S-meter voor Condor 16 mobilofoon met grote dynamiek

De Condor 16 mobilofoon biedt standaard geen goede S-meter aansluiting.  Je kunt na de TBA120 aftakken maar die spanning staat heel snel op maximum. 

Hiervoor heb ik een oplossing bedacht.
Vóór de TBA120 staat een BF199. Op de collector hiervan kan via een C van 22pF het 455 khz MF signaal afgenomen worden.
De sterkte hiervan is tamelijk lineair met de RF ingangsspanning.
Met een kort dun draadje van ca. 10 cm kan dit signaal naar buiten gevoerd worden. Bijv. aan de voorzijde.

Dit naar buiten gevoerde 455 khz MF signaal op het draadje kan ook gebruikt worden om SSB of AM signalen te beluisteren met een geschikte ontvanger op 455 khz.

Versterking met een BC549C met een weerstand van 2k2 in de collector geeft al een bruikbare S-meter spanning op een digitale voltmeter.
Deze simpele versie heeft één Ge diode en geen spoelen.
Net hoorbare stations geven hierop op deze 4m versie ca. 0,4 volt. Dit is ca. S4.
Ruisvrije signalen zijn er vanaf 1 volt. S9 is dan ongeveer 4 volt. 
Het valt dan op dat een toename met bijv. 50% al een aanzienlijk ruisvermindering oplevert. Een sterk lokaal station zette ca. 6,5 volt neer. (Ca. S9+) De spanning bleek tot ca. 4 volt in grote lijnen evenredig met de HF ingangs-spanning.

Deze simpele versie heeft het nadeel dat via het draadje sterke kortegolf-signalen gedetecteerd kunnen worden. Vooral in de avonduren.
Daarom heb ik ook een meer 'uitgebreide' versie gemaakt. Deze heeft een 455 khz spoeltje en twee diodes. Deze geeft bijna dubbele spanning af tot ca. 11 volt en heeft geen last detectie van andere signalen.
Deze versie is vrij gevoelig zodat een antenne aansluiten ca. 0,2 volt i,v.m. 'natuurlijk qrm' geeft en zonder antenne is het ca. 0,06 volt.
Als er een zwak station in de lucht is, loopt deze van 0,2 volt snel omhoog. Bijv. bij een station dat zo zwak is, dat het slechts ruisvermindering geeft.
Dit simpele versterkertje is dus gevoeliger, maar er is wel eens kans dat de zaak gaat genereren op 455 Khz.

Inbouwen is daarom. Dit blijkt vrij van genereerneiging.
Maar er is niet zoveel ruimte.
Zonder dus het extra 455 khz spoeltje kan men het in een Condor ingebouwen. Met een collector weerstand van 1,5k en 680k tussen basis en collector.  Er is slechts 0,5 cm ruimte dus je moet alles zo plat mogelijk opbouwen. Later afdekken van plastic om sluiting te voorkomen.
De S-meter uitgang heb ik naar buiten gevoerd op de 'Res' aansluiting. 
In de Condor moet dan de 4e pen van rechtsboven gebruikt worden (zie foto). Voeding van 9,5 volt kan aan de grote elco van 100 uF.

Let wel; niet alle sledes hebben deze doorvoer-aansluiting, zoals de PVD Norm slede. Dan gaat het niet op deze manier.
Meet dus eerst even door of die doorverbinding wel aanwezig is.

De MF bevindt zich op de zgn. NF print. Die zit onder de bovenste
(processor) print. Deze moet dus even verwijderd worden door de 6 boutjes los te schroeven en deze print eruit te halen. De BF199 bevindt zich rechts van de TBA120.
Verdere info over de Condor 16 staat op de sites van PA3EKI en PE1OPM.

Simpelste schakeling

print layout met BF199 (rood)

Uitgebreidere versie met 2 diodes voor dubbele spanning.
Dit kan wel gaan genereren al de draadjes langer zijn dan dan ca. 3 cm.
Deze kan gemakkelijk een meter van 100 uA aansturen.

MF gedeelte met 22pF aftakking

testprintje 'uitgebreide' versie

Positie van het aansluitpunt

Hier in de Condor zelf gesoldeerd. Rechtsboven zit de uitgang.

