Damit man im 630m Band
mit seinem bescheidenen Draht in der zwangsverdichteten Siedlung auf die
hierzulande erlaubten 5W EIRP kommt, muss man gehörig Dampf machen.
Kaufen
kann man zurzeit nur einen “QRP-TX” für das 630m Band, den JUMA
TX-500 mit 60W. Das mag an einer 30m
hohen Vertikalantenne mit Dachkapatität ausreichen, aber nicht für den üblichen
Draht, den der OM für 160m benutzt und nun für 630m hinbiegt. Wer also über
einen solchen, auf Isolatoren stehenden Sendemasten mit einem grossen
Kapazitätshut (z.B. 40m Beam) und über ein gutes Radialnetz verfügt, braucht
hier nicht weiter zu lesen.
Für alle anderen
bleibt nur der Selbstbau. Ich habe bisher zwei 500W-Sender gebaut und mit
beiden sehr gute Erfahrungen gemacht. Meine abgewinkelte Inverted L in knapp
12m Höhe brachte bisher gute Signale in
G,GW,GI,EI,F,DL,SM,OH,YO,OM,OK,S57,PA,ON und selbstverständlich in HB.
Doch bevor wir nun zum
Kern des Pudels vordringen, zwei Warnungen:
Zum Nulltarif ist so
ein Teil nicht zu bauen. Ich habe die Materialkosten nie ausgerechnet, schätze
sie aber auf etwa Fr. 300.-
Man muss keinen
Spektrumanalyzer sein Eigen nennen, aber ein Oszilloskop ist ein Muss. Ebenso
entsprechende Löt- und Bastelerfahrung.
Dafür erhält man einen
Sender, der gut ein halbes Kilowatt in CW liefert, sauber und stabil arbeitet und
den man jederzeit selbst reparieren kann.
Gespeist wird der TX mit einem 48V Netzteil, das in der Lage ist, mindestens 20A zu liefern. Das
ebenfalls notwendige 12V (13.8) Netzteil ist ja praktisch in jedem Shack
bereits vorhanden. 48V Schalt-Netzteile kann man übrigens auf Ebay günstig erstehen. Aber zum Beispiel auch bei Mouser.com
Die
meisten Bauteile sind handelsüblich können leicht aufgetrieben werden. Ein Teil ist aber nicht so
einfach zu finden: Ein einpoliger Wellenschalter mit
mindestens 6 Positionen und einer Belastbarkeit von 20A für die PA. Wer sich
also entschliesst, einen solchen Sender zu bauen, sollte sich unverzüglich auf
die Suche begeben.
In den nächsten Teilen
werde ich die Schaltungen der einzelnen Module beschreiben.
Bild: Der Sender im
Rohbau.
Teil 2
Der VFO des 630m
Senders muss stabil und nach allen Regeln der HF-Kunst in ein geschirmtes
Weissblechgehäuse gebaut werden. Nur so wird er richtig stabil und läuft nicht
quer übers Band. Ein geschlossenes Gehäuse garantiert auch eine konstante
Temperatur nach einer gewissen Anlaufzeit. Die Speisung des VFO’s verbinden wir
deshalb ohne Umwege über einen Ein/Aus-Schalter direkt mit der 12V-Buchse. So
läuft er, sobald die 12V-Versorgung des Shacks eingeschaltet ist.
Er
ist übrigens vom Vackar-Typ,
eine Schaltung, die sehr stabil ist. Natürlich kann auch
irgendeine andere VFO-Schaltung verwendet werden. Ja, man kann auch ganz auf den
VFO verzichten und einfach in der E-Bucht ein solches Teil bestellen,
einen 5MHz DDS, wie ich es bei meinem zweiten Mittelwellensender eingebaut
habe. Das Teil benötigt eine 5V Speisung und ist empfindlich gegen
HF-Einstrahlung. Die Speiseleitung muss also gut abgeblockt und verdrosselt
werden und die HF-Leitung zum Treiber muss ein Koaxialkabel mit
Mantelwellensperre (für 470kHz!) sein (z.B. 6 Windungen durch einen N30
Ringkern).
Doch zurück zu unserem
Vackar-VFO. Der Trick bei diesem Teil ist, dass es nicht auf der Sendefrequenz
läuft, sondern auf der zehnfachen Frequenz. Also auf 4.72-4.79 MHz. Im
nachfolgenden Treiber wird dann die Frequenz herunter geteilt. Das hat zwei
Vorteile: erstens wird so die Sendefrequenz zehnmal stabiler als es der VFO
selbst ist, und zweitens stört der durchlaufende VFO den Empfang nicht.
