Emetteur PO en AM 2 watts à EL84

        
Par Daniel Maignan/F6HMT

Les montages proposés avec plus ou moins de technicité pour repeupler nos bandes de radiodiffusion sont nombreux, mais bien souvent s’avèrent décevants une fois réalisés, soit en raison d’une portée insuffisante et/ou une modulation médiocre. 
L’émetteur que je vous propose dans les lignes qui suivent a fait les preuves de son efficacité de diffusion radioélectrique durant plus d’une décennie dans bon nombre de manifestations.

Description :

Les caractéristiques principales de cet émetteur expérimental sont indiquées ci-dessous.

- Fréquence d’émission de 600 à 1500 kHz.
- Puissance HF = 2 watts environ.
- Indication de la puissance de sortie.
- Double impédance de sortie. 
- Possibilité de taux de modulation élevé.
- Deux entrées modulation.

L’appareil se compose de cinq étages :

- L’oscillateur ECO équipé d’une lampe penthode EF80.
- L’amplificateur de puissance HF avec une penthode EL84.
- Le préamplificateur BF avec une double triode 12AT7.
- Le modulateur avec une penthode EL84
- L’alimentation haute tension à semi-conducteurs. 

Examen des schémas :

Figure 1 – Schéma de l’émetteur

Figure 2 – Schéma de l’alimentation

L’oscillateur:
L’oscillateur qui pilote l’étage final est un modèle ECO « Electron Coupled Oscillator » avec une EF80.
La réaction de cathode est prise au quart de l’enroulement total du bobinage.
Afin de réduire la distorsion, un amortissement avec une résistance de 33 kΩ limite le niveau du signal et la 180 Ω dans la grille évite les problèmes d’oscillations indésirables. 
Le potentiomètre R6 de 10 kΩ permet d’établir le courant requis pour l’entrée en oscillation. 
Grâce à la mise à la masse de la grille suppresseuse, la section oscillateur est totalement isolée de la charge anodique, ce qui permet d’obtenir un signal de sortie doté d’une très bonne stabilité de fréquence.
La grille écran, qui est découplée en HF par le condensateur C5 de 100nF, accélère le flux électronique émis par la cathode.
La charge anodique apériodique est assurée par la résistance R1 de 22 kΩ. 

L’étage de puissance HF :
La sortie de l’oscillateur attaque, à travers le condensateur C8 de 47 pF, la grille de commande de la EL84 de l’étage de puissance. Celle-ci reçoit d’autre part une tension négative de polarisation. 
Il faut souligner que l’on a également sur la cathode la résistance R11 de 51 Ω découplée par C3 et C6, qui participe aussi à la polarisation du tube et limite le courant anodique. 
La grille écran et l’anode sont alimentées à travers l’inductance L4 du modulateur qui se trouve en série avec l’inductance de choc L3 de 100 µH chargée de supprimer les retours HF.
La grille écran est soumise à la modulation et l’efficacité du modulateur est accrue grâce au condensateur C11 de 100 nF placé en parallèle sur R13, qui présente une faible impédance au courant basse fréquence. 
L’anode est chargée par le primaire accordé de T1.
A ce niveau, grâce à l’inverseur, la charge matérialisée par l’antenne peut être connectée, selon l’impédance, soit au secondaire du transformateur, s’il s’agit d’une antenne basse impédance (ou antenne fictive d’une impédance de 50 Ω pour les essais) ou bien au primaire par l’intermédiaire du condensateur ajustable C12, s’il s’agit d’une antenne haute impédance du genre long fil. 
Sur la sortie, le petit transformateur T2 confectionné sur un tore ferrite délivre une information proportionnelle au courant HF, et le condensateur C15 de 100 pF une information proportionnelle à la tension. L’appareil de mesure indique la  puissance HF relative qui correspond au signal résultant redressé par la diode D1.
La résistance R17 permet d’ajuster la lecture en fonction de la sensibilité de l’appareil. 