Inbouw schema. De gevoeligheid kan verhoogd worden
door i.p.v. de 1k5 weerstand een spoeltje van 270 uH in serie met een
R van 390 a 820 ohm toe te passen.

Bodem van processorprint afgeplakt met tape voor isolatie

Testprintje van uitgebreidere versie

Meter van 100 micro-Ampere bij 0,2 V.
Om de uitlezing meer logaritmisch te maken, heb ik parallel aan de meter een 1N5711 Schottky diode geplaatst.
Daarnaast een  weerstand van 820 ohm in serie met de meter. Over dit geheel heb ik een Si-diode 1N4004 in serie met een potmeter van 250 ohm staan. Hierdoor wordt ook het bereik boven de S9  meer logaritmisch.

Na de interne versterkertrap heb ik nog stroomversterker gebouwd met een mosfet BF245. Hiermee kunnen laagohmige meters aangestuurd worden. In mijn geval eentje van 60 mV - 6 mA.
het bleek in de praktijk snel goed te werken. Met potmeter van 5 K kan de meter op nul gesteld worden.
De potmeter van 2 K dient om de uitlezing logaritmisch te maken. Hiermee wordt de spanning over de meter ook begrenst.

Opbouw met BF245 printje

3 El. 2m yagi met halve vouwdipool 7,5 dBd (9,6 dBi)

Om een gamma match en balun te omzeilen, heb ik een yagi met een halve gevouwen dipool bedacht en gebouwd. Op het web kom je vrij weinig tegen hierover.
Maar het werkt leuk. Grote voordeel is dat de coax direct op één dipoolhelft kan worden aangesloten.

Deze dipool heeft zonder elementen een impedantie van 300 ohm.
Dit mag vreemd klinken, maar het programma MMANA geeft dit ook aan.
Door director en reflector te plaatsen, zakt de impedantie naar 50
ohm. Hierbij krijgt de antenne een gain van 7,5 dBd, hetgeen veel is voor een 3 elem. yagi. 
De SWR is op 145 Mhz 1:1. Op de bandgrenzen ca. 1,5. Met een gamma match uitvoering was dit ca. 2. Dus de bandbreedte is groter.
Het dragertje is bij mij 1 meter lang en van 10 mm vierkant buis.
Dit mag natuurlijk ook dikker zijn.

Tips bij het nabouwen:

Gebruik geen grote einddopjes. Deze verlengen als het ware de elementen omdat aan de eindes een hoge spanning optreedt.
De afstand reflector-dipool kan gebruikt worden om indien nodig een optimale SWR in het midden van de band te krijgen.


Resultaten

De yagi presteert duidelijk beter dan de rondstraler. Verre repeaters hoor ik veel beter, (o.a. DB0VR Hochsauerland) terwijl de yagi ook nog 1,5 meter lager staat. Ook de achtergrond QRM is duidelijk minder, hetgeen een veel betere signaal-ruis verhouding geeft.

Maten wanneer alles 6 mm dik is.

De 2m yagi heb ik voor op de 4 m yagi geplaatst

3 mm draad getapt in de dipoolhelft. Hier massieve buis gebruikt uit één stuk. 

Detail onderzijde van bevestiging. M3 draad getapt in het plaatje.
Drager materiaal 10x10 mm gekocht in Emmerich (D).
Het element zit geklemd in een 6 mm geboord gat in het blokje. Dit klemt , zodat het element met enige moeite nog verschoven kan worden.

Detail van de verschuifbare elementen. Het blokje nylon is van een snijplank van 18 mm dik gezaagd.
Onderzijde van het blokje met geleide-gleuf . Door boven een gasvlam de drager te verwarmen,
kan in het blokje deze geleide-gleuf worden geduwd. Dit geeft een bevestiging zonder speling.

Connector zit direct aangesloten. In dit exemplaar heb ik  een stuk  van 50 cm massief 4 mm
aluminiumbuis/draad gebruikt. De rest is 6 mm holle buis. De connector zit met één kroonsteen-elementje van 4 mm en een stukje schakel VD draad  bevestigd.

