de radio amateur logo

MOPA een stabiel Middengolf zendertje

 

 

 

MOPA, een Stabiel Middengolf zendertje

De bouwpakket zender met EL84 naar versie 2.0.  MOPA, een Stabiel Middengolf zendertje. Die uitbreiding kost je nog geen €25 en brengt veel.

Waarom bouwpakket zender 2.0?

Deze bouwpakket zender is in het afgelopen jaar door een tiental hobbyisten nagebouwd. Van hen hebben er enkele gevraagd of een meer stabiele versie mogelijk is?

Het is begin juni 2024. We zitten in ons vakantiehuisje in Zeeland en het regent al dagen.

 

mijn buizen boeken

 

Ik pak mijn buizen boeken er bij

De bouwers van de bouwpakket zender kampen met het volgende.  Het is een prima zender, voor in en rondom huis met een 60 cm sprietje als antenne. Hij werk ook nog aardig voor de buurt of het dorp met een spriet van 3 meter die boven de nok van het huis uit komt.

Dat laatste raad ik je af want het is niet legaal en die uitzendingen zijn ook niet erg stabiel. De luisterkwaliteit valt tegen na een half uurtje luisteren. Twee sitebezoekers vroegen me of een MOPA mogelijk is en mogelijk verbeteringen op kan leveren.

Die mogelijkheid is er zeker en daarom hierbij twee suggesties voor een kleine uitbreiding op de bouwpakketzender die zeker de gewenste stabiliteit brengen.

Maar voor we naar die verbetering gaan kijken is het voor een goed begrip van belang om vast te stellen waar de tekortkomingen in de bouwpakket zender 1.0 door worden veroorzaakt.

 

Tekortkomingen in de bouwpakket zender

De EL84 moet in deze zender drie functie tegelijk uitvoeren:

  1. Oscilleren,
  2. Versterken en
  3. Moduleren.

Hij doet dat knap maar het geheel in één buisje levert niet een erg robuust en stabiel resultaat op.

Met deze combinatie van functies in één buis komen diverse beperkingen in zicht. Zo heeft fijn-afstemming in de anode- en in de antennekring van het PI-filter ook altijd invloed op de afstemming in de oscillatorkring.

De wisselwerking tussen die drie afstemkringen brengt instabiliteit teweeg. De buisinstelling is ook zeer kritisch. Zoals diverse bouwers van de bouwpakket zender merkten kan het gebruik van bijvoorbeeld een voedingstrafo uit een oude radio al veroorzaken dat de zender ook op de FM band te horen is.

Een te hoge gloeistroomspanning en een te hoge voedingsspanning veroorzaken dat de EL84 op hol slaat.

De les is hier.

De voedingstrafo kopen die ik bij dit bouwpakket aanbevolen heb of in ieder geval zorgen dat de gloeispanning beneden 6,5 V blijft en de hoogspanning beneden 280 V blijft.

Daarnaast zijn er wisselingen in ons stroomnet (220V net) die direct doorwerken op de stromen die door de buis lopen en daarmee doorwerken op de frequentie die in de zender wordt opgewekt.  

 

Een MOPA, een zender samengesteld uit een

Master Oscillator en een Power Amplifier

Even een korte uitleg omdat daarmee de voordelen van dit MOPA ontwerp direct duidelijk worden. 

De zender met één EL84 pentode buis is een zogenaamde ECO. Die drie letters ECO staan voor Electron-Coupled Oscillator. Het is een oscillator waarbij in de pentode buis het oscillator circuit bestaande uit kathode en stuurrooster worden afgeschermd van het anode circuit met het schermrooster.

Met andere worden het uitgangscircuit (anode) van de buis is afgeschermd van het ingangscircuit (kathode en stuurrooster). In de ECO schakeling bevindt het oscillator circuit zich bij de ingang van de buis. 

Die afscherming maakt dat zo’n ECO-oscillator vrij ongevoelig is voor variaties in de uitgang van de buis, het zogenaamde belasting circuit.

van die ongevoeligheid weinig te merken

- MOPA, een Stabiel Middengolf zendertje -

 

In de bouwpakket zender is van die ongevoeligheid weinig te merken en dat komt door de modulatie.

Die modulatie wordt uitgeoefend op de anode en op het schermrooster. Door het schermrooster mee te moduleren wordt een betere modulatie verkregen. Maar daardoor is de afschermende werking van het schermrooster ook voor een groot deel teniet gedaan.

 

 

De voordelen van het MOPA concept

In een MOPA zender wordt de modulatie uitgevoerd op de PA, de Power Amplifier. Dat ontlast de oscillator van sterke schommelingen in de schermroosterspanning waardoor dit schermrooster zijn werk beter kan doen.