La section basse fréquence (audio):
Elle se compose de deux étages : le préamplificateur et le modulateur.
L’étage préamplificateur dispose d’une entrée avec une sensibilité de 1V ajustable par R22. 
L’une des sections triode amplifie le signal en provenance de l’entrée microphone haute impédance.
La grille de la deuxième triode reçoit, par l’intermédiaire du potentiomètre R21 et R19, le signal amplifié en provenance du microphone et par R20 et C26, le signal de 1V ajustable.
Le signal amplifié présent sur la résistance de charge R8 est transmis à la grille de commande du tube modulateur EL84 par le condensateur de liaison C22 de 47 nF.
Sur la cathode, la résistance R3 qui est découplée par C16, assure la polarisation automatique du tube. La grille écran est directement alimentée par la haute tension.
Le signal modulant sur l’impédance de L4 qui vient s’ajouter  à la haute tension continue, module l’onde porteuse sur la sortie de l’étage de puissance HF.

L’alimentation :
Le transformateur, qui doit avoir une puissance minimum de 80 VA, issu de l’épave d’un vieux poste, comporte un enroulement HT de 2 x 300Veff et deux enroulements 6,3Veff.
Le redressement haute tension est en double alternance avec les deux diodes au silicium 1N4007 (D6 et D7). La sortie est filtrée par C8, un condensateur de 22 µF 450V et régulée par les deux transistors Q1 et Q2. Ce montage permet de s’affranchir du classique filtre passe-bas.
La régulation est référencée à 250 Volts par la série de diodes zener D2. 
Les deux enroulements 6,3 volts sont montés en série avec un côté à la masse.
L’un des enroulements délivre la tension nécessaire au chauffage des tubes et alimente également un témoin de mise sous tension à diode Led D1.
Sur la sortie 12,6 volts, pour obtenir la polarisation négative, la tension est redressée par D9 en simple alternance négative et efficacement filtrée par la cellule C4-R4-C5.
Le potentiomètre R5 permet d’ajuster la tension de polarisation qui est appliquée, à travers R12, à la grille de commande de l’amplificateur HF. 
Une temporisation automatique définie par la constante de temps R7-C6 diffère l’application de la haute tension afin de laisser un temps pour le chauffage des tubes.
                                          
   
Présentation de l’appareil:

L’appareil, qui est logé dans un petit rack compact avec une poignée de transport, est représenté sur la figure 3.

Figure 3

A l’intérieur, chaque étage est cloisonné et les tubes sont disposés horizontalement.
Pour faciliter l’accès aux commandes, l’oscillateur se trouve à l’avant, dans le compartiment inférieur, avec l’étage de puissance au-dessus (figure 4).

     Figure 4 - Compartiments de l'ECO et du PA

Les liaisons entre les étages sont assurées par de petites traversées isolantes en PTFE (teflon).  Les hautes tensions et la tension de chauffage des filaments sont distribuées par l’intermédiaire de condensateurs de traversée. Pour véhiculer les hautes tensions, ceux-ci doivent avoir une tension de service supérieure ou égale à 400 volts.
Au centre, l’inductance de modulation L4 est fixée sur le fond du châssis, avec les deux tubes BF placés horizontalement au-dessus.
Ensuite se trouve tout le câblage de la section BF enfermée entre deux cloisons verticales espacées de 30 mm qui assurent le blindage. 
L’alimentation est logée dans le dernier compartiment, avec le transistor Q1 fixé sur le fond du châssis (figure 8) et tous les circuits de redressement, filtrage et temporisation au-dessus du transformateur.

 Figure 5 - Vue de l'angle gauche supérieur

Figure 6 - Vue du côté droit

       Figure 7 - Vue du côté gauche

     Figure 8 - Vue de dessous

La face avant (figure 9) dispose des éléments suivants :

- L’interrupteur arrêt - marche avec le témoin de mise sous tension à led.
- Les deux entrées de modulation BF.
- Le réglage de la fréquence d’émission de l’oscillateur.
- La prise de sortie HF.
- L’ajustage du condensateur de charge C12.
- Le bouton d’accord de C13.
- L’inverseur de sortie basse/haute impédance.
- L’appareil de mesure.
- Le réglage du niveau micro.

