Leistungsstufen im KW Bereich - HAM-On-Air

DL3LH
Beispiel 4.3
Berechnen wir noch mit den Werten aus Beispiel 4.1 die Röhrendaten bei Anpassung mit Ra = RiL.
Es berechnen sich, ohne Rücksicht auf die Grenzdaten der Röhre:
Der Anodenruhestrom Iao, opt = ¼ Ub / RiL = 500 V / 100 = 5 A
Die Amplitude des Anodenwechselstromes
Maximalwert des Anodenstromes
Minimalwert des Anodenstromes
ia = 5 A
ia,max = 10 A
ia,min = 0 A
Die Amplitude der Anodenwechselspannung
ua = Ub/4 = 2000 V / 4 = 500 V
oder auch ua = ia Ra = 5 A* 100 = 500 V
Maximalwert der Anodenspannung
ua,max = Uao + ua = 1500 V + 500 V = 2000 V
Minimalwert der Anodenspannung ua,min = Uao ua = 1500 V 500 V = 1000 V
Restspannung an RiL ur = Iasp RiL = 10 A * 100 = 1000 V
Die Anodenwechselleistung P ~ = ½ ua ia = Ub 2 / 32 RiL = (2000 V) 2 / 3200
= 1250 W
Die Verlustleistung am Außenwiderstand Pra = Iao 2 * Ra = 5A 2 100 = 2500 W
Die zugeführte Anodengleichleistung P = = Ub 2 / 4 RiL = (2000 V) 2 / 400 = 10 kW
Die Anodenverlustleistung bei fehlender
Aussteuerung Qao = 10000 W 2500 W = 7500 W
Der Wirkungsgrad = P ~ / P = = 1250 W / 10000 W = 0.125
entspr. 12.5 %
Die Anodenverlustleistung bei Aussteuerung Qa = 7500 W 1250 W = 6250 W
Vom Netzteil gelieferte Leistung o. Aussteuerung
Vom Netzteil gelieferte Leistung bei Aussteuerung
Pzu = Iao Ub = 5 A * 2000 V = 10 kW
Pzu = 10 kW
Bei Aussteuerung erhöht sich am Außenwiderstand die Leistung von 2500 W auf 2500 + 1250 W = 3750 W. Um
den gleichen Betrag nimmt die Anodenverlustleistung ab. Diese verringert sich von 7500 auf 6250 W. Die
Summe ist die vom Netzteil zu liefernde Leistung, in diesem Fall Pzu = 10 kW.
Die Anpassung ergibt zwar ein Maximum an Wechselstromleistung, dafür werden aber die Verlustleistung
und Grenzdaten der Röhre bei weitem überschritten. Wie schon oben gesagt, wird der Wirkungsgrad rein
theoretisch für Ra am größten und erreicht den maximalen Wert = 25%. Aus dem Beispiel ist zu
ersehen, dass die begrenzende Größe die vom Hersteller vorgegebene Anodenverlustleistung Pv = Iao * Uao
(Leistungshyperbel im Ausgangskennlinienfeld) ist.
Die Betriebsspannung muss bei optimalem Außenwiderstand so weit herabgesetzt werden, dass der
Arbeitspunkt A auf der Verlustleistungs-Hyperbel (Pv = Iao * Uao) liegt. Verstärkerstufen mit reellem
Außenwiderstand werden fast nur im Kleinsignalbereich verwendet. Dann gelten aber die bekannten
Zusammenhänge für die Kleinsignalverstärkung wie: Steilheit, Innenwiderstand und Durchgriff bzw.
Leerlaufverstärkung sowie die Barkhausen Gleichung SDRi = 1 (Kleinsignalparameter). Wenden wir uns daher
Großsignal-Endstufen zu, bei denen der Außenwiderstand für die Wechselspannung den Widerstand Ra, jedoch
für Gleichstrom einen Kurzschluss darstellt. Endstufen dieser Art haben einen Ausgangstransformator mit
primärer und sekundärer Wicklung. Die Anodenspannung Uao ist identisch der Betriebsspannung Ub.
Dr. Schau, DL3LH 13