Restoring Central Electronics 200-V
The 200-V is a SSB/CW/AM/PM transmitter released in 1961. It can be said to be the most luxurious among the vintage PSN type SSB transmitters. The 200-V is the successor to the 100-V that was released in 1959, and is a model with several circuit improvements and simplifications.By using a broadband matching network, there is no termination tuning. In High VSWR, warning light turns on automatically and transmission is stopped. USB/LSB/AM/PM/CW transmission possible. Built-in FSK (RTTY) function. Carrier shift adjustable from the front panel. VFO (PTO) with mechanical linearity correction every 50kc. 1kc direct reading. 10W-100W output adjustable by volume on the front panel Separate jack provides three CW keying functions. PTT, VOX, Bias-only Built-in audio limiter (3-10dB) and audio filter (200Hz-3.8kHz) Two 6550 ends. A total of 70 W of plate disipation. No grid current even at 100W output. 2-tone 3rd IMD signal less than 40dB. 2 inch monitor scope Frame grid vacuum tubes 6EH7 and 6EJ7 are used in the mixer. Less than 50dB of unwanted signal at high gain. Individual mixer operating points can be adjusted using 4 variable resistor controls. Mixer/drive, fully shielded at each end. Modulation, VFO, and power supply are connected with connectors.
[Front panel view with the CRT removed]
[Rear pannel view]
["Set and forget" controls behind magnet-loaded doors]
VFO는 1MHz 레인지인데, 1kHz 직독입니다. PTO 방식인데, R-390의 PTO와 비슷하게 내부에 50kHz 마다 직선성을 교정하도록 되어 있습니다. 그에 따라 인덕터 슬러그가 오르내리게 되어 직선성을 최대한 유지하는 것이죠. 안정도도 뛰어납니다. 여기에 사용된 안정화 회로는 특허를 받은 것으로, 발진관의 에미션이나 히터 전압의 변화가 있어도 주파수 변화가 크지 않도록 되어 있습니다.
[6년만에 다시 수리 시작]
그동안 쳐박아 놓고 있던 것을 2021년 새해를 맞아 1월 17일 다시 수리 개시.
[샤시 밑 모습]
이렇게 뜯어논 상태로 6년이 흘러서 다 잊어버렸는데, 나중에 보니 RF부 쪽에는 실드 덮개가 있었더군요. 부품을 보관한 상자에서 나중에 나왔습니다. 잊어버리고 그걸 덮지 않아 캐비넷에 넣었다가 다시 뜯기도 했습니다. 왼쪽 위는 종단 탱크 매칭부, 왼쪽 아래는 믹서 및 드라이버. 오른쪽 위는 전원부, 아래는 오디오 및 변조부입니다. 오른쪽 중간쯤에 8 MHz 캐리어 크리스탈이 보입니다.
위에서 봐도 역시 간단한 녀석은 아니라는 느낌이 들지요? 6550 종단관은 빼논 상태입니다. 전원 트랜스 바로 밑에 보이는 까만 상자가 오디오 PSN입니다. 오디오 통과대역에 걸쳐 50dB이상의 반대측파대 감쇄가 가능하다고 합니다. 제가 조정하고 측정한 결과 최소 40dB는 유지되는 것을 확인했습니다.
오디오 및 변조부를 더 자세히 보면, 세개의 까만 모듈이 나란히 보입니다. 가장 뒷쪽의 것은 릴레이 커버입니다. 중간은 오디오 대역 필터, 맨 앞은 오디오 리미터 입니다. 변조부의 오디오 회로는 피드백을 충분히 사용하여 여러 단으로 증폭을 하므로, 진공관 교체나 감퇴에 따른 조정점의 변화가 적습니다. 다른 송신기 같으면 12AT7 한개로 했을 것을 12AT7 두개와 12BH7하나로 합니다. IF 트랜스 같아 보이는 것들 중 앞의 것 두 개는 8 MHz RF PSN입니다.
[리미터 플러그인 모듈]
리미터 모듈은 게인에 따라 3dB에서 10dB의 컴프레션이 되고, 일정 레벨에서 전면 패널에 경고등이 들어오도록 세트할 수 있습니다. 주된 임무는 컴프레션이 아니고, 오버 드라이브로 인한 플랫탑 현상을 막기 위한 것입니다. 원래는 내부에 리튬 전지 두 개가 들어 있는데, 리스토어 과정에서는 제너 다이오드로 교체하는 것을 권장합니다. 배터리가 오래되어 누액되면 바로 뒤의 트랜스도 망가뜨리는 것으로 알려져 있습니다. 저도 배터리를 떼어버리고 제너 다이오드로 교체했습니다.
