

    Il parraîtrait qu'il était utilisé avec des 811A 811.pdf . Donc je pars sur un modulateur de 300 W avec 2 x 811A.

     

    Mise à jour  le 23/11/2013 (TDA2030 / 2050 un peu limites)

     

    TDA7294

    Un cadeau de Jean F6AQK

     

    Pour obtenir les 300 W espérés, il faut environ 10 W en entrée, le TDA 7294 alimenté en +- 32 V suffira amplement de plus il est équipé d'une commande STBY.

     

     Transfo BF

    La bête!

     

     Les alimentations

    Mise à jour le 15/12/2013 

    • Deux alimentations HT seront nécessaires :

    1300 V en charge pour le modulateur (j'utiliserai un transformateur de 2 x 570 V en cuve).

    Transfo_alim

    En cuve!

     

    2000 V en charge pour l'étage de sortie équipée d'une P600. Le transformateur provient d'un ampli GALAXY (5 x PL519), il est suivi d'un doubleur de tension) avec en prime du 28 V et 40 V.

    Alim P600

    Le Variac est bien utile!

     

    Alim P600

    2100 V avec une charge de 15 mA

    Nota : Le tube blanc renferme la sonde HT. La platine comporte 10 condensateurs de 200 µF 400 V, deux diodes de Four Micro Onde, des résistances de 5 W 150 KOhm et des résistances de 20 Ohm 50W. Elle sera refaite.

     

    • Une alimentation ~ 600 V pour la G2 du tube P600 (Ajustée pour fixer la puissance porteuse).
    • Les alimentations filaments PA (10 V) et modulateur (6,3 V)
    • L'alimentation polarisation P600 (~ - 90 V)
    • Les alimentations BT (générateur et ampli) 28 V et 15 V.
    • La gestion (démarrage, protections et commutation Tx Rx).

     

    Le châssis

    Là, j'ai récupéré une baie 19', elle servira pour abriter le rack du PA (7U) et du générateur  / ampli (3U).

    Une servante a été confectionnée à partir de L et T (piquets de clôture).

    Chassis émetteur AM à tube

     

    Equipement de la servante 

    Elle est séparée en deux parties :

    • Le modulateur
    • Les alimentations / gestions

     

     

    Chassis

     Y a de la place!

     

     Mise à jour le 15/12/2013 

    Une deuxième étagère a été fixée côté alimentation pour supporter les différentes platines.

    Le transformateur en cuve à été fixé.

     

     Mise à jour le 21/12/2013 Le modulateur

    Voici le modulateur avec deux 811A qui ont déjà beaucoup travaillé.

    Modulateur

     Le transformateur de modulation est imposant!

    le transformateur de chauffage avec enroulement à point milieu et un autre pour les accessoires en test.

     

    Modulateur

    L'entrée du ventilateur et la prise secteur

     

     

    Modulateur

    Transfo torique pour l'ampli BF et relais de "cut off" des tubes

    Il manque l'ampli BF qui sera fixé sur son radiateur exterieur ainsi que l'alimentation..

    Le transfo driver est déjà fixé à l'interieur (Bouyer).

    La fiche DB9 comporte :

    • La mesure de courant grille.
    • La mesure de courant cathode.
    • La commande de stby.

    Un "soft start" sur l'alimentation des filaments sera peut être placé.

     

     

    Mise à jour le 25/12/2012

    JOYEUX NOEL!!
     

    Ca y est tout est câblé!

     

    Interieur

    Y a un peu de monde!

     

    Le Driver (TDA7294) se trouve à droite avec son alimentation +/- 32 V (Attention la semelle du TDA est au - 32 V!!!).

    Le Final à gauche avec une platine de commutation :

    • Stby du Driver
    • Blocages des tubes

     

    Les premiers essais :

    Manip

    Ca prend de la place!

    Le variac à gauche, bien utile.

    Pour ce premier essai, j'ai utilisé le transformateur normalement prévu pour la P600 sans le doubleur (765 V AC) soit environ 1000 V DC.

    • Le courant de repos et de 25 mA par tube.

    plusieurs essais ont été réalisés pour obtenir la meilleur adaptation avec une charge de 13 KOhm (je n'ai pas plus, soit 155 mA sous 2100 V).

    Manip

    Le multimètre indique la valeur de tension aux bornes d'une résistance de 10 Ohm sur le - de l'alimentation HT,

     soit 200 mA à la limite de la déformation de la courbe (1 KHz).

     

    Manip

     

    La trace de l'oscilloscope est prise aux bornes de la charge.  Le châssis étant la référence (Masse), pas de mesure diférentielle. 