Wenn man einen Drehko
mit Untersetzungsgetriebe verwendet und auch den Sender nicht FSK modulieren
will, kann man den Teil mit der Kapazitätsdiode weglassen, bis und mit 12pF
Trimmer.
Natürlich wird der VFO
zu Beginn nicht gerade den gewünschten Frequenzbereich überdecken und man muss
ihn entsprechend hintrimmen. Als „Messgerät“ dient dabei der Stationsempfänger.
Bitte den VFO nicht direkt in den Empfängereingang koppeln, das könnte den RX
killen.
Der gewiefte
Elektroniker wird natürlich feststellen, dass ein 50pF-Drehko zu gross ist um nur
gerade den Bereich 472 – 479 kHz abzudecken. Wem das nicht passt, findet
vielleicht einen kleineren (20pF) oder zwickt nach Bedarf ein paar Platten
raus.
Am Anschluss RIT/FSK
kann mit einem Potmeter (10k) eine Feinabstimmung vorgenommen werden. Mittelabgriff
auf den RIT/FSK-Anschluss, ein Ende auf Masse, das andere auf +12V. Mit dem
12pF Trimmer wird dann der Variationsbereich der Feinabstimmung eingestellt.
Teil 3
Auch für den
Teiler/Treiber werden nur handelsübliche Bauelemente verwendet. Für eine
einzelne Schaltung lohnt es sich nicht, eine Leiterplatte zu ätzen, man baut
die Schaltung mit einem Schuss Fantasie auf eine Lochrasterplatte wie im
folgenden Bild:
Die 4011, 4013 und 4017 sind
CMOS-IC’s. Besondere Anspüche werden keine gestellt. Variante und Hersteller
spielen keine Rolle. Der TC4426,
ein Treiber-IC ist etwas schwieriger zu finden. In eine erste Schemaversion hat
sich übrigens ein Fehler eingeschlichten, den ich jetzt korrigiert habe: es
handelt sich also nicht um einen TCA4426, sondern um einen TC4426. Die genaue
Bezeichnung lautet TC4426CPA. Man findet das Teil auch unter verschiedenen
Zusatzbezeichnungen auf Ebay.
Nun
zur Schaltung: Zuerst wird die Frequenz des VFO’s mit einem NOR-Tor
“digitalisiert”, dann im Dekadenzähler 4017 durch fünf geteilt. Der 4017 ist
ein D-Flip-Flop und teilt die Frequenz nochmlas durch zwei und steuert den
TC4426 an. Durch die Eingänge 4/6 kann er so blockiert werden, dass alle
Ausgänge auf Null schalten. Der 4426 sperrt dann die beiden PA Transistoren
gleichzeitig. Das geschieht dann, wenn die PA augrund einer Fehlanpassung
zuviel Strom zieht. Dazu wird der Spannungsabfall an einem Widerstand in der Speiseleitung
via S1/S2 gemessen. Bei etwa >0.6V schaltet schaltet der BD140 links
im Bild und setzt den RS-Flip-Flop bestehend
aus zwei Nand-Toren auf Null.
Mit einer Reset-Taste
kann der Flip-Flop wieder zurückgesetzt werden, wenn die Störung beseitig
wurde. Dies ist die einzige Schutzschaltung, über die dieser Sender verfügt.
Auf einen SWR-Schutz wurde verzichtet. Doch dazu mehr bei der Beschreibung der
PA.
Am
Ausgang “Alarm” wird eine 12V-LED-Anzeige oder
eine LED mit Vorschaltwiderstand (1k) angeschlossen. Sie leuchtet im
Alarmzustand. Auch beim Ausgang “Key LED” kann eine solche Leuchte
angeschlossen werden. Sie leuchtet, wenn die Morsetaste gedrückt ist, die an
“Key” angeschlossen wird.
Die Abblockkondensatoren
47nF müssen so nahe bei den IC’s angebracht werden wie möglich (einer pro IC).
Vorsicht ist die Mutter der Porzellankiste, auch wenn es sich hier nur um
Mittelwelle handelt.
Die
Zenerdiode muss übrigens nicht so ein Riesending sein, wie im Bild. Ich habe
sie nur genommen, weil sie in der Bastelkiste lag und mich so traurig
anguckte :-)
Noch eine Bemerkung
zur Sende-Empfangsumschaltung: Diese geschieht manuell über einen Kippschalter
und ist denkbar einfach. Dieser S/E-Schalter schaltet im Sendefall +12V auf das
Antennenrelais und gleichzeitig auf die Speisung der Teiler/Treiber-Platine.
Die 48V der PA werden nicht geschaltet und verbleiben dauernd auf der PA.