Hi gain 3 elements yagi voor 70 Mhz met oude Lopik dipool (7,4 dBd)

Als men nog een oude Lopik kanaal 4 dipool heeft liggen, kan hiermee een 3 elements yagi voor 70 Mhz met hoge forward gain (7,4 dBd = 9,5 dBi) worden gemaakt.
Indien men een open dipool zou toepassen, wordt de impedantie heel laag, wanneer men een hoge gain wil. 
Met een gevouwen dipool kan men wél op 50 ohm uitkomen.
De Lopik dipool moet ingekort worden maar verder is het niet moeilijk.
Het aardige is dat het aansluitpunt 50 ohm wordt wanneer men de juiste element-maten en afstanden kiest.
De bekende antenne-ontwerper G0KSC past dit principe ook toe maar in mijn geval heb ik een dipool met ongelijke staafdiameters gebruikt. Boven 12 mm en onder 8 mm.
Deze dipool zou 'kaal' een impedantie van 450 ohm bezitten. Door director en reflector te plaatsen zakt dit tot 50 ohm. Verder zit er slechts een mantelstroomfilter aan het aansluitpunt.



De dipool wordt ingekort tot 1.94 m spanwijdte.
Bij mijn dipool moest hij aan beide kanten 7 cm ingekort worden.
Dan inkepingen zagen in de te verbinden delen.
Dan stukjes 10 mm buis schuiven in de 12 mm buis van de oude antenne.
Hierna met slangklemmen beide delen weer vastzetten.
Ook de dunne staven moeten met dezelfde lengtes ingekort worden.
Uiteindes platknijpen en een nieuw m4 gat boren.
Dit zal bij iedere aansluitdoos iets anders zijn.



Het handige is dat je de bochten gewoon intact kunt laten.
(Die zijn lastig zelf te maken)



Bij mijn uitvoering heb ik, wegens gebrek aan materiaal,.. een getaperde director en reflector toegepast
Het mantelstroomfilter is 80 cm RG-58 gewikkeld om 8 cm 3/4
inch hostalietbuis. Deze zit net buiten de aansluitdoos.

Maten bij 10 mm buis (Dir + refl.)

Reflector    :  2.10 m lang op 70 cm van de dipool

Dipool      :   1.94 m wijd, afstand 5 cm tussen de boven -en     

                     onderdeel

Director    :   1.96 m op 95 cm van de dipool

Resultaten:
De antenne werkt leuk. De beide bakens op 70,095 en 70,043 Mhz hoor ik duidelijk
beter dan op de vroegere 2 elements.
Ook heb ik het idee dat de achtergrond QRM iets minder is dan bij een open dipool.
De optimale SWR zit bij droog weer op 70,400 Mhz. Bij zware regen op 70,150 Mhz.
Het viel op dat de SWR bij afregelen op 1,5 m boven de grond ca 1,6 was.
In de mast verbeterde dit (gelukkig..) tot 1,1.

Maten bij dipool met gelijke staven van 10 mm:
Reflector:  2,07 m op 78 cm van de dipool
Dipool    :  1,91 m wijd
Director  :  1,94 m op 95 cm van de dipool

Dubbele telescoop dipool

Hier een beschrijving van een dubbele telescoop antenne dipool.
In tegenstelling tot de bekende rabbit-ears is deze steviger en heeft een BNC-plug.
Ingeschoven is de antenne 35 cm dus gaat makkelijk in een tas of rugzak.
Maar er zijn natuurlijk korte en lange versies te koop.
Bereik is 70 t/m 440 Mhz als hij uitgeschoven min. 2.06m is.
Op zowel 70 als 145 Mhz was de beste SWR 1,2 : 1. Bij 70 Mhz met 2x 1.04m.
Bij 145 Mhz met 2x 49 cm.
Omdat de dipool uitgeschoven hele dunne uiteinden heeft, is het dan een zgn. gesegmenteerde dipool.
Dit betekent dat de resonantie-lengte ca. 5% langer moet zijn dan met met de standaardformule: 141/F zou verwachten. Dit komt dus in de buurt van een echte halve golflengte.

Dit is de vijfde dipool, die ik gemaakt heb:




Complete dipool. Het beste werkt de uitvoering met
10 mm diameter onderaan en een m3 tapgat.
Dunne antennes zijn minder sterk.