     

    Synthèse

    La puissance obtenue reste modeste.  Le système de mise en veille fonctionne, Il reste à mesurer tous les paramètres en tension nominal et reprendre les impédances.

     

    26/12/2013

    Quelques mesures effectuées :

    Je viens de procéder à de nouvelles mesures sur mes bonnes vieilles 811A.

    J'ai pris comme référence une tension anodique de 1200 V (merci au Variac).

    Le courant de repos est de 60 mA pour les 2 tubes.

    J'applique une tension BF de 700 Hz  pour avoir 150 mA de courant (tension aux bornes d'une 10 Ohms lue par mon multimètre Fluke sur le - HT).

    La tension sur la G1 est de 80 V PP (mesure à oscilloscope référencée par rapport à la masse), identique pour les deux tubes.

    Le courant total G1 (les deux tubes, point milieu du transfo driver avec une résistance de 4,7 Ohms à la masse) est de 18 mA avec le Fluke.

    La tension appliquée à l'entrée du transformateur 4 Ohms (en amont résistance de 2 Ohms en série) : 5 V PP (< 1 W),  à l'oscilloscope.

    Sur la charge de 13,2 KOhm je mesure une tension de 2500 V PP, sonde 1:100 sur l'oscilloscope.

    Soit 58 W RMS.

     

    mise à jour 31/12/ 2013 L'étage RF de puissance

    Quelques plaques d'alu de 2 mm et de la cornière pour faire le châssis.

     

    support P600

    C'est bien vide dessous!

    Une ventilation pourra être faite sous le tube.

    Le support est rabaissé de 4,5 cm.

     

    Tx

    Ca commence à prendre forme!

     

    28/12/2013

    Après 3 heures de refection (stéatites cassées et réalignement), voici le condensateur variable pour la plaque.

    Plus de 4 mm d'écartement entre lames.

    La QB3-300 est bien petite à côté....

     

    CV

    Un beau CV double

     

    Calcul du filtre en PI pour le 80M de Jean Pierre F6BGV :

    En prenant 2000 Vanode et 190 mA pour la P600 (la puissance porteuse sera réglée par la tension G2, aux environs de 300W).

     

    Zhf = Vp/2 x Ip = 2000/2 x 0,2 = 5000 ohms

     

    Choix du Q : 11,5 :

     

    C1 = 100 pF Le CV ci-dessus ira très bien 4mm d'inter-lames.

     

    C2 = 500 pF J'ai le CV variable adapté.

     

    L = 20 µH (soit 24 spires espacées de 15/10 émail. Diamètre 6 cm. Longueur 7,2 cm)  Voulant utiliser du tube de cuivre de 4mm, les dimensions seront différentes.

     

    08/01/2014

    BONNE ANNEE

     

    Voici l'avancement des travaux :

     

    PA

     Doucement mais surement!

     

    Deux compartiments :

    • A gauche, le tubes, la self de choc (420 µH) et le transformateur pour les filaments 10 V, 12 A.
    • A droite, le circuit de sortie avec les deux condensateurs variables et la self (sur la photo, elle sera remplacée par une self à air).

     

    11/01/2014

    Avancement à grands pas!

     

    P600

     Voici les éléments définitifs

     

    La self du filtre en PI de 30 µH.

    Le fil est du 26/10, il y a 20 tours, D = 110, espacemenrt de 2,5mm. Pour 20 µH, prise à la 12eme pour le 80M.

     

    Self

    Quelques heures pour ce résultat

     

    Nota : Une capa assiette de 120 pF a été rajouté en parallèle sur le condensateur de sortie.

     

    P600

    Le radiateur d'anode fait avec un radiateur de microprocesseur

     

    Prochaine étape le câblage du tube, aliementations, .....,  seuls les filaments sont câblés.

     

    La remise en service e l'émetteur SIPL me prenant beaucoup de temps, je mets en veille ce projet.  

     

    Si vous avez des remarques, conseils, questions, me laisser un mail : f5maf@sfr.fr

    73, Marc


     

    03 janvier 2015 Reprise du projet

    Me voilà reparti sur le projet de construction d'un émetteur AM avec une petite évolution, celui-çi sera sur 40M.

    Pour la génération de fréquence, toujours un DDS, celui retenu provient de Grèce.

    Son niveau de tension étant faible, un préamplificateur classe A de Georges F6CER y est raccordé. La puissance de sortie est d'au moins 2W sur 40M le gain est de plus de 40dB.

    Pour les tores : Kits & Parts

    Utilisation de deux T50-2 et de deux BN43-202 (rapport 4:1)

    Voici l'article sur l'amplificateur large bande avec l'accord de l'auteur : Georges F6CER.