Teil 4
Die
Endstufe arbeitet im Schaltbetrieb. Das heisst, die Transistoren werden
wechselseitig immer voll durchgeschaltet und gesperrt. Der Wirkungsgrad der PA
ist deshalb sehr hoch und liegt über 90%. Deshalb wird nur ein kleines
Kühlblech benötigt. Auf einen Lüfter kann man ganz verzichten.
Überdimensionieren ist aber für den Selbstbauer keine schlechte Tugend – im
Gegensatz zum Profi. Der platziert gerne seine heissen Widerstände neben den
Elkos, damit die Geräte auch mal kaputt gehen ;-)
Das Ampere-Meter ist
ein wichtiges Instrument und darf nicht weggelassen werden. Der Strom, den die
PA zieht, ändert sich in Abhängigkeit der Last. Wird das SWR schlechter, steigt
der Strom. Daher auch die Überstromsicherung. Bei gewissen Lastimpedanzen
fangen die Transistoren übrigens an zu singen, ein sicheres Zeichen, dass sie
einem nächstens um die Ohren fliegen. Sofort abschalten und Antenne
nachstimmen, lautet dann die Devise.
Ansonsten
sind die IRFP250 robuste
Gesellen und ich musste noch keine ersetzen. Ehrlich gesagt, habe ich mit dem
halben Kilowatt etwas tief gestapelt. Die PA kann auch ein ganzes Kilowatt
liefern, wenn es sein muss. Die Leistung wird über den Ausgangstransformator
geregelt. Je grösser die Windungszahl auf der Sekundärseite, desto höher die
entnommene Leistung. Möglichst viele Abgriffe in möglichst vielen Stufen sind
wünschenswert. So kann man die PA etwas zurücknehmen, wenn das SWR etwas
schlechter wird und der Strom steigt, weil sich die Antenne wegen des Wetters
verstimmt hat, oder man kann auf eine kleine Stufe schalten (10 bis 20W) um
ohne Gefahr das Variometer abzustimmen.
Der
Ausgangstrafo wird auf einen N30 Ringkern R58 von EPCOS gewickelt. Die Primärwicklung wird bifilar
aufgebracht. Am besten mit einem zweiadrigen Netzkabel. Das heisst: sechs
Windungen mit dem Netzkabel schön über den Ringkern verteilen. Dann das Ende
des einen Leiters mit dem Anfang des anderen verbinden. Das ist der
Mittelabgriff, der auf die 15uH Drossel führt. Diese 15uH sind übrigens kein
Druckfehler. Das ist aber kein Drösselchen, denn da fliessen gegen 20A. Bei
diesem Strom ist dann aber fertig lustig, dafür sorgen die vier 0.1 Ohm Widerstände die parallel geschaltet den Stromsensor für die
Überstromabschaltung bilden. Bitte dicke Brummer einsetzen, wenn der OM nicht
mit Rauchzeichen funken möchte. Aber das brauche ich dem gewieften Konstrukteur
ja nicht zu sagen :-)
Der 2.2uF Kondensator
muss ebenfalls ein richtiger Brocken sein. Ein grosser Kunststoffwickel mit
>400VDC. Die beiden 500pF sollten auch 200V ertragen können. Ich habe ein
Paar gute alte Glimmerkondensatoren aus der Bastelkiste gefischt.
Über
den Drehschalter haben wir uns ja schon unterhalten. Es muss kein HF-Typ sein.
Aber OM bedenke, dass da ziemlich Mittelwelle fliesst :-) und Spitzenspannungen von 500V anliegen und Ströme
von einigen Ampere fliessen können.
Die Verdrahtung der PA
ist aber unkritisch.
Teil 5
Unser Sender ist fast fertig.
Es fehlen nur noch das Tiefpassfilter und der nachfolgende SWR-Detektor.
Inzwischen habe ich
meinen zweiten Mittelwellensender auf Ricardo verkauft. Das Interesse war
gering, der erzielte Preis liegt unter den Materialkosten. 630m wird wohl ein
Exklusivband für die wenigen Funkamateure bleiben, die noch selber bauen und
experimentieren. Einige Early Birds sind schon wieder verschwunden, andere
haben angekündigt, ihre Station wieder abzubauen. Es ist wie immer: nur ein
gewisser Bodensatz wird zurückbleiben. Die Karawane zieht weiter und die Masse
geht auf 80m, 20m und den Relais zur Tagesordnung über.
Doch jetzt zum
Tiefpassfilter: Eine geschaltete Endstufe wäre ohne dieses Teil eine
Oberwellenschleuder par excellence. Obschon die resonante Mittelwellen-Antenne
bereits eine starke Filterwirkung hat. Die Bandbreite derselben beträgt im
Normalfall ja nur wenige Kilohertz und überdeckt nicht einmal das ganze Band.