[오리지날 전원부 주변]
이것은 6년 전에 찍은 원래 모습입니다. 그 때 일단 바이어스용 셀렌 정류기와 거기에 달린 전해 콘덴서 두 개를 교체했었죠. 사진에 보이는 40MFD 150WVDC 두 개가 바로 그겁니다.
[이번에는 부품에 레이블 붙이고 전원부 작업]
전원부의 콘덴서도 많고 부품도 파악하기 힘들어 레이블을 붙이고 작업했습니다. 위에 보이는 초크는 B+용. 샤시밑에는 똑같은 초크가 HV용으로 하나 더 있습니다.
[냉땜, 엉터리 배선]
회로를 따라가다 보니 누군가 HV 초크를 교체한 흔적이 있는데 출력 선이 제대로 납땜되지도 않았더군요. 큰 WW 저항에 붙어 있어야 하는데, 잡아당기니 이렇게 나옵니다. 그냥 커다란 납 덩어리가 붙어 있고요. 이 배선에 수축 튜브도 썼던데, 정작 중요한건 제대로 못했군요.
[HV의 서지 제한 회로]
HV는 650V-700V인데, 종단 플레이트만이 아니라 스코프 CRT 구동에도 사용됩니다. AC 입력에 서지 전압이 있어도 별로 문제될게 없지만, CRT에서는 눈으로 보이므로 좀 거슬릴 수 있겠죠. 그래서 이런 회로가 추가되어 있는 것 같습니다. 저 브래킷 밑에는 두 개의 마이크 코넥터가 숨어 있습니다. 하나는 1핀 코넥터, 또 하나는 PTT 기능이 있는 2핀 코넥터. 친절하기도 해라. 그런데, 샤시에 마운트된 전해 콘덴서를 교체하려면 이걸 뜯어야 합니다.
[서지 제한 회로 및 브라킷 제거]
[전해 콘덴서 작업]
저는 원형 보존에 까다로운 사람이 아닙니다. 그런데, 콘덴서를 교체하여 마운트하는게 문제라서 버리는 콘덴서 베이스를 재사용하게 되었습니다.
전해액은 바싹 말랐고, 차지가 되지 않고 DC 저항이 계속적으로 측정됩니다.
전원부의 HV와 B+에 사용되는 4개의 단일 섹션 콘덴서 모두 성공적으로 교체했습니다. 그 다음은 오디오, 변조부에 있는 두 개의 멀티 섹션 콘덴서들 차례입니다.
40 MFD WVDC 450 두개 짜리는 다음과 같이 간단히 47uF 450V로.
3개 짜리는 한 줄에 다 안들어갑니다.
요렇게 두개를 만들어 다시 장착합니다.
8.2k 저항은 분리하며 깨져서 새걸로 교체. 보시다시피 원형 보존 크게 신경 안씁니다. hihi.
[소형 전해 콘덴서 교체]
중간에 있는 하얀색 콘덴서가 6uF인데, 이것은 VOX 딜레이에 사용되는 것이라 시정수가 중요하여 용량을 비슷하게 맞추어 4.7uF과 1uF 병렬로 연결하여 넣었습니다. 위에 보이는 갈색 필름 콘덴서들은 교체할 필요가 없습니다. 마이크 앰프부에서 또 하나의 콘덴서를 교체했습니다.
이 상태에서 전원부 배선을 재확인하고 6년만에 처음으로 전원을 넣었습니다. 전압들은 모두 예상대로 나왔는데, 124V AC에서 동작하니 히터가 7V를 훌쩍 넘어갑니다. 원래 115V로 설계된 물건이라 그렇습니다. 버킹 트랜스에 물려서 동작시키니, B+도 스팩과 딱 맞고 히터 전원도 훨씬 낮아졌습니다.
그런데, 아무리 쑤셔봐도 출력은 0.1W도 나오지 않는군요. 수신기로 들어보면 변조 음질은 괜찮은데, 출력이 안나옵니다. 믹서부 모두 점검. VFO 출력 점검. xtal osc 정상. 모든 부품들이 적절한 값이고, 핀별 전압도 문제 없습니다. 그래서 드라이버에 시그널 제네레이터 출력을 넣어봤습니다. 종단에서 30W의 출력이 보입니다. 따라서 드라이버와 종단이 원인은 아니라고 판단했습니다. 그러면, 믹서인데...