    Ampli_f6cer.pdf

     

    Projet émetteur AM de puissance avec une P600

    Un 2N3866 et un transistor VHF de puissance 

     

    La pureté spectrale sans filtre de bande est >30dB sur les deux bandes.

    Le DDS a une particularité, il a la possibilité d'être modulé en interne, la linéarité est excellente.

    Voici le montage avec le DDS modulé en amplitude (la puissance de sortie est plus faible, 400mW pour un minimum de distortion.

    Projet émetteur AM de puissance avec une P600

    La taille du radiateur est importante pour permettre de dissiper les 8W de l'étage de sortie de  l'amplificateur.

     

    Projet émetteur AM de puissance avec une P600

    Modulation à 100% à 1KHz sur 7100KHz

     

    Mise en place du filtre passe bas 40M en sortie et du transformateur 4:1 en entrée.

    Quelques dB den plus, la puissance de sortie est de 1W avec une très bone linéarité (2W en crète avec une modulation à 100% bien équilibrée, ajustable sur le DDS).

    Augmentation du courant de repos à 700mA pour le transistor de sortie pour une meilleur linéarité.

    Projet émetteur AM de puissance avec une P600

    Le filtre est constitué de tores T37-2 (1,1uH) de deux condensateurs de 470pF et d'un de 1000pF

     

    Projet émetteur AM de puissance avec une P600

    plus de 40dB d'atténuation de l'harmonique 2 avec ce DDS

     


     

    31/07/2016

    Pour des questions d'encombrement, j'ai décidé de réaliser cet émetteur pour la bande des 40 M (7 MHz).

    Depuis un certain temps je souhaitais me rendre compte des résultats de la modulation par la grille G3 de la P600.

     L'exciter est un petit émetteur CW 10W 40 M trouvé sur Ebay :

    TX 10W CW 7,023MHZ

    10W-Radio-HF-SW-CW-telegraph-Transmitter-7-023MHz-Kits-HF-power-amplifer-40db

    Soit on utilise le quartz, soit on injecte un faible niveau (DDS, Générateur).

     

    Voici mes essais:

    Projet émetteur AM de puissance avec une P600




    Quelques mesures :

    G3 au GND

    Pout : 830W 2800V 420mA
    Pin :  11W 1,6 ROS

    G1 : -150V 14mA
    G2 : 600V 35mA
    G3 au GND

    G3 reliée à G2 à travers 5K.

    Pout : 840W 2800V 430mA
    Pin :  11W 1,6 ROS

    G1 : -150V 14mA
    G2 : 600V 35mA
    G3  5K à G2 23mA

    G3 polarisée

    Pout : 150W 2900V 150mA
    Pin :  11W 1,6 ROS

    G1 : -150V 14mA
    G2 : 600V 55mA --> Normal si G3 fortement polarisée négativement (G2 : 80W Max)
    G3 : -260V

     

    Avec la plaque qui prend des couleurs au bout de quelques temps..

    C'est costaud une P600 la tête en bas (pour les essais) !

    Pas loin des caractéristiques constructeur, en classe C sans polarisation de la G3 hi!

    Projet émetteur AM de puissance avec une P600

    Il y a encore de la place!



    Dessous il commence à y avoir du monde, pas si simple la mise en œuvre d'une pentode (relais présence HT pour G2, soft start, ..)!
     

    Commutation G3 au plus proche de la pin par un relais et il reste à trouver le bon équilibre pour avoir un courant G2 normal, env 45mA (bleeder noir).

    Quelques fils en l'air c'est la polar G3 et tension G2, une fois optimisé j’essaierai de passer les résistances en fixe.

    Le transfo  (2,5 Ohms 5K Ohms) avec un petit ampli de 2W.


    Actuellement, j'ai 180W de porteuse avec -260V et un courant de 60mA sur la G2 mais... au bout de quelques temps la plaque rougit légèrement au milieu. La dissipation max de la plaque n'est pas loin.

    La modulation est proche des 100% sans trop de distorsions (signal sinusoïdal légèrement aplati en sortie du démodulateur).

    Pour mieux vous rendre compte des résultats voici quelques vidéos:

    Vidéo 1

    Vidéo 2

    Vidéo 3

    Vidéo 4

    Vidéo 5

     

    Il reste à faire un essai sur l'air.


     

    07/08/2016

    Les essais sont concluant avec Jean F6AQK qui trouve la modulation bonne, un peu de dynamique supplémentaire aurait été l

    Le tube SFR P600A a été remplacé par un CSF F6003, la plaque rougit beaucoup moins, le rendement à la puissance porteuse (180W) reste très mauvais : 520W de consommation.

    A La puissance crête, c'est mieux : 440mA 2800V soit 1230W de consommation pour 800W HF .

    J'ai été obligé de remanier le support car le diamètre est différent entre les deux tubes.

