Anfänger Eigenbau 80m / 20m SSB Emfpänger/Sender

[ferrum]

Servus Miteinander,
Da ich ja jetzt eine Amateurfunk Zulassung habe muss ein Empfänger her. Da ich gerne herumfrickle muss das ganze selber gebaut werden. Ich hab zwar wegen Einzelteilen schon Threads aufgemacht möchte aber nicht wegen jeder Detailfrage einen eigenen Thread aufmachen deswegen bündle ich das hier.

Der Plan:

Gedacht habe ich mir einen einfach Superhead mit einer ZF von 8,86MHz.



Was ich schon umgesetzt hab:

Die VCO mit Anpassung:
(macht ca. 20mV Pegel)



Die Pll:
Die Pll habe ich mittels zwei durch PIC 16F1503 Frequenzteilern und etwas CMOS umgesetzt.



Platz findet das ganze in einem "hübschen" selbst zusammen gelöteten Gehäuse

Was noch fehlt ist die Frequenzteiler über einen Bus steuern zu können bis jetzt muss ich noch immer neu Programmieren.

Die BFO:
Die BFO hab ich als einfachen Pierce Oszillator mit einem CMOS Gatter umgesetzt danach kommt ein Tiefpass 4ter Ordnung welcher gleichzeitig auch noch die Anpassung auf das Koax darstellt. Herauskommen tut dann ein Pegel von ca. 0,5V



Was noch fehlt ist ein Gehäuse und Trimmkondensatoren zum anpassen der BFO Frequenz an den Quarzfilter. Sowie eine Umschaltung LSB und USB

Aktuell in Bearbeitung:
Software der Frequenzteiler

Die Mischer und ZF Filter des Empfängers:
Hier habe ich mir bereits ein Gehäuse mit Anschlüssen Gebaut:




Unterteilt ist das ganze in 3 Bereiche. Im ersten wird das Signal auf 8,86MHz Gemischt, im zweiten kommt ein 8,86MHz Quarzfilter und im dritten wird das Ganze durch Zusammenmischen mit der BFO demoduliert.

Ich bin gerade dabei den Ersten Mischer zu bauen. Dazu habe ich mir bei reichelt FT 37-77 Ringkerne und BAT41 Dioden besorgt.



LTspice sagt mir schon mal dass das grob in Ordnung ist. Ich hätte allerdings eine Frage zu Bewickelung der Rinkerne. Ich würde entweder 3 Windungen mit Schaltlitze "Normal" gewickelt drauf bekommen oder 3 Windungen Trifilar mit Kupferlackdraht. Was ist besser? Normal gewickelt birgt mmn das Risiko dass der Trafo sekundärseitig Asymmetrisch wird und Kupferlackdraht