Om doorschieten te voorkomen iets in de 5/8 elektrabuis doen.

Deze lus solderen en afknippen



Nu met moer naar het midden schuiven.

Zorg voor een BNC-plug van de juiste maat.



Boor een schuin m3 gat. Doe een stukje isolatie in de buis om kortsluiting te voorkomen.

Nog iets aanduwen of trekken .



Complete dipool. Over de antennes heb ik nog stukjes 10/12 mm
kunststof PE waterleidingbuis geschoven om de zaak te fixeren.
Als dit heel moeilijk gaat, kan men het beste de buisjes in lengte-richting 1x doorsnijden.

Het kan wat geduld kosten voordat de moer pakt en aan te draaien is..
Zorg voor een goed passende moer.

VHF lineair voor 50 en 70 Mhz met PL519

Uit interesse wat een PL519 nog bij 50 en 70 Mhz doet, heb ik een compacte PA gebouwd. Op 70 mhz blijkt de buis het nog onverwacht goed te doen! Het rendement is wel iets minder dan op 50 Mhz.

Een output van 75 Watt werd bereikt bij 305 volt Va - 320 mA. Dit in geaarde kathodeschakeling. Ca. 65 watt is wel de limiet voor normaal gebruik; de interne topaansluiting gaat anders gloeien en kan smelten bij deze relatief hoge frequentie.
Ik heb ook nog even 145 Mhz geprobeerd maar dat werkt echt niet meer... Versterking ca. 2x en een heel slecht rendement.

50 Mhz schema. Tussen haakjes de 70 Mhz waardes
Voor 70 Mhz is de schakeling verbeterd. Zie verderop.

Begonnen werd met de ingangsaanpassing. Hier bleek een op-transformatie met kleine afstem-C van 20pF en serie-tegenfase-kring goed te werken. De rooster ingangscapaciteit van ca. 22pf vormt één zijde van deze kring. Een var.C van 100 pf de andere zijde. E.e.a. ontworpen m.b.v. een Smith-chart programma.
Handig is dat nu op de 100 pf trimmer een tegenfase-signaal aanwezig dat gebruikt wordt voor de neutrodynisatie.
Dit laatste is noodzakelijk om oscillaties te voorkomen. Hierdoor is er ook totaal geen beïnvloeding van het uitgangscircuit op de ingang. Het afstellen van deze Cn  komt niet eens zo heel precies.
Het is wel belangrijk trimmers van de juiste afmeting te gebruiken. Klein aan de ingang en iets
groter aan de uitgang.

70 Mhz tankkring uitleg.Hiermee is de Q lager
dan met een pi filter schakeling. en zijn er minder verliezen.

De bedrading is verder zo kort mogelijk gehouden.

70 Mhz schema berekend met een Smith chart. De anode afstem C vervalt; De C ak-capaciteit van ca. 25 pf geeft reeds  een Q van 5,  Daarom het is beter hieraan niets parallel te schakelen. Dit zou de Q nog hoger maken.  C ak fungeert nu als één zijde van de afstemkring. Dit zorgt voor een lagere Q en HF blind -stroom in de spoel

De output is ca. 10 % hoger dan een pi-filter schakeling.

Uitvoering:

De PA heb ik op een oud chassis uit de junkbox opgebouwd met
een frontplaat van enkelzijdige printplaat.
Alles is zo makkelijk bereikbaar met de soldeerbout.
De trimmers staan ongeveer op één lijn.
De neutrodynisatie-C past mooi tussen de ingangs- en uitgangstrimmer.

Afregeling:

Wees voorzichtig met de hoge spanningen, raak nooit iets in de PA aan terwijl hoogspanning is aangesloten.
Begin met de ingangskring af te regelen op 50 of 70 Mhz. (sluit alleen de gloei-spanning aan). Meet de neg. roosterspanning, die ontstaat door de sturing. Deze dient bij 5 watt in tussen de -100 en -150 volt te zijn.
Meet de ingangs-swr. Deze zal 1,5 of minder zijn. Op 70 Mhz is iets meer sturing nodig; 6 a 8 watt.
De 100 pf C kan het beste ca.3/4 ingedraaid staan. (Bij een kleine waarde wordt de zaak erg selectief en is neutrodynisatie lastig.)
Neutrodynisatie: regel het vermogen wat door de buis heenslipt eerst op maximum af met de
2 uitgangstrimmers. Dit bedroeg op 50 Mhz ca. 1 watt en op 70 Mhz ca. 2 watt.
Nu moet dit met Cn minimaal gemaakt worden (minder dan 0,1 Watt).