    Les stabilisations des tensions négatives ont été revues (Zeners doublées).

    Projet émetteur AM de puissance avec une P600

    La platine de régulation -275V et -150V. A droite, le relais de commutation G2.

     

    Voici un extrait du QSO avec Jean F6AQK (2 x EL519 modulées par 2 x 811, 240W) du 07/08/2016 pris du SDR d'Andorre.

     

     

    La modulation est un peu trop poussée!


     

    15/08/2016

    Et voilà, l'exciter est intégré,j'ai ramené les différentes tensions sur le galvanomètre (HT et G2).

    Projet émetteur AM de puissance avec une P600

    Le support de la P600 avec à gauche la résistance de 50 Ohms 30W

     

    Projet émetteur AM de puissance avec une P600

    La platine de temporisation des alimentation et dessous la platine mesures de tensions et commutation E/R  via le micro.

     

    La présence de la polarisation est assurée par une LED.

    Finalisation de la commutation E/R.

    Deux nouveaux QSO aujourd'hui 15 août m'ont permis de valider le montage, la P600 de la CSF ne rougit quasiment pas avec :

    • 150mA sous 2800V,  150W HF.
    • 13mA de courant G1, 
    • 60mA sous 500V pour la G2
    • La puissance crête est de 700W

    Les 150W sont obtenus avec -165V sur la G3, gagner 50W ne changerait pas grand chose à par consommer plus et donc voir la plaque du tube rougir un peu plus.

    Projet émetteur AM de puissance avec une P600

    Il reste à faire un peu de cosmétique!

     

    Projet émetteur AM de puissance avec une P600

    Et voilà dessous la bête, c'est un peu fouillis : c'est un proto

     

    La seule chose que je vais optimiser est le circuit de sortie , la self sera en cuivre recuit de 4,5mm.

    Et surtout mettre le DDS en boitier blindé qui sera placé soit sous le petit galvanomètre soit déporté.

     

    Projet émetteur AM de puissance avec une P600

     Voici le plan que Jean Pierre F6BGV m'avais proposé, très peu de chose à modifier!

    J'ai rajouté mes mesures en haut à gauche et quelques autres choses (résistance de grille par exemple).

     

    Projet émetteur AM de puissance avec une P600

    La nouvelle self du filtre en PI, 7,5µH en tube de cuivre recuit de 4,5mm

     

    Projet émetteur AM de puissance avec une P600

    La mise en coffret, il reste la peinture, les inscription et le DDS à mettre en boitier.

     

    Projet émetteur AM de puissance avec une P600

    On peut voir le tube.

     

    Projet émetteur AM de puissance avec une P600

    Après un passage à la peinture (les inscriptions pour plus tard)

     

    Projet émetteur AM de puissance avec une P600

    Vue de l'arriere avec les différentes entrées et embases banane pour le DDS.

    Projet émetteur AM de puissance avec une P600

    Avec les inscriptions, c'est mieux!

     

    Conclusion:

    La mise en oeuvre d'un tube de type pentode, tétrode de puissance n'est pas si simple.

    Plusieurs tensions dangereuses sont à gérer.

    Cela m'a permis de mettre en place des ensembles temporisés (chauffage, HT) en plus des sécurités comme :;

    • Vérification de la tension de polarisation
    • Application de la tension G2 si la HT est présente.

    Une partie qui m'a pas mal ennuyée : l'excitation par la grille G1: la puissance à fournir, l'accord et surtout éviter les oscillations.

    Je n'avais pas rencontré ces soucis avec l'EL519..

    Je comprends mieux les OMs (comme Dominique F1FRV) qui proposent des platines regroupant toutes les fonctions pour gérer des tubes céramique comme la GU43 par exemple ou GS35, ....

    Combien de fois ai je fait rougir le tube... plus de polarisation, relais antenne non basculé, mauvais accord, oscillation, .....

    Heureusement, ce tube a une plaque en graphite bien épaisse.

    Pour la fonction : Modulation par la G3, cela fonctionne bien, le rendement en régime porteuse n'est pas très bon, mais un simple petit amplificateur BF suivit d'un transformateur avec un fort rapport permet d'avoir 100% de modulation avec une distorsion acceptable.

    Pour le fonctionnement, j'ai installé un switch qui commande un relais situé au plus près d'une des broche G3. soit il la met à la masse soit il y fixe la tension de polarisation.

    Cela me permet de régler l'émetteur à pleine puissance (700W) puis de passer sans rien retoucher à 150W porteuse.

    Nota : Sur ce tube, relier les 2 connexions G3 ou les 2 connexions G1 ne m'a pas entraîné d'instabilité.

     

    Marc F5MAF