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Ein Fuchs für das 2 Meter Band

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Eines vorweg: Dies ist keine Bauanleitung für einen 2m Fuchs. Dazu müssten erst die eingegangenen Kompromisse überarbeitet werden. Aber vielleicht findet sich hier die eine oder andere Idee für eigene Projekte. Den endgültigen Anstoß zum Bau des Senders gaben einige auf dem Flohmarkt günstig erstandene 10W Endstufen und genügend vorhandene Profilgehäuse. Damit war leider auch der verfügbare Platz für die restlichen Baugruppen vorgegeben. In der verbleibenden Enge mußte noch ein Tiefpaßfilter, die Zeitsteuerung und Frequenzeinstellung, die Frequenzaufbereitung plus Treiberstufe und ein DC-DC Wandler von 12V nach 24V untergebracht werden. Weil die gemultiplexte LED-Anzeige die gesamte Stromversorgung verseuchte, mußte auch noch ein LC-Filter eingefügt werden. Auch ein Verpolschutz fand noch Platz und weil der Sender bei längerem Betrieb doch recht warm wurde, kam auch noch ein Lüfter hinzu.Der Sender ist also reichlich aus dem Bauch konstruiert, letztlich ist es aber doch gelungen, ihn für die Mobilfuchsjagd einsatzklar zu bekommen. Die einzelnen Baugruppen im Zusammenhang zeigt das Verbindungsschaltbild.

Das Ganze noch einmal von unten. Dort sind der 5V Stabilisator und der Verpolschutz untergebracht.

 

Baugruppen

Elektrische Eigenschaften

  • Frequenzbereich: 144,0000 .. 145,9875 MHz
  • Frequenzraster: 12,5 kHz
  • Frequenzdrift: +/- 500 Hz
  • Ausgangsleistung: 10 W an 50 Ohm
  • Modulation: CW Kennung, FM 4kHz Hub
  • Betriebsspannung: 12 V
  • Stromaufnahme: 0,4 A (Standby) / 2,3 A (beim Senden)

Sonstige Merkmale

  • Echtzeituhr, 7Tage Gangreserve
  • 3 Sendezeiten programmierbar
  • Freie Frequenzwahl im Raster
  • Fuchs Nr. wählbar (0..F)
  • Testbetrieb
  • CW Kennung

Verbindungsschaltbild

5V-Stabilisator

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Für die digitale Abteilung werden 5V Versorgungsspannung benötigt, die mit einem 7805 aus der 12V Versorgung gewonnen werden. Die LED-Anzeige verursacht steile Strompulse, die sich auch auf das 12V-Netz auswirken und Stör-FM im Sender verursachen. Um die Strompulse zu dämpfen, ist in die Versorgungsleitung zum Digitalteil ein LC-Glied eingefügt. Parallel zum Kondensator C3 befindet sich auf dem Digitalteil noch ein 470 µF Kondensator.

Zeitsteuerung und Frequenzwahl

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Die Steuerung des Senders übernimmt ein PIC16F84, für die Uhrzeit sorgt ein RTC4553. Eine serielle Schnittstelle war geplant, leider war im PIC nicht mehr genug Speicher frei um sie zu realisieren. Bedient wird die Steuerung über vier Drucktasten und sechs 7-Segment LED's. Die LED's werden im Multiplexverfahren angesteuert. Das spart Leitungen und Halbleiter, macht aber durch die impulsförmige Stromaufnahme Störungen auf den Versorgungsleitungen. Vielleicht sollte man bei der nächsten derartigen Anzeige die Schaltflanken nicht so steil machen. Die Stromversorgung des Uhren-IC's ist mit einem 0,1F Kondensator gepuffert Damit konnte die Uhrzeit schon mehr als eine Woche am Leben gehalten werden. Es ist schon erstaunlich, mit wie wenig Strom heute eine Uhr auskommt. Eine Funktionsbeschreibung des Controllers findet sich im Quelltext.

Schaltbilder

Frequenzaubereitung und PA-Treiber

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Um den Sender im gesamten 2m Band einsetzen zu können, ist die Frequenzaufbereitung um eine PLL herum aufgebaut. Zuerst wurde ein PLL-IC gesucht, das wenig äußere Beschaltung braucht und das sich auch leicht beschaffen ließ. So wurde ein MB15E03LPV gewählt. Es verarbeitet VCO Frequenzen von 100-1200Mhz, enthält Referenzoszillator und alle nötigen Teiler. Das IC ist für 3V Versorgung ausgelegt, was für diesen Einsatz der einzige Nachteil ist. Aber es gibt ja Zenerdioden. Dafür konnte es sofort bestellt werden. Um den VCO FM modulieren zu können, wurde das Schleifenfilter der PLL für eine Bandbreite von ca. 75Hz ausgelegt. Für den Referenzoszillator waren noch 8Mhz Quarze mit unbekannter Spezifikation vorhanden. Der Referenzoszillator wurde in der Standardbeschaltung aufgebaut. Im Nachhinein war dies keine gute Entscheidung, da hieraus eine Temperaturdrift von etwa 1kHz in einem Bereich von 15..40 °C auf der Endfrequenz resultierte.

