Ich beschreibe hier mal mein 80m SSB-Transceiver Projekt. Am Anfang wollte ich eigentlich nur ein paar Experimente zum Thema SSB machen. Unter anderem war ich neugierig, wie sich Sprache im falschen Seitenband demoduliert anhört. Zu dem Zeitpunkt hatte ich noch gar kein Amateurfunkzeugnis. Das habe ich erst gemacht, als ich auf die Idee kam, einen kompletten SSB-Transceiver zu bauen. Schließlich wollte ich den dann auch legal ausprobieren können.
Es war nie mein Ziel, möglichst schnell, möglichst billig oder möglichst einfach einen Transceiver zu bauen. Es sollte auch kein High-End-Gerät werden. Das selbst konstruieren und das selbst bauen stand im Vordergrund. Vieles ist ungewöhnlich, vielleicht auch umständlich und ungünstig gelöst. Das liegt daran, das ich in den meisten Fällen einfach Lust hatte eine Sache auf eine bestimmte Art zu tun. Zum Beispiel die DDS aus Standardschaltkreisen aufbauen, obwohl es ja extra Schaltkreise für so etwas gibt.
Zunächst einmal die Festlegungen, die ich zu dem Zeitpunkt machte, als feststand, dass es mal ein SSB-Transceiver werden soll:
- Modularer Aufbau. Immer nur eine Baugruppe auf eine Leiterplatte. Zum Beispiel 1 Ringmischer, 1 Oszillator, 1 Filter. So fällt es leicht, mal etwas anderes auszuprobieren, oder zu ersetzen.
- Stromversorgung 12 Volt aus Netzteil oder Akku. Mit Ausnahme der PA werden auf den einzelnen Modulen mit Hilfe von Festspannungsreglern die benötigten Spannungen erzeugt, meist 9 Volt oder bei Digitalschaltungen 5 Volt.
- Mechanik: Alle Leiterplatten kommen in ein Systemgehäuse, das eigentlich für die Aufnahme von Leiterplatten im Format 160 x 100 mm bestimmt ist. Alle Leiterplatten werden deshalb 100 mm hoch und so breit wie nötig. Meist passen so 3 oder 4 Leiterplatten in einen Slot. Nur die DDS benötigt eine ganzen Slot für sich allein. In allen 4 Ecken in jeweils 5 mm Abstand zu den Kanten ein Loch Durchmesser 3mm. Bei HF führenden Leiterplatten sind diese Löcher mit Masse verbunden um eine großflächige Masseverbindung der Baugruppen untereinander zu erreichen.
- Stromversorgung über Schraubklemmen, Signalleitungen werden, um Kontaktprobleme zu umgehen, gelötet. Dabei werden Lötösen verwendet um bei mehrmaligem an- und ablöten die Leiterplatten zu schonen.
Sendezweig:
Das Signal vom Mikrophon durchläuft als erstes die Baugruppe Kompressor. Die Schaltung hierfür stammt von
http://herwig.mobimail.de/afu.htm. Erste Sendeversuche und auch das erste QSO wurden noch ohne Kompressor durchgeführt. Es erwies sich aber als schwierig, nur durch Beobachtung einer Aussteuerungsanzeige einerseits die PA nicht zu übersteuern, andererseits nicht zu viel Leistung zu verschenken. Dieser Kompressor begrenzt das Signal zuverlässig, bei einem zu großen Eingangssignal wird das Signal aber verzerrt. Bei einem Abstand zum Mikrophon von etwa 15 cm und normaler Sprachlautstärke ist genügend Spielraum nach oben und unten für ein sauberes und konstantes Ausgangssignal.
Als Nächstes durchläuft das Signal es den NF-Verstärker. Hier ist auch ein 1-Ton- und 2-Tongenerator eingebaut, der etwa den gleichen Pegel liefert, wie das NF-Signal nach dem Kompressor. Extrem praktisch für Test- und Versuchszwecke und zum Abstimmen der Antenne.