[드라이버에 시그널 주입 결과]
[VFO 신호 레벨 점검]
아무리 봐도 왜 출력이 안나오는지 모르겠는데...
[드디어 발견!]
한참을 헤매면서 신호를 따라다니다가 이걸 발견했습니다. VFO 신호와 변조 출력이 뒤바뀌어 연결이 되어 있었습니다! 아.. 이것은 어느 분의 솜씨인가? 전원부 냉땜과 같은 분인가?
나중에 패이스북의 고물 라디오 그룹에 이 얘기를 올렸더니, 몬타나에 사는 한 햄이 '나도 똑같은 증상의 200V가 하나 있었는데, 못고쳐서 팔아버렸어. 아깝네'라고 댓글을 올렸습니다. 그..런..데.. 제가 가진 이 200V가 몬타나에서 온 것입니다. hihi. 6년 전에 서부 시애틀 근교에서 열리는 SeaPak에서 민충기 오엠님께 부탁하여 구입하여 배송받은 것입니다. 그 때 구입한 사람이 몬타나에서 들고 나타났었습니다. 생산 댓수도 적은데, 같은 주에서 같은 증상의 장비가 나온 것으로 보아, 그 물건이 맞는 것 같습니다. hihi.
그걸 바꾸어 끼자 바로 70W의 출력이 나와주십니다. 아이고 고마와라. 이제 조정에 들어갑니다.
[밴드패스 매칭 회로들 조정]
로드에 따라 특성 곡선이 달라지므로 약간 힘들었지만, 역시 Nano VNA의 덕을 많이 봤습니다. 위의 사진은 VFO 버퍼 입력 트랜스를 교정한 것입니다. 5-6MHz에 잘 맞게 맞추었습니다.
VFO 버퍼-더블러, 2차 믹서, 1차 믹서, 드라이버 출력 등 조정 가능한 패스밴드 매칭 회로들이 여럿입니다. 전 대역에 걸쳐 평탄한 특성과 밴드별 차이도 적게 맞춰야 합니다.
[믹서부]
6EH7, 6EJ7 모두 Amperex 제품이 추천됩니다. 플레이트가 망사형으로 금방 알아볼 수 있습니다. RCA 마크가 뒤에 찍혀 있고 RCA 상자에 들어 있지만, 실제로는 앰퍼렉스 것입니다.
4개의 볼륨으로 두 믹서의 동작점을 조정해줘야 합니다. 그냥 최대 출력이 나오게 하면 안됩니다. 스푸리어스 신호가 늘어나거든요.
이게 바로 한 예입니다. 설명대로 조정하면 이런게 줄어듭니다. 여기서 신호와 비교하여 사라진 잡신호 레벨이 약 34dB 낮은걸로 보이는데, 그러면 상당히 강한 신호죠. 그러나 이것은 출력 레벨이 매우 낮은 상태에서 본 것이고, 출력을 높여도 스푸리어스 신호가 같은 비율로 강도가 높아지진 않았습니다.
믹서부를 다 돌본 후에 오디오 리미터와 필터를 살펴봅니다.
리미터에 교체할 콘덴서가 있었습니다.
이 정도 진행하고 나니 대략 작동해준다 싶어서 캐비넷에 넣어봤습니다. 6년만의 재회. 모니터 스코프도 장착. SSB 음성 출력에서 삼각 패턴이 보입니다. 그러나 곧 다시 뜯어야 하는 신세. 실드 껍질 안달았음.
뜯을 때 뜯더라도 함 구경하자. 스코프가 장착되면 위에서 볼 때 이렇습니다.
[낮은 오디오 레벨]
출력이 잘 나옵니다만, 마이크 게인 최대에 놓고 소리를 질러야 됩니다. 금방 목이 쉬는군요. VOX도 마찬가지입니다. 그렇다면 변조의 문제가 아니라, 마이크 앰프의 문제? 한참 살펴보다가 마이크 앰프관(V1 6BL8)에 불이 안켜진걸 발견했습니다. 평소엔 실드가 덮혀서 안보이는데, 열고서 잘 관찰하니 불빛이 안보입니다.