Daarnaast hoeft de oscillator nu minder power te leveren wat ook stabielere prestaties mogelijk maakt. En we kunnen de oscillator nu van een gestabiliseerde voedingspanning voorzien wat de stabiliteit ook ten goede komt.

Bovendien ziet de anode van de oscillatorbuis nu een redelijk stabiele belasting voor zich en ook dat komt de stabiliteit ten goede.

 

 

Twee MOPA concept schema’s, bouwpakket zender 2.0

Voor deze MOPA, een Stabiel Middengolf zendertje heb ik twee ontwerpen in gedachte.

 

  1. Een MOPA, een Stabiel Middengolf zendertje met EF89 en EL84.

Deze zender is in de oscillator uitgerust met een EF89, een RF penthode. Met die penthode zal het uitgangsvermogen maximaal 2 à 3 watt zijn.

schema Stabiel Middengolf zendertje een MOPA met ef89 en el84- MOPA, een Stabiel Middengolf zendertje -

 

Twee tot drie watt!?

Dat is een stuk minder vermogen dan het bouwpakket 1.0 met maar 1 buisje oplevert.

Hoe dat kan?

De verklaring is dat in bouwpakket 1.0 de EL84 en voor oscillatie zorgt en voor power output. De buis weet zo’n krachtige oscillatiespanning op te roepen dat de buis ruim in class C terecht komt.

In class C kun je met een stevig audio signaal lekker moduleren en zo een krachtig signaal naar je antenne voeren.

Ben je niet zo bekend met modulatie in class C. Lees dan even Eenvoudig het Effectieve Antenne Vermogen Verdubbelen in je LPAM Zender

De EF89 in de oscillator levert wel een mooi en stabiel signaal maar ook een minder krachtig signaal. De EL84 in de PA wordt nog wel in class C aangestuurd maar niet op volle kracht en zo komt die EL84 niet tot zijn volle vermogen.

 

 

EF89 in de MOPA, de veilige optie

Wil je een Stabiel MOPA Middengolf zendertje voor in en rondom je eigen woning dan is het schema met de EF89 een prima en veilige optie. Met dit lage vermogen loop je weinig risico om andere radio bronnen te storen en in combinatie met een bescheiden antenne beperk je het bereik tot ongeveer 30-50 meter.

 

 

De power van de bouwpakket zender behouden

 

  1. Een MOPA, een Stabiel Middengolf zendertje met EL84 en de EL84.

Dit zendertje, nu uitgerust met twee EL84 buisjes kan net als het bouwpakket 1.0 tot wel 8 watt signaal je antenne inpompen.

Dat levert een krachtiger signaal in je middengolf radio’s op. Een signaal ook in de volle breedte van het audio spectrum. Bijna FM kwaliteit geluid!

Normaal is op de Middengolf het audio spectrum beperkt tot 4500 Hz. Nu zend je uit met een bandbreedte die afhankelijk van je versterker en je ingangstrafo wel tot 20.000 Hz kan gaan.

Met een reikwijdte van minder dan 100 meter (een sprietje van 60 cm als antenne) doe je daar niemand kwaad mee.  

Het grote verschil tussen deze MOPA, een Stabiel Middengolf zendertje en zijn bouwpakket voorganger is de stabiliteit van het signaal en een rustiger afstemming. Rustiger omdat fijn afstemming in het anode en antenne circuit de afstemming van de oscillatorkring niet meer verstoort. 

schema Stabiel Middengolf zendertje een MOPA met el84 en el84- MOPA, een Stabiel Middengolf zendertje -

 

Beveiligde rooster lek voorspanning in de PA

Met het doel de schakeling zou eenvoudig mogelijk te houden heb ik gekozen voor een zelfvoorzienende negatieve roosterspanning in de PA buis.

Deze MOPA, een Stabiel Middengolf zendertje is voorzien van zogenaamde rooster lek voorspanning (Grid-Leak Bias).

De benodigde negatieve voorspanning op het stuurrooster van de buis in klasse-C varieert normaliter tussen 1,5 en 3 keer de cutoff spanning van de buis. Voor de EL84 is die cutoff spanning 20-25V.

Hoe hoger de anode en schermrooster spanning des te hoger de cutoff spanning. Dat vraagt voor de EL84 dus een voorspanning van minimaal -40V.

geen bias trafo in de MOPA een stabiel middengolf zendertje

In mijn zenderontwerpen tot nu toe voorzag ik in die voorspanning met een extra spanningsbron. Een kleine extra trafo met een brugcel en een Elco zorgen dan voor die negatieve spanning.

In dit MOPA schema wilde ik het eenvoudiger en goedkoper houden. De negatieve voorspanning wordt verkregen door een klein koppel condensatortje (220pF) en een relatief kleine roosterlek weerstand (12K).