Die Versorgungsspannung für PLL, VCO und Vortreiberstufen wird aus der 12V Versorgung mit einem µA723 gewonnen Sie beträgt 7V. Die Versorgung für VCO und Treiber ist mit T1 und T2 schaltbar. Durch eine positive Spannung an R1 wird der Sender eingeschaltet. An den VCO schließen sich zwei Verstärker an. Über die Stufe mit T7 wird die VCO Frequenz zum PLL-IC zurückgeführt, die Stufen T3, T4, T5 heben die Ausgangsleistung bis auf 0,4W an. Das RC Glied R21, C29 mußte nachträglich eingefügt werden, weil Störspannungen auf der 12V Versorgung, verursacht durch die Controllerplatine, Rückwirkungen bis auf den VCO ergaben. Dies hatte Stör-FM von bis zu 3kHz Hub zur Folge. Das RC-Glied brachte fast völlige Abhilfe.

Schaltbilder Frequenzaufbereitung und PA-Treiber

Tiefpassfilter

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Das Tiefpaßfilter ist als Elliptic-Paß ausgeführt. Die Grenzfrequenz liegt bei 163Mhz, Dämpfungspole bei 290Mhz und 435Mhz. Die Dämpfung im Sperrbereich ist bis ungefähr 600Mhz größer 45dB. Oberhalb dieser Frequenz machen sich durch den platzmäßig bedingten ungünstigen Einbauort der BNC-Buchse Dämpfungseinbrüche bemerkbar. Auch das Dielektrikum der Leiterplattenkondensatoren (FR4 0,5mm), die auch gleichzeitig die Trennwände des Schirmgehäuses bilden, ist spätestens hier nicht mehr optimal. Allerdings sind die durch die PA produzierten Oberwellen hier nicht mehr so stark, so daß die volle Dämpfung kaum benötigt wird.

Schaltbild des Tiefpassfilters

DC/DC-Wandler

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Der DC/DC Wandler stellt die 24 V Versorgung für die Flohmarkt-PA zur Verfügung. Das Steuer-IC ist ein MAX668, ein BUK573 dient als Leistungsschalter. Der Stromfühlwiderstand R2 wurde aus zufällig vorhandenem Manganindraht gefertigt. Um die Restwelligkeit klein zu halten, ist in die Ein- und Ausgangsleitungen noch je ein LC-Filter eingefügt. Der Wandler liefert bis zu 30W Ausgangsleistung bei einem Wirkungsgrad > 90 %. Die Schaltfrequenz liegt bei 100kHz. Als Elkos dürfen nur Typen mit möglichst kleinen Verlustimpedanzen verwendet werden. Weitere Informationen liefert das Schaltbild.

Schaltbild des DC/DC Wandlers

Verpolschutz

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Da es beim geplanten mobilen Einsatz des Senders schon einmal vorkommen kann, daß die Spannungsquelle verkehrtherum mit dem Sender verbunden wird, ist ein Verpolschutz eingebaut. Eine Diode entscheidet über die richtige Polarität. Wenn alles stimmt, zieht ein Relais an und schaltet die Spannung zweipolig durch. Andernfalls ist beim Relais Schluß.

Schaltbild des Verpolschutzes


Umbau des SKYPER Pagers auf 439,9875 MHz

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Bevor Handys aufkamen, wurden Informations- und Personenrufdienste über Pager abgewickelt. Inzwischen sind diese Funktionen in jedes Handy eingebaut. So liegen jetzt wahrscheinlich viele Pager ungenutzt in der Schublade. Dieser Umstand, sowie die Nähe der Übertragungsfrequenz zum 70 cm Amateurfunkband und dass kein "Umbaukochrezept" greifbar war, regten dazu an, einmal zu schauen ob der Umbau eines SKYPER-Pagers gelingt.

Ein Blick auf das Schaltbild vor dem Umbau und nach dem Umbau verrät, daß es nicht gar zu schlimm werden kann.