진공관은 분명히 멀쩡한데... 회로를 보니 히터를 6.3V 공급하지 않고 양쪽에 3옴씩 붙여 전압을 낮추었습니다. 6BL8은 6.3V에서 달아오르면 14옴의 저항을 갖습니다. 음질의 이유로 일부러 낮춘 것 같은데, 플레이트 전류가 거의 흐르지 않으니 전압도 차트보다 훨씬 높게 나옵니다. 이 상태에서 히터 전압은 3.7V. 한쪽을 쇼트시키니 히터 전압이 5V로 올라가고, 각 핀별 전압도 훨씬 정상에 가까와 집니다. 출력도 더 시원스럽게 나옵니다. 휴우~
[종단 중화]
종단 중화는 간단합니다. 사진의 플러그를 뽑으면 종단의 스크린과 플레이트 전압이 차단됩니다. 그 다음 28메가에서 송신을 하며 스코프로 최소 출력이 나오도록 중화콘덴서를 조정하면 됩니다.
[미터 교정]
미터는 종단 입력을 표시합니다. 종단 캐소드 저항에 걸리는 전압으로 미터가 표시되는데, 바로 왼쪽 중간에 가로로 있는 작은 0.5옴 저항입니다. 전압이 하도 낮아서 정밀한 측정을 하기가 힘들어서, 중화용 플러그에 10옴 저항을 달아 측정하여 전류를 계산했습니다. 이렇게 하면 스크린 전류는 제외하게 되어 더 실제와 가깝지요. 이와 함께 각 조건에서 플레이트 전압도 실측하여 미터를 교정한 결과 상당히 잘 맞습니다.
종단은 무신호 동작시 50W-60W의 DC 입력으로 세팅합니다. 그리고 최고 200W 정도 입력까지 사용합니다. 즉, 6550관 각각 아이들 전류 50mA정도, 최대 출력시에 160mA 정도 됩니다.
아이들시 종단 입력 55W로 실측하여 맞춘 후 미터 지시값 확인. 그리고 130W로 맞춘 후 지시값 확인.
[종단관은 오디오관 6550]
원래 들어 있던 오리지날 텅솔[Tung Sol] 6550관들은 오디오하는 사람에게 팔던가 하려고 잘 모셔두었고, 여기에는 러시아제 신품 matched set을 넣었습니다. 예전 사진을 보니 저 fan도 6년 전에 뜯어서 청소하고 윤활유 뿌리고 했더군요. 조용히 잘 돌아갑니다.
[브로드밴드 매칭 네트웍]
매칭 네트웍 코일 뭉치가 통째로 빠지는걸 몰랐습니다. Central Electronics 메일링 리스트에 어떻게 빼냐고 물어보자, 조심스럽게 잡아 빼라. 처음에는 무슨 소린지 몰랐다가, 커버를 벗기고 하나씩 빼는게 아니라 통째로 빼는 것임을 깨달았습니다.
[2nd mixer]
[driver]
한 자리씩 비어있죠? 원하는 밴드 하나를 추가할 수 있습니다. 보통 160m를 하는데, 저는 17m용으로 만들어 넣어 보고 싶습니다.
[PSN 조정]
PSN을 조정하여 반대측파대 감쇄를 최대화 했습니다. 투톤을 넣으면서요. 메뉴얼에는 설명이 매우 복잡한데, 이렇게 협대역을 관찰할 수 있는 SDR이 있으면 쉽게 조정이 가능합니다.
그림에 투톤 밖의 IMD 레벨이 높아 보이는데 (-24dB), 종단에서 나오는 디스토션이 아니라, 오디오 단에서 나오는 것입니다. 오디오 패스밴드가 4kHz나 되다보니 리미터를 통하여 심화된 오디오 하모닉이 대역 안에 보이는 것입니다. 만약 종단에서 나오는 디스토션이었다면, 투톤 신호 주변 양쪽으로 보였을겁니다. 실제로 왼쪽을 살펴보면 투톤의 거리만큼 떨어진 곳에 신호가 보입니다. 약 38dB 밑이네요.
[오디오 대역폭 개선]
위에 얘기된 것과 같이 송신 대역폭이 4kHz나 됩니다. 요즘 다들 밴드 스코프가 있어서 욕먹기 좋습니다. hihi. 메뉴얼에 3.8kHz라고 했으니, 이상이 있는게 아니라 원래 이렇게 설계된 것입니다.
