Amplificateur HF 200w 2 X SD1405

          Cet amplificateur est destiné à fournir entre 150w et 200w sous 12v, il est idéal pour donner suite à un petit tranceiver HF QRP en mobile ou en portable.

Sa particularité est que l’on peut adapter plusieurs types de transistors de puissance selon le stock disponible, à savoir, une paire de : MRF454 MRF455 SD1405 SD1487 SD1478 2SC2290 et tout autres transistors HF prévu chacun pour une puissance de sortie comprise entre 60w et 100w sous 12,5V à 30MHz (soit 120w à 200w en tout…).

Disposant d’une paire neuve de SD1405, je me suis lancé à la recherche d’un schéma sérieux me permettant de construire un ampli dont le rendement soit assez linéaire sur toute la bande HF. J’ai trouvé un schéma simple sur le site de « radio-kits » en Angleterre, décrit par Steve G6ALU, plusieurs exemplaires ayant déjà été réalisés, à voir la : http://www.radio-kits.co.uk/radio-related/150W_PA/150w_PA.htm la description est vraiment complète et bien faite, mise à part quelques précisions nécessaires pour le bobinage des tores et transfos d’impédance:

          photos ci-dessus G6ALU

Le circuit imprimé, quand à lui est bien pensé, c’est un circuit double face faisant appel à des composants de surface, il est disponible au format Gerber.

             TELECHARGER :           La doc complète de G6ALU 

Pour plus de précisions sur cette réalisation, j’ai effectué d’autres recherches et je suis tombé sur un schéma à peu près similaire décrit en premier par K7ES dans le Hand Book de 1981 utilisant une paire de MRF454:

             TELECHARGER :           La doc complète de K7ES

Puis redessiné par VU2FD utilisant cette fois une paire de MRF455:

            TELECHARGER  :         La doc complète de VU2FD

 Bref, on voit bien que cet ampli a fait ses preuves, il est assez polyvalent et peut recevoir plusieurs références de transistors et que chacun a remodelé à sa sauce un schéma de base qui ne change guerre. Les documents peuvent se retrouver la :

http://www.foxdelta.com/products/rfamp/rfamp.pdf

http://www.foxdelta.com/products/mrf455.htm

Je retiendrai le schéma et le circuit imprimé de G6ALU qui fait appel à des composants de surface plus discret et un circuit imprimé plus compact, en utilisant l’aide précieuse de K7ES sur la doc du Hand Book de 1981 relative à l’implantation et le câblage des tores et transfos d’impédance entrée et sortie.

Le seul point douteux sur cette réalisation est les matériaux utilisés pour les transfos d’impédance : G6ALU et K7ES utilisent un matériau type 43 et VU2FD un matériau type 61, disposant de  ferrite type 43, je décide de lancer le projet et fait faire le circuit double face par une petite boite sérieuse déjà sollicitée maintes fois: http://etronics.free.fr/index2.htm , contacter Daniel en lui joignant les fichiers Gerber. Les délais sont excellents ainsi que le prix…

1/ le schéma :

                        SCHEMA                            LISTE DES COMPOSANTS

Le schéma est tout ce qu’il y a de plus classique, il n’a d’ailleurs presque pas changé depuis 1981 et se passe de commentaire, si ce n’est qu’il fait appel au bon vieux LM723 ou UA723, le régulateur de tension qui permet de fournir une tension comprise entre 0,5V et 0,9V et d’établir un courant de repos de 300mA (pour les deux transistors).

                                    implantation des composants

   Circuit côté radiateur                                  circuit côté composants

 Le circuit imprimé prévoit un atténuateur à l'entrée de l'ampli, en effet, le gain est très important pour une utilisation en portable ou en mobile. Je prévois cependant un atténuateur supplémentaire à plusieurs positions commandé depuis la façade.

2/ le montage des composants:

Commencer par souder tous les composants CMS avec un fer à souder approprié. Ces composants sont disponibles chez DFIE : http://www.d-fie.com/

à un prix tout à fait attractif.