Om deze eenvoudige schakeling te laten werken moet de oscillator een hoogfrequent (RF) spanning leveren die boven de -40V uitkomt. Ga uit van 100 VPP (positieve piek tot negatieve piek) RF spanning.

Het rooster gaat dan roosterstroom voeren gedurende korte tijd van de sinusvorm, het moment dat de spanning positief boven de nul spanning komt. Die stroom laat de koppelcondensator negatief op en dat bepaalt de negatieve voorspanning van de buis.

De condensator ontlaadt zich weer over de roosterlekweerstand op het moment dat de positieve piek voorbij is. Zo blijft de negatieve spanning op het stuurrooster in stand op het moment dat er geen roosterstroom meer loopt. Je ziet dit links op de afbeelding.

Het voordeel rooster lek voorspanning (Grid-Leak Bias) is dat hoogte van de negatieve voorspanning aansluit bij de kracht van het aangeleverde signaal.

Zo zal die negatieve voorspanning bij de EF89 in de MO minder hoog zijn dan in geval van de EL84 in de MO. Die automatische aanpassing maakt het leven van een ontwerper een stuk eenvoudiger.

Maar elk voordeel heeft ook altijd een nadeel. Daarover meer verderop.

Om deze schakeling te laten werken moet de lekweerstand niet te groot en niet te klein zijn. Meestal iets in de orde tussen de 10 en 25 kilo-ohm. De condensator moet voor de werkende radio frequentie een impedantie bezitten van een paar honderd ohm.  

Beveiligde rooster lek voorspanning in de PA- MOPA, een Stabiel Middengolf zendertje -

 

Dit eenvoudige voorspanningssysteem werkt perfect maar de buis loopt gevaar op doorbranden als de aandrijvende RF-spanning wegvalt. Op dat moment valt namelijk ook de negatieve voorspanning weg. Dat is het nadeel van deze schakeling.

Om dat risico van een buis doorbranden in toom te houden heb ik maatregelen genomen met behulp van een 100 ohm weerstandje in de kathode aansluiting.

De kathode weerstand heb ik zo gekozen dat de hoeveelheid van beschermende voorspanning die hij veroorzaakt zorgt dat de maximale stroom die door de EL84 gaat beneden de limiet voor deze buis blijft. Voor de EL84 is dat 65mA.

Je ziet dat rechts op de afbeelding.

Honderd ohm creëert een negatieve roosterspanning van -6 Volt bij een stroom van 60 mA. Dat is net genoeg rem om de buis heel te houden.

Het vermogensverlies van die weerstand in normale zendsituaties is beperkt tot 250 milliwatt.

 

 

Een nog stabielere oscillator

Met het oogmerk de stabiliteit van de oscillator nog verder te verbeteren voer ik nog een wijziging toe. De afstemcondensator C1 verplaats ik naar dicht bij de oscillatorspoel. Voor de aansluitingen tussen spoel en afstemcondensator neem ik dikke stijve koperdraad (1,5mm2).

De buis die het dichtst bij de oscillatorkring staat wordt de oscillatorbuis. De verbindingen tussen die buis en de oscillatorkring worden zo kort mogelijk gehouden en ook uitgevoerd met stijve draad.

Die draden worden  ook nog met Hot Glue vastgezet aan het chassis zodat bewegen op de trillingen van je luid spelende radio wordt uitgesloten.  

De ‘oude’ EL84 uit de bouwpakket 1.0 zender wordt nu de PA.

Bijgaande compositiefoto geeft een globale indruk van hoe dat er uit gaat zien.

Opzet MOPA een Stabiel Middengolf zendertje

- MOPA, een Stabiel Middengolf zendertje -

 

Benodigde materialen

Wat heb je nodig voor deze stabiele versie van de bouwpakket zender? Een MOPA, een Stabiel Middengolf zendertje?

Weinig.

Een EF89 of een EL84 buis en verder een paar weerstandjes en condensatortjes. Zie de schema’s voor de juiste waardes.

Tot zover,

Voel je vrij met deze twee schema’s te gaan experimenteren. Zelf kom ik hier pas in de komende winter aan toe.

Heb je een vraag of kom je iets vreemds tegen? Laat het me weten via de communicatie box hieronder.
-
Koos Overbeeke

 

Terug van MOPA, een Stabiel Middengolf zendertje naar de Radio Amateur zenders

 

 

 

 

Je reactie en/of vraag
Vrijwel dagelijks ontvang ik vragen en reacties. Je krijgt altijd antwoord.

Bij publicatie zal alleen een Vraag en Voornaam zichtbaar zijn op de site.


Magic Word?