Nu kunnen de andere spanningen aangesloten worden:
Vg1 ca. -100 volt aanleggen. Va : ca. 300 volt.
Vg2 heb ik regelbaar, wat heel handig bleek omdat daarmee ook een vermogensregeling en een soort stroombegrenzing ontstaat.
Begin met bijv. 100 volt Vg2. Regel de tune C van 40 pF af op minimale Ia. Zoek het beste compromis tussen output en Ia.
De tune C kan het beste tussen 5 en 15 pf ingedraaid staan.
De pi-filter spoel moet de juiste waarde hebben.
Op 50 / 70 Mhz moeten de vermogens haalbaar zijn welke onderaan
zijn vermeld.
Voor 70 Mhz moeten beide spoelen verkleind worden en is de optimale schakeling anders dan op 50 Mhz. Zie schema's.
Indien de PA aan de antenne wordt gekoppeld, dient er wel een low-pass filter gebruikt te worden waarmee de harmonischen minstens 60 dB worden onderdrukt.

Resultaten:

Op een relatief lage Va spanning is al een behoorlijk vermogen te produceren !
Het rendement is bij nauwkeurige afregeling ca. 75 %.
Ik heb ook even 600 Volt Va geprobeerd maar dit vind ik eigenlijk al te hoog; het rendement wordt slechter, althans op 70 Mhz. Op 50 Mhz valt het wel mee en kreeg ik er zo 120 Watt uit.
Als er bij 600 V niet goed getuned is, gaat de buis al snel te veel dissiperen; daarom heb
ik de voorkeur voor 300 a 400 volt als Va. Verder moet bij 600 V altijd de extra C van 82 pF bijgechakeld worden.
Met 10 mA ruststroom bleek SSB goed verstaanbaar.


De volgende resultaten werden bereikt: (klasse C)

50 Mhz, 5 watt in:

P-uit-      Va-   Ia-          Vg2-      Ig2

50 W-    314V-195mA- 142V-10mA
70 W-    311V-285mA- 186V-18mA
100 W-  306V-410mA- 225V-25mA

100W -   605V-210mA-150V -15mA
120W-    602V-235mA-190V -37mA



70Mhz, 7 Watt in:

50W-  312V-238 mA-   155V-15mA
75W-  309V-320mA-    200V-25mA

Schema voor 50 Mhz. Tussen haakjes de 70 Mhz waardes.
Voor 70 Mhz later verbeterd, zie verderop.



De ingangsaanpassing 50 Mhz

Uitgangscircuit op 70 Mhz. Rechts het low pass filter schema
vlg. OZ2M

Ingekorte spoel bij 70 Mhz. Neutrodynisatie kan ook met een ring
van RG213 mantel gedaan worden. Voordeel is dat er geen enkele
verbinding met hoogspanning is. Door schuiven kan precies de
juiste capaciteit gevonden worden.

Detail uitgang 70 Mhz.

test op 70 Mhz. Het blikje is het low-pass filter.

De uiteindelijke spoel voor 50 Mhz.

50 Mhz configuratie.

In order to find out what a PL519 tube will do at 50 and 70 MHz, I have built a compact PA. At 70 MHz the tube turns out to work unexpectedly good! The efficiency is only slightly less than on 50 MHz.

An output of 75 watts was realised at 305 volts Va - 320 mA. This with a grounded cathode circuit.

I even tried  145 Mhz but that really does not work anymore ... Gain approximately 2 times and low efficiency.

I started with the input matching circuit. This with a transformation with small tuning C of 20pF and series-phasing circuit. The grid input capacitance of about 22pF forms one side of this circuit. A 100 pf var.C  the other side.  Designed with the aid of a Smith chart program.

Conveniently, now on the trimmer of 100 pf an opposite-phase signal is present which is used for the neutralization.