Weiter folgt ein Filter, das den NF-Frequenzgang steilflankig auf maximal 3 kHz beschränkt, die Anregung hierfür stammt aus "Elektronisches Jahrbuch für den Funkamateur 1984".
Danach wird das Signal in einem Diodenringmischer mit einer Frequenz von 18 kHz gemischt. (18 kHz für das LSB, für das USB kann auf 15 kHz umgeschaltet Werden) Die Wahl fiel auf eine derart niedrige Frequenz, da es einfacher erschien, ein LC-Filter von ca. 2 KHz Bandbreite im Bereicht von 15 - 18 kHz zu realisieren als beispielsweise im Bereicht um die 455 kHz. Und ein LC-Filter sollte es werden, ich wollte mal probieren, was da so möglicht ist.
Das 18 kHz-Signal (bzw. 15 kHz) wird durch Teilung der Frequenz eines 18 MHz-Quarz gewonnen. Das dabei ein Rechtecksignal entsteht, ist nicht weiter schlimm, da die Dioden des Ringmischers im Schaltbetrieb arbeiten und ein Sinussignal auch deformiert würde.
Mit einem 4-kreisigen Bandfilter wird das untere Seitenband herausgefiltert. Die Unterdrückung des anderen Seitenbandes beträgt im Moment etwas mehr als 20 dB und ist damit noch ungenügend. Das ist also eine der nächsten Baustellen.
In einem weiteren Diodenringmischer wird das Signal mit 437 kHz zu 455 kHz gemischt.
Die 437 kHz wurden Anfangs mit einem LC-Oszillator erzeugt. Die Frequenzstabilität liess aber zu wünschen übrig, auch nach einer Einlaufzeit schwankte die Frequenz noch in einem Bereich von +/- 300 Hz. Deshalb wurde ein neuer LC-Oszillator mit einer elektronischen Stabilisierung durch eine Kapazitätsdiode aufgebaut. Ein PIC-Prozessor misst die Frequenz und regelt sie über die Kapazitätsdiode nach. Die Frequenz kann über ein Poti um +/- 500 Hz verstellt werden. Eine einmal eingestellte Frequenz schwankt um +/- 1 Hz. Mit dem Poti lässt sich die Mittenfrequenz auf +/- 10 Hz treffen, das erwies sich im praktischen Betrieb als völlig ausreichend.
Das 455 kHz-Signal wird nochmals gefiltert und in einem 3. Diodenringmischer zum endgültigen Sendesignal von 3,5 bis 3,8 MHz hochgemischt.
Das hierfür notwendige Signal von 3,045 bis 3,345 MHz stammt aus der schon oben erwähnten, aus Standardschaltkreisen aufgebauten, DDS. Die Steuerung übernimmt auch hier ein PIC-Prozessor. Die Frequenzeinstellung erfolgt verschleißarm mit Hilfe eines von zwei Gabelkopplern abgetasteten Zahnrades in 1 kHz Schritten und ist so wesentlich angenehmer und schneller als über Hoch/Runter-Tasten. Mit Hilfe der +/- 500 Hz Verstellung des ZF-Oszillators ist somit jede Frequenz zwischen 3,5 und 3,8 MHz einstellbar. Die Frequenzanzeige erfolgt mittels einer 4-Stelligen Leuchtanzeige.
Für erste Sendeversuche wurde eine 1 Watt "PA" aufgebaut. Meine Überlegung war: wenn man mit 100 Watt um die halbe Welt kommt, sollte man mit 1 Watt wenigstens in Deutschland in der näheren Umgebung zu hören sein.
Mit meinem Labor-Signalgenerator, einem Bandfilter von 3,5 bis 3,8 MHz, einem Diodenringmischer (die beiden letzteren zwecks universeller Verwendung in jeweils einem kleinen Gehäuse aus Leiterplattenmaterial mit BNC-Anschlüssen) und einem NF-Verstärker wurde ein Direktmischempfänger improvisiert. Als Antenne diente ein in meinem Arbeitszimmer an der Heizung angeschlossener und durch die Fensterritze durchgeführter und zu einem 15 Meter entfernten Mast weitergeführter Draht, der nach geringfügigen Längenkorrekturen auf 3,7 MHz in Resonanz war.
