Worum geht es überhaupt?
Nachfolgend findet Ihr die Ursprungsidee eines japanischen Funkfreundes, JA2NKD:
Hier geht es zu seinem Blog, die meisten werden wohl einen Übersetzer einschalten müssen.
Und nachfolgend das passende Video dazu:
Teil 1: Idee und Übersicht
Im Sommer 2017 wurden wir auf dieses Projekt durch befreundete Funkamateure aufmerksam.
Nach Durchsicht des Projektes war für uns schnell klar, dass wir den kompletten Antennenanalysator in seine einzelnen Funktionsbausteine zerlegen werden.
Geplant ist, die Funktion jedes Bausteins zu isolieren und zu erklären, wenn möglich eine eigene kleine Demonstration hinzuzufügen und diese als separate Videos zur Verfügung zu stellen. Die Videos sollen jeweils eine Länge von 10 Minuten nicht überschreiten.
Im Vergleich zum Ursprungsprojekt von JA2NKD haben wir vor, die Steuerung in Form eines TouchScreens komfortabler zu gestalten.
Auch wird der Oszillator-Baustein des Ursprungsprojektes ausgetauscht gegen einen neueren Baustein, dessen Frequenzbereich deutlich umfangreicher als der Originalbaustein ist.
Hier findet man das Projekt von DG7EAO, welches den gleichen Oszillator Baustein verwendet wie wir.
Als erstes wollen wir erklären, wie dieser Antennenanalysator funktioniert. Das Prinzip ist einfach: An dem zu messenden Objekt, zum Beispiel einer selbstgebauten Antenne, wird ein gewisses Frequenzband durchlaufen (z. B. das 40m Band von 7000 kHz bis 7200 kHz). Ist die Antenne in Resonanz auf einer oder
mehrerer dieser Frequenzen, so wird die gesamte Leistung der Antenne zugeführt.
Anderenfalls wird diese Leistung wieder zurückgegeben. Die zurückgegebene Leistung wird einem Verstärkerbaustein zugeführt und anschließend in den Arduino geschickt.
Da man das Eingangssignal kennt, kann man es ins Verhältnis zum Ausgangssignal setzen und erhält das Stehwellenverhältnis. Das Ganze wird grafisch ausgewertet und an ein angeschlossenes Display geschickt, so dass man darüber ablesen kann, auf welcher Frequenz die Antenne resonant ist.
Teil 2: Die Frequenzerzeugung / der Oszillator
In unserem Projekt benutzen wir den Oszillator-Baustein SI5351A von QRP-Labs. Mit diesem können wir Frequenzen zwischen 8 kHz und 160 MHz erzeugen.
Bestellt wurde der Bausatz am 28.12.2017, geliefert wurde er am 02.02.2018, frisch aus Japan. Wer also auch über QRP-Labs bestellen möchte, der möge sich auf ähnlich lange Lieferzeiten einstellen.
Der Päckchen wird ohne jegliche Anleitung geliefert, jedoch ist die Dokumentation auf den Seiten von QRP-Labs recht ausführlich.
Hier findet Ihr die Bauanleitung für die Inbetriebnahme des Bausteins.
Der Bausatz selber besteht aus der Grundplatine, auf der schon der eigentliche Baustein SI5351A in SMD-Ausführung aufgelötet ist,
insgesamt 6 Widerständen, 3 Kondensatoren, 2 Transistoren, 1 Spannungsregler, 1 Quarz sowie 2 Steckerleisten für die Platine.
Der Aufbau ist mit ein wenig Löterfahrung in gut einer Stunde erledigt und beschränkt sich auf das Zusammenlöten der Bauteile auf der Basisplatine sowie einem abschließenden Spannungstest.
Der Anschluß an den Arduino ist mit 4 Kabeln erledigt:
2 Kabel dienen der Spannungsversorgung.
Die Versorgungsspannung von +5V wird sowohl an Stift 11 für den I2C Bus als auch an einen der Stifte 8 bis 10 angelegt. Dies ist nötig, da man die Spannungsversorgungen auf der Platine getrennt hat, damit es möglich ist, eine separate Spannung für den I2C Bus zu erhalten.
Die Masse wird an Stift 1 angelegt.
Die Stiftezählung beginnt rechts oben mit 1, Pin 11 ist links unten und Pin 20 ist rechts unten, falls sich der Quarz in der rechten oberen Hälfte befindet.
Über die restlichen 2 Kabel wird der I2C Bus zur Steuerung des Bausteins angeschlossen.
Hierbei wird der SCL Ausgang mit Pin 13 sowie der SDA Ausgang mit Pin 14 der Oszillatorplatine verbunden.
Die Oszillator-Platine verfügt über 3 Ausgänge CLK0 an Pin 17, CLK1 an Pin20 und CLK2 an Pin19.
In unserem Beispiel-Sketch verwenden wir nur den Ausgang CLK0 an Pin 17.
Nach Anlegen der Betriebsspannung an den Oszillator-Baustein passiert zuerst einmal noch gar nichts.
Die zu erzeugende Frequenz sowie die das Ein- und Ausschalten des Oszillators erfolgt mithilfe des Arduinos
über das Setzen der internen Baustein-Register über den I2C-Bus.
In unserem Beispiel-Sketch, kann man eine beliebige Frequenz zwischen 8 kHz und 150 MHz
in 1 kHz Schritten für eine gewisse Zeit erzeugen und mit einem Oszilloskop oder einem Frequenzzähler "sichtbar" machen.
Durch die Einbindung der "Wire-Bibliothek", welche die Steuerung der I2C-Schnittstelle übernimmt,
ist der Code recht schlank.
Der Code-Basis ist von OM Christophe, OE1CGS, die Erweiterung um die serielle Konsole übernahm DL5PD.