                  Bien charger en soudure aux endroits exposés à un fort courant.

Il y a de nombreux trous prévus pour le passage des "masses" entre les deux faces, utiliser des queues de résistances repliées sur 1mm de chaque côté, formant ainsi une sorte de U.

        Continuer par les autres composants passifs et le support de CI qui recevra plus tard le régulateur LM723:

Une attention toute particulière doit être apportée au bobinage de T2 avec du fil émaillé de 16/10^ème sur tore FT82-43, pour ceci, se référer au schéma original de K7ES qui est fort explicite et interdit de se tromper:

Transfos T1: utiliser avantageusement une ferrite binoculaire type BN43-202 (ou BN61-202 à essayer…). Une spire avec de la tresse argentée de coaxial côté transistor et trois spires avec du fil argenté multi brins gainé PTFE (peu important) côté entrée HF:

Transfo T3: utiliser soit un double empilage de tores FT50-43 (ou FT50-61 à essayer…) soit, deux fois sept tores afin de reconstituer une ferrite binoculaire ou utiliser directement une ferrite binoculaire BN43-7051 (ou BN61-7051 à essayer…). Faire une spire avec de la tresse argentée de coaxial côté transistors et bobiner 4 spires de fils de cuivre argenté gainé PTFE (important) côté sortie HF. Si le diamètre du fil est trop faible, ne pas hésiter à le doubler (ce que j'ai fait) ou de le tripler, afin de bien occuper toute la section interne du noyau sans forcer pour autant le passage des fils:

3/ le radiateur :

Bien sur, le radiateur doit être dimensionné au mieux pour pouvoir dissiper la chaleur produite pendant une longue période d’utilisation, notamment en mobile en été et ce, sans ventilation. Pour ce faire, j’ai récupéré le radiateur d’un vieil ampli CB de marque Zétagi B300P, que j’ai adapté à la situation:

 Une feuille isolante en plastique épais est recommandée entre le circuit et le radiateur.

  Les entretoises sont des écrous inox de 4mm.

     Ci-dessus, la façade d'origine que j'ai "customisée" à ma manière.

4/ la commutation émission-réception :

N’étant pas un adepte du Vox HF en SSB, j’ai opté pour une commutation commandée par le TX par mise à la masse  du relais de commutation (le + de la bobine du relais étant permanent). Le relais utilisé est un 3 RT de puissance, 2 RT pour la commutation HF et 1 RT pour la commutation du +12V Bias + Led en façade.

   J'ai utilisé du coaxial PTFE RG316 de 2,5mm de diamètre pour les liaisons HF, cela permet de chauffer sans crainte et de faire des liaisons de masse courtes évitant les ruptures d'impédance, mais aussi, une bonne tenue mécanique.

5/ la première mise sous tension :

 La première mise sous tension se fait préalablement sans les transistors et a pour but de vérifier la tension de polarisation, on doit pouvoir la faire varier de 0,5V à 0,9V environ avec le potentiomètre ajustable R10 de 1k ohms prévu à cet effet, si ce n'est pas le cas, on a la possibilité de modifier la valeur de la résistance R14, sur mon montage, j'ai du la remplacer par une résistance de 4,7k ohms pour pouvoir faire varier la tension correctement. Après vérification, choisir la tension minimum avec R10. Vérifier aussi la présence du + 12V au niveau des collecteurs des transistors.

Débrancher l’alimentation, fixer et souder les transistors avec soin après avoir appliqué une fine couche de graisse silicone.

6/ réglage du courant de repos:

Débrancher le fil rouge amenant le +12V général vers le +12v Bias, insérer un ampère mètre entre le +12V général et l'alimentation, calibre 500mA. Alimenter l'ampli, aucun débit n'est observé. Brancher le fil rouge vers le +12V Bias, on doit observer un léger débit (environ 20mA à 30mA) agir tout doucement avec l'ajustable R10 jusqu'à une déviation à 300mA de l'ampère mètre, attention, la déviation est assez brutale, je préconise d'ailleurs d'utiliser un potentiomètre multi tours à la place  de l'ajustable R10 prévu. Sous 12V et 300mA de débit, j'ai observé une tension de 0,69V sur les bases des transistors. Le réglage est terminé, le +12V Bias doit être présent uniquement pendant les phases d'émission afin de ne pas faire débiter les transistors inutilement.