집에 3년 전에 사두고 만들지 않았던 SSB 수신용 액티브 오디오 필터 키트가 있어서 당장 만들어 마이크 입력에 적용해 보았습니다. 확실히 차이가 있긴 한데, 음질이 마음에 들지 않습니다. 그래서 원래 내장된 오디오 필터 모듈을 개조할 수 있지 않을까 생각을 하게 됩니다.
오디오 필터 모듈은 8개의 개별 소자로 되어 있는데, BT1과 BT2가 각각 high pass, low pass 필터로 통과대역을 1차적으로 세트합니다. TN1부터 TN6는 각각 twin-T notch filter라는 것으로, 인터넷에 검색하면 설계법과 계산기를 쉽게 찾을 수 있습니다. TN1과 TN2는 입출력 사이에 reverse feedback으로 연결되어 있어서 노치가 아니라 그 반대의 효과가 나타납니다. 즉, 이 경우 3882Hz와 118Hz에서 피크로 신호가 통과되는 효과가 나타나는 것입니다. 이렇게 함으로써 통과대역의 양쪽 끝이 조금 더 날카로운 특성이 납니다. TN3에서 TN6는 각각 8162Hz, 68Hz, 6773Hz, 96Hz를 중심으로 감쇄합니다. 통과대역 밖의 저역과 고역을 추가로 감쇄하는 것이죠.
여기서 BT-2와 TN-1만 우리의 관심사입니다. 계산기에 넣어보면 약간의 부품값 변경으로 BT2는 3183Hz에서 2273Hz로 내리고, TN1도 3882Hz에서 2273Hz로 내렸습니다. 그 결과는 다음과 같습니다.
통과 대역폭이 약 2.9kHz로 좁아졌고, 음질도 나쁘지 않으며, 3kHz 떨어져 수신해보면 이전과 달리 방해 잡음이 들어오지 않습니다. 이 정도면 만족합니다.
[변조 다이오드 교체]
마지막으로 변조 다이오드를 교체했습니다. 캐리어 발란스(null)가 시간에 따라 드리프트하는 것이 관찰되어 교체한 것입니다. 1961년에 공장에서 매칭하여 설치한 Raytheon CK715 4개는 이제 특성이 서로 달라져서 제각각이 되었고, 상온에서도 매치가 안됩니다. 새로 설치한 쇼트키 다이오드 BAT46는 같은 조건에서 Vf도 훨씬 낮고 매칭도 잘되며 온도 특성도 서로 가까와서 온도 변화에도 조정점의 드리프트가 느껴지지 않습니다. 최소 50dB의 캐리어 억압이 측정되었고 더 이상 변동하지 않습니다.
[밴드별 총체적 조정 확인]
메뉴얼에는 나오지 않는 방법이지만, 각 밴드의 조정 상태를 총괄적으로 점검할 수 있는 방법이 있습니다. 여기에는 스팩트럼 아날라이저가 필수입니다. 자주 사용하진 않지만, 저에게도 고물 스팩트럼 아날라이저가 있습니다.
보통은 트래킹 제네레이터로 현재 보고 있는 주파수 범위를 스윕하여 신호를 넣게 되는데, 이 송신기에서는 5-6MHz의 VFO 신호를 만들어 VFO 대신 주입하고 송신하면서 밴드별 출력을 특성을 봅니다. 모든게 완벽하다면 완전히 평탄해야 합니다.
5-6MHz를빠르게 스윕할 발진기는 따로 없고... NanoVNA의 출력을 이용합니다. 신호 범위를 지정하면, 그 범위를 200등분하여 스윕합니다. 부족하나마 CRT의 잔상을 통해 특성을 확인할 수 있습니다. 사진은 14MHz대의 출력입니다. 밴드 내에서 약 1dB 정도의 차이가 완만히 나타납니다. 이 정도는 봐줄만 합니다. 28MHz는 2MHz의 대역이고, 이렇게 평탄하지 못합니다.
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이상으로 마칩니다. 6년간의 기다림이 있었고, 오작동 원인은 조금 허탈했고, 오디오 필터 개조는 성공적이었습니다. 올해 초에 결심한 것이 무산되어 다시 쳐박히지 않고 수리가 완료되어 다행입니다. 읽어주셔서 감사합니다.