The latter is necessary to prevent oscillations. Because of this, there is also hardly any influencing of the output circuit on the input. Adjusting this Cn doesn't come very precisely.

The wiring is kept as short as possible.


Performance:


The PA was built on an old chassis from the junk box with
a front of single-sided printed circuit board.
The tube is easily accessible. The trimmers are approximately in one line.
The neutralization-C fits well between the input and output trimmers.


Adjustment:Be careful with the high voltages!Start with adjusting the input circuit at 50 MHz. (Only apply the heater voltage). Measure the neg. grid voltage, which is caused by the driving power. With 5 watts  input it has to be between  -100 and -150 volts. Measure the input SWR. This will be 1.5 or less. At 70 MHz you'll need 6 to 8 watts driving power.The 100 pf C is in best position when about 75% is used. (With a small value it is very selective and neutralization is tricky.)

If the PA is coupled to the antenna, you'll have to use a low-pass filter.


Results:

At a relatively low voltage Va I already got 100 watts output power!
The efficiency can be approximately 75% if properly adjusted.

I also tried 600 Volt Va but that's rather high; the efficiency is worse, at least on 70 Mhz. 50 Mhz is not so bad and I easily got 120 watts output.

If the PA isn't tuned well to 600 V, the tube will easily dissipate too much; therefore 
300 to 400 volt Va I prefer. In addition, on 600 V the extra C of 82 pF has to be used.

With 10 mA of bias current SSB appeared well understood.


The following results were achieved: 

50 Mhz, 5 watt input:

P-out-      Va-   Ia-          Vg2-      Ig2

50 W-    314V-195mA- 142V-10mA
70 W-    311V-285mA- 186V-18mA
100 W-  306V-410mA- 225V-25mA

100W -   605V-210mA-150V -15mA
120W-    602V-235mA-190V -37mA



70Mhz, 7 Watt input:

50W-  312V-238 mA-   155V-15mA
75W-  309V-320mA-    200V-25mA

50 watt PA voor 70 Mhz (4 meter band) met BLY90

Inleiding

Voor mobiel gebruik is een PA op 12 volt handig. Een BLY90 is hier heel geschikt voor.

Deze heeft een gain van ca. 12 dB op 70 Mhz, dus bijvoorbeeld 4 watt van een portofoon is

voldoende als sturing.

De schakeling is klasse B, dus alleen geschikt voor FM. Het geheel zal ik in drie delen beschrijven;

De PA zelf, het low-pass filter en de antenne-relais.

Ik heb kant en klare prints gebruikt. Dat werkt goed.

Schakeling:

De ingang wordt in twee stappen van 50 naar ca. 2 ohm omgezet. De drie C's dichtbij de basis zitten 

om de 5 mm op een stukje draad van 1 cm gesoldeerd. Hiermee gaat de impedantie van ca. 8 ohm naar 2 ohm. De plaats van de C's kan nauw luisteren, een paar mm maakt al verschil.

De uitgang gaat in drie stappen naar 50 ohm. Eerst met een hairpin van 30mm en C van 220pf, dan een spoel van 2 wdg en 100pf variabel. Dan 3 wdg spoel en 60 pf variabel.

Dit is berekend met een smith-chart.

Low pass filter:

Het is een standaard schema. Ik heb wel een sper gemaakt op de 2e harmonische. De Q is kleiner dan 1, hierdoor worden de spoelen nauwelijks warm en is de demping laag. Ook kan volstaan worden met 'standaard' 500 volt C-tjes . De eilanden op de print zijn ook ca. 5 pf dus deze tellen mee in de waardes.

Antennerelais

Hier heb ik normale print relaistjes gebruikt van 10 amp. Een BC549 + OA81 bleek voldoende om een goedwerkende HF-vox te maken. De opstelling met printplaat van de BNC connectors heb ik aangepast aan de maten van de 2 relais. Hierdoor is er maar weinig bedrading nodig.

Resultaten

De PA werkt leuk. Hij trekt ca. 4,5 amp bij 14 volt. De output is dan 50 watt.

Dus het rendement is ok.

Low pass filter

Relais-schakeling

Opbouw rondom de BLY90

Rechts het low pass filter

Relais schakeling met toegevoegde printplaat