Figure 9 – La face avant
 

Construction de l’appareil :

La présentation de l’appareil est seulement donnée en exemple, et comme dans toutes mes réalisations, elle est laissée à l’inspiration de chacun, selon les moyens et les disponibilités de chaque praticien.
Les règles d’usage devront être observées, pour les résistances, adopter une tolérance maximale de +/- 5%, utiliser des modèles à diélectrique céramique pour les condensateurs de découplage avec une tension adaptée à la fonction et, bien entendu, des condensateurs au mica dans l’oscillateur ECO. De plus, il faudra évidemment s’assurer de la qualité des tubes électroniques.

Mécanique:

Prévoir une démultiplication pour le condensateur variable de l’oscillateur. On a équipé l’axe démultiplié d’un petit cadran avec index qui indique la fréquence d’émission.
Chaque étage doit être implanté dans un compartiment blindé. En particulier soigner le câblage du préamplificateur basse fréquence, utiliser des cordons blindés pour la connexion entre les prises et les composants d’entrée et un câble 50 Ω pour la sortie HF basse impédance. Bien séparer ce dernier de l’étage alimentation. Bien séparer également l’oscillateur de l’étage de puissance. Utiliser des condensateurs de traversée pour véhiculer les alimentations d’un étage à l’autre.
On a adopté un câblage traditionnel avec des cosses relais. 
Dans la partie HF, faire des connexions les plus directes possibles en fil nu de 10 ou 12/10ème. Le condensateur ajustable  C12 est fixé sur un petit support en matière isolante, il n’y a pas lieu de faire sortir l’axe sur la face avant, prévoir seulement un trou de passage pour permettre l’ajustage avec un outil en plastique.

Figure 10         

Figure 11           

 Réglages et mise au point : Pour l'oscillateur ECO, connecter une sonde d’oscilloscope sur R1, côté anode et régler R6 de façon à obtenir un signal sinusoïdal, vérifier sur toute la gamme. L'amplificateur de puissance est contrôlé sans modulation. Mettre l’inverseur S1 sur la position basse impédance et brancher une résistance au carbone de 50 Ω 4W sur la sortie et y connecter la sonde d’oscilloscope. Régler le potentiomètre R5 de l’alimentation pour avoir 2V sur R11. Vérifier que l’amplificateur s’accorde et délivre une puissance de sortie correcte, la charge doit sensiblement chauffer. Retoucher éventuellement R6 pour avoir 1,5 à 2 watts.

                                                                              U crête à crête
La puissance de sortie se calcule par PHF = ----------------------
                                                                                      400
Ajuster la sensibilité de l’appareil de mesure avec R17.

Section BF :
Vérifier le fonctionnement du préamplificateur de  micro.
Injecter à l’aide d’une source BF, un signal de 0,775 Volt efficace @ 1kHz sur l’entrée 1V et régler R22 de façon à avoir un taux de modulation sur la sortie HF de 90%.

Il est indispensable de prendre toutes les précautions relatives à la sécurité.

En particulier, ne jamais intervenir dans le câblage sous tension.

Mesures :

Les mesures suivantes, qui sont effectuées par rapport à la masse sur la broche ou le composant, sont données à titre indicatif. 

Remarque: La tension de cathode de 2V sur le tube EL84 de l'ampli. de puissance correspond à une polarisation de grille de - 6V. Pour un réglage en classe C, régler la tension de polar. à –13,5V, la tension de cathode devient égale à 1,8V. On a donc une tension Vgk = - 15,3V.  
Dans ces conditions, avec une tension anodique de 200V, le cut-off se situe vers -12V, on est bien en classe C. La puissance de sortie de la porteuse est égale à 34 dBm/50 Ω  @ 1 MHz (2,5 watts).

Liste des composants:

Bonne réalisation !

Je suis à votre disposition pour tout renseignement complémentaire.
Daniel / F6HMT

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