Leistungsstufen im KW Bereich - HAM-On-Air

Leistungsendstufen mit Röhren
Mit Ra = 8 RiL wird der Wirkungsgrad nach (Gl 5.13) schon = 40 %, und damit wesentlich höher als bei
Anpassung nach (Gl 5.13). Die Anodenverlustleistung beträgt in diesem Fall nur noch das 2.5 fache der
Wechselleistung. Die mit Ra = 8 RiL erzielbare Wechselleistung ist natürlich geringer, als die maximale
Wechselleistung nach (Gl 5.9), dafür aber mit besserem Wirkungsgrad und darauf kommt es an. Der
Maximalwert des Wirkungsgrades ist rein theoretisch nach (Gl 5.13) mit Ra = 50% - aber die
Anodenverlustleistung dabei Qa = .
Endstufen mit transformatorischer Kopplung werden üblicherweise mit Ra = 8 bis 12 RiL betrieben. Beim
Betrieb von Leistungsendstufen haben wir also die gleiche Situation wie in der Stark- und Schwachstromtechnik
vor uns. Will man maximale Leistungsabgabe haben, ist die klassische Anpassung Ra = Ri zu wählen. Der
Wirkungsgrad ist dabei immer nur 50 %.
Ist dagegen maximaler Wirkungsgrad wichtig, wie in der Starkstromtechnik, dann ist Überanpassung mit
Ra Ri gefordert. Der Außenwiderstand muss immer größer als der Innenwiderstand der Quelle sein, damit
möglichst die volle Wechselleistung an die Last abgegeben wird.
Bislang waren wir in unseren Betrachtungen davon ausgegangen, dass der Leistungsinnenwiderstand RiL und
Uao die abgegebene Wechselleistung und die Anodenverlustleistung bestimmt. Praktisch liegt allerdings meist
der Fall vor, das für eine Endröhre mit konstruktiv bedingtem RiL, die vorgegebene maximale
Anodenverlustleistung Qa,max die Betriebsbedingungen bestimmt. Dabei ist die vom Hersteller der Röhre
angegebene Verlustleistung die begrenzende Größe.
Der Arbeitspunkt wird bei kleinen Anodenspannungen in bekannter Weise nur gewählt werden können,
solange die zulässige Anodenverlustleistung nicht überschritten wird. Die maximale Anodenspannung, bei der
die Anpassungsbedingung Ra = 2 RiL noch erfüllt ist, ergibt sich aus der Beziehung
Uao 2 = 4 Qa,max * RiL. (Gl 5.14)
Für höhere Spannungen liegt der Arbeitspunkt auf der Hyperbel maximaler Anodenverlustleistung Qa,max.
Der für diesen Betriebszustand erforderliche Außenwiderstand wird dann
Ra = Uao 2 / Qa,max 2 RiL (Gl 5.15)
und die Wechselleistung dazu
P ~ = ½ Qamax Qamax 2 / Uao 2 * RiL. (Gl 5.16)
Bislang wurde Vollaussteuerung bis zur Grenzgeraden vorausgesetzt. Bei geringerer Aussteuerung steigt die
Ausgangsleistung bei linearer Kennlinie quadratisch mit der Gitterwechselspannung.
Bezeichnet man mit a < 1 die relative Strom bzw. Spannungsaussteuerung, dann wird die Wechselleistung
P`~ = a 2 P ~ . (Gl 5.17)
Die Anodenverlustleistung erhöht sich bei geringer werdender Aussteuerung auf
Qa = P = - a 2 P ~ . (Gl 5.18)
Der Wirkungsgrad nimmt mit steigender Aussteuerung stetig zu, bis zu dem durch Ra/RiL gegebenen
Maximalwert. Der an der Anode in Wärme umgesetzte Anteil der aufgenommenen Gleichleistung nimmt mit
steigender Aussteuerung ab. Bei fehlender Aussteuerung ist a = 0 und die Verlustleistung Qa am größten und
zwar gleich der aufgenommenen Gleichleistung. Im A-Betrieb darf also, im nicht ausgesteuerten Zustand, die
zulässige Anodenverlustleistung Qa max der Röhre nicht überschritten werden.
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