Die wichtigsten Änderungen betreffen den Schwingquarz des 1.LO und das SAW-Filter hinter der ersten HF Verstärkerstufe. Da sich ein passendes SAW-Filter kaum beschaffen lassen wird, wurde es durch einen Serienschwingkreis ersetzt. Dann muß noch die Oszillatorschaltung an die neue Frequenz angepaßt werden. Die Spezifikation des Schwingquarzes ist mir unbekannt, allerdings konnte DB6KH passende Quarze zur Verfügung stellen.

Mit dem Serienschwingkreis CT4 L9 gelingt die Anpassung vom Ausgangskreis des HF Verstärkers zum Eingang des 1. Mischers. Außerdem bleibt wenigstens ein Teil der Selektivität des HF Verstärkers erhalten. Wegen der jetzt um ca. 26 MHz tieferen Arbeitsfrequenz des HF Verstärkers muß dessen Ausgangskreis ebenfalls angepaßt werden. Hierzu genügt eine zusätzliche Kapazität parallel zu L1 C10. Weil in der Bastelkiste nur Trimmer 1..6 pF vorhanden waren, wurde noch C16 hinzugefügt, um mit CT3 auf die neue Frequenz abstimmen zu können. Der Abstimmbereich des Antennenkreises ist groß genug. Glücklicherweise ist der 1.LO sehr gutmütig. Der Emitterkreis des ersten Transistors braucht nicht geändert zu werden. Nur CT2 muß auf die neue Quarzfrequenz abgeglichen werden. Im Kollektorkreis wird die 2.Harmonische ausgefiltert. Dazu wird parallel zu L6 und C4 noch C14 hinzugefügt. Zusammen mit der Belastung durch die folgende Verdopplerstufe ist der Kollektorkreis des ersten Transistors bei ca. 139,5 MHz in Resonanz.

Zum Abgleich benötigt man einen Meßsender, der ein 439,9875 Mhz Träger, der mit 600 Hz bei 4 kHz Hub moduliert ist, zur Verfügung stellt. Dann noch ein Oszilloskop, um den Signalpegel am Ausgang des ZF- und Demodulator IC's zu beobachten. Der Oszillatorpegel läßt sich mit einem Empfänger oder Spektrumanalysator überprüfen, der 418,5875 Mhz verarbeiten kann.

Das Trägersignal wird auf eine kleine zwangsangepaßte 50 Ohm Koppelschleife gegeben, die man in die Nähe der Rahmenantenne bringt. Bei einem anfangs recht hohen Signalpegel, etwa -20 dBm, sollte an Pin 12 des IC's 31144 ein konstanter Pegel zu messen sein. Ohne Empfangssignal ist hier eine getaktete Spannung zu sehen. Bleibt die Spannung trotz Empfangssignal getaktet, ist entweder der Trägerpegel zu niedrig, oder der Oszillator schwingt nicht. Ist ein konstanter Pegel zu sehen, wird dieser mit CT1, CT3 und CT4 auf Maximum abgeglichen. Dabei CT3 und CT4 wechselseitig abgleichen. Geht der Pegel dabei in die Begrenzung, so ist der Ausgangspegel des Meßsenders zurückzunehmen. Ist die maximale Empfindlichkeit des Empfängers gefunden, kann die Oszillatorfrequenz abgestimmt werden. Hierzu mit CT2 die Oszillatorfrequenz auf minimale Welligkeit des Pin 12 - Pegels abgleichen. Hat man die richtige Frequenz gefunden, verschwindet die Welligkeit völlig. Läßt sich dies mit CT2 nicht erreichen, kann der Abstimmbereich durch einige pF parallel zu CT2 an die neue Frequenz angepaßt werden. Nun kann noch mit einem Meßempfänger oder einem Spektrumanalysator, mit einer kleinen Koppelschleife als Antenne, der Oszillatorpegel auf Maximum gebracht werden. Dazu bringt man die Koppelschleife in die Nähe der Vervielfacherstufe und beobachtet den Pegel des 418,5875 Mhz Signals. Durch Variieren der Zusatzkapazität parallel zum Ausgangsschwingkreis des Oszillatortransistors läßt sich dieses Signal maximieren. Zuletzt nocheinmal Oszillatorfrequenz und HF - Verstärker nachstimmen --> fertig.

Viel Erfolg beim Umbauen wünscht df6oj!

Fragen zu diesem Projekt bitte an Reinhard Walleneit, DF6OJ

Schaltbild des Skypers vor dem Umbau

Schaltbild des Skypers nach dem Umbau