Die
AMIDON T200A-2 sind T200 Ringkerne mit doppelter Dicke. Man bekommt sie zum
Beispiel hier.
Bewickelt werden sie mit isoliertem Schaltdraht oder Kupferlackdraht mit
>1mm. Die Windungen werden über den ganzen Ringkern verteilt. Nur so erzielt
man die angegebenen Werte. Je mehr die Windungen auf einem Ringkern
zusammengeschoben werden, desto grösser wird nämlich die Induktivität. Ein
beliebter Abgleich-Trick für die, die über ein LC-Messgerät verfügen.
Heutzutage für den geneigten Bastler kein Luxus mehr. Ich benutzedieses hier und
bin damit sehr zufrieden. Sogar die Kapazität meiner Antenne kann ich damit
messen :-)
Die
Kondensatoren für das Filter müssen unter Umständen zusammengesetzt werden, um
die genauen Kapazitätswerte zu erhalten. Damit das Filter auch richtig
funktioniert, sind hier engere Toleranzen (<5%) einzuhalten als zum Beispiel
bei Abblockkondensatoren (20%). Folienkondensatoren sind im Filter fehl am
Platz. Die Verluste sind bei diesen Frequenzen schon zu hoch. Es kommen nur HF-Kondensatoren in Glimmer oder Keramik in Frage
mit einer Spannungsfestigkeit von >1000VDC. Zum Beispiel aus dieser Reihe.
Auch hier erweist sich ein LC-Messgerät als ausserordentlich hilfreich. Ich
habe glücklicherweise in der Bastelkiste einige der alten braunenGlimmerkondensatoren gefunden, wie sie früher in den USA gefertigt
wurden.
Teil 6
Vermutlich habe ich
auf 472 kHz einige Erstverbindungen getätigt und wie ich auf der USKA-Homepage
gesehen habe, wird auch eine Erstverbindungsliste geführt. Ich halte nichts
davon. Damit blockiert ein Einzelner den sportlichen Wettbewerb bis in alle
Ewigkeit, nur weil er es als Erster geschafft hat, mit England auf 472 kHz zu
funken. Genauso wie bei der Honor Roll auf KW: auch dort blockieren die mit
einer frühen Geburt Gesegneten, Generationen von jungen Funkamateuren.
Zumindest für LW und
MW wäre eine Art Länderliste m.E. gescheiter. Und ein besonderer Anreiz wäre
natürlich für viele ein Diplom. Zum Beispiel für 10, 15, 20 und 25 Länder auf
Mittelwelle.
Doch nun zum letzten
Teil des 630m Senders:
Die meisten
Stehwellenmessbrücken für KW funktionieren auch noch auf 472 kHz. Es ist also
nicht unbedingt notwendig, eine SWR-Schaltung in den Sender einzubauen.
Allerdings zeigen die KW-Messbrücken für Mittelwelle in der Regel falsche
Werte: zu wenig Vorwärtsleistung und manchmal sogar einen falschen Rücklauf.
Was aber perfekt
funktioniert, ist natürlich der Dummy Load. Leider fehlt dieser heutzutage oft
im Shack oder verträgt keine 5ooW. Wenn wir unseren Sender testen wollen,
brauchen wir aber unbedingt so ein Teil. Auch um die Leistung zu messen. Zu
diesem Zweck schauen wir uns den Sinus am Dummy Load (50Ω) mit dem Oszilloskop
an und lesen den Wert von Spitze zu Spitze ab. Mit Ueff=Uss/2√2 erhalten wir
den Effektivwert und mit P=U²/R die Leistung. Aber Vorsicht! Bei 500W
haben wir bereits 450 Uss an der Sonde des Oszilloskops und der Sender kann
problemlos noch mehr leisten. Also bitte im Handbuch nachlesen, ob die Sonde,
bzw. das Oszilloskop so viel verträgt.
Man kann natürlich
auch zwei Instrumente einbauen, dann hat man die vor- und die zurücklaufende
Leistung immer im Blick und kann sich die Umschaltung sparen.
Eine Windung bedeutet
übrigens, dass der Draht einfach im gestreckten Galopp durch den Kern geführt
wird. Also nix aufwickeln, einfach nur hindurch. Als Dioden kann man alles
verwenden, was irgendwie nach einer Diode aussieht.
Hier die Bilder des ersten Prototyps mit VFO:
Und hier mein Prototyp Nummer 2 in Steampunk-Bauweise und mit DDS. Er liefert klaglos 800W und hat sich bisher bestens bewährt:
Viel Spass beim Bauen
und ausprobieren.