7/ Les premiers essais:

L'ampli a fonctionné du premier coup avec un gain impressionnant sur les bandes basses, gain qui dégringole malheureusement lorsqu' on monte en fréquence. Cette pente décevante n'était pas attendue. Pour essayer de "lisser" un peu ce gain sur toute la bande HF, j'ai tenté d'ajouter ou d'enlever des capas au niveau du transfo de sortie: C1, C2, C3, et C4, ce sont des condensateurs CMS de 470pF chacun et les meilleurs résultats ont été obtenus avec trois de ces condensateurs, c'est-à-dire, un compromis gain sur chaque bande quelle que soit la puissance drive.

8/ Conclusion:

 La puissance de sortie varie entre 60w et 250w pour une puissance drive comprise entre 0,5w et 15w ce qui est normal pour une paire de SD1405:

   TRANSFO ENTREE ET SORTIE MATERIAUX TYPE 43

	BANDES /m	160	80	40	20	15	10
puissance drive	0,5 W	60	40	22	15	9	6,5
	1,5 W	100	75	55	37	28	20
	4 W	170	140	110	60	42	32
	6 W	200	160	145	80	50	45
	10 W	x	220	200	95	65	60
	15 W	x	x	250	100	70	68

Ci-dessus, les premiers relevés de puissance sous 12,5V avec des transfos matériau type 43

Ayant noté une certaine surchauffe du transfo de sortie sur les bandes 10m et 15m à 100w de sortie, je mets sous toute réserve cette "pente" inattendue du gain sur le compte du matériau type 43 utilisé ici et ferai des essais ultérieurs avec des transfos de même rapports, mais de type 61.

Dans ces conditions, il m'est impossible d'installer cet ampli en mobile, disposant d'une puissance drive fixe sur chaque bande, trop difficile à gérer. Cependant, cet ampli est relativement rapide à construire, assez bon marché dans l'ensemble ( on arrive à trouver aux USA, chez Henry Radio, une paire de MRF454 de 80w chacun pour moins de 50 dollards, soit environ 35 euros la : http://store03.prostores.com/servlet/henryradio/the-422/M-fdsh-A-dsh-Com-MRF454--80/Detail  ou une paire de MRF421 de 100w chacun pour 60 dollards, soit 42 euros environ la : http://store03.prostores.com/servlet/henryradio/the-285/Transistor-MRF421-100-Watt/Detail ) , et fonctionne à coup sur du premier coup à condition de respecter les mises en garde, et en plus, il est particulièrement compact (notamment grâce à son circuit imprimé double face et à ses composants de surface) et se dispense de ventilation bruyante, ce qui est fort appréciable. De plus, l'alimentation est possible avec n'importe quelle alimentation délivrant de 12V à 14V et 22A.

 Suite des expérimentations:

Pour donner suite à cet article, j'ai fait les expériences suivantes:

1/ transfo d'entrée matériaux type 61 et transfo de sortie matériaux type 43

2/ transfo d'entrée matériaux type 43 et transfo de sortie matériaux type 61

3/ transfo d'entrée matériaux type 61 et transfo de sortie matériaux type 61 

 Dans les trois cas, les résultats se sont avérés moins bons sur la totalité de la bande HF et à peu près similaires sur les bandes hautes (mais pas meilleurs). Le matériaux type 43 pour les transfos entrée et sortie est avantageusement retenue.

  L'heureux possesseur de cet ampli est maintenant Philippe, F5JWH qui utilise cet ampli avec un Elecraft K2 en drive et voici les relevés qu'il m'a aimablement communiqué:

 Ci-dessus, le superbe Elecraft K2 de Philippe accompagné de son amplificateur en fonctionnement, merci Philippe pour ces jolies photos!