Der Empfang war zufriedenstellend, ich hörte Stationen aus Deutschland und den Nachbarländern. Das Ergebniss beim Senden war ernüchternd: ich wurde nicht einmal in 50 km Entfernung gehört. Auch eine Antenne auf dem Dachboden und ein Anpassgerät brachten keinen Erfolg.
Abhilfe sollte eine 5 Watt PA bringen, der Einfachheit halber als Bausatz aus dem Funkamateur Online-Shop, eingebaut, in einem eigenen Gehäuse mit eigener Stromversorgung.
Dies brachte einen ersten Erfolg: An einem 2 x 20 Meter-Dipol, oben auf der Höhe auf dem Schlachtfeld der Schlacht bei Jena und Auerstedt aufgespannt, hatte ich ein erstes QSO über 300 km Entfernung.
Empfangszweig:
Der improvisierte Empfänger war zwar empfindlich, aber von Zeit zu Zeit schlugen starke Rundfunkstationen durch, die dann auf dem gesamten Band zu hören waren.
Um das in Zukunft auszuschließen, besteht der Empfängereingang aus 2 je 2-kreisigen Bandfiltern, zum Ausgleich der Verluste der Filter dient eine Transistorverstärkerstufe zwischen den Filtern.
Durch Mischen mit dem Signal aus der DDS wird die Zwischenfrequenz von 455 kHz erzeugt.
Im zweistufigen ZF-Verstärker wird das Signal wie üblich gefiltert und verstärkt, die Verstärkung ist über die Basisvorspannung der Transistoren einen weiten Bereich von Hand regelbar, damit erfolgt gleichzeitig die Lautstärkeregelung.
Durch weiteres Mischen mit dem 437 kHz Signal wird das 18 kHz-Signal erzeugt, welches anschließend einen weiteren Filter 15 - 18 kHz durchläuft.
Nach einer letzten Mischung mit 18 kHz steht das NF-Signal, lediglich durch einen parallel geschalteten Kondensator von höherfrequenten Anteilen befreit, am Kopfhörerausgang zur Verfügung.
Wenn es keine Fehlmessung war, liegt die Eingangsempfindlichkeit bei etwa 0,5 µV bei einem Signal-Rauschabstand von 10 dB. Der Störpegel liegt stets höher. Durchschläge von Rundfunksendern traten nicht mehr auf. Empfang von europäischen Stationen ist kein Problem (Finnland, Slowenien, Italien und viele, viele Russen).
Da ich mit 5 Watt fast nie gehört wurde, habe ich noch eine 50 Watt PA aufgebaut, mangels Erfahrung mit solchen HF-Leistungen ebenfalls als Bausatz aus dem Funamateur Online-Shop.
Um den Kabelsalat in Grenzen zu halten, wurde die 1 Watt Endstufe aus dem Transeiver entfernt (die Leistung war für die Ansteuerung der 5 Watt Endstufe eh viel zu hoch, aber für die 50 Watt Endstufe zu niedrig) und dafür die 5 Watt Endstufe eingebaut. Dies hatte zur Folge, dass alle anderen am Senden beteiligten Baugruppen, wegen den nun stärkeren HF-Einstreuungen, in Weißblechgehäusen verschwinden mussten, sofern sie es nicht ohnehin schon waren.
Bei Portabelbetrieb oben auf der Höhe mit meinem 2 * 20 Meter Dipol werde ich nun von Stationen in Deutschland relativ zuverlässig gehört.
Der Transeiver ist jetzt also praxistauglich, wie Eingangs angesprochen sind aber noch Verbesserungen möglich und
geplant. In näherer Zukunft sind das die Verbesserung der Seitenbandunterdrückung und der Austausch der 5 Watt Endstufe durch einen Eigenbau zur Senkung der Ruhestromaufnahme (und weil ich Lust bekommen habe, mal eine selbst entworfene Endstufe aufzubauen).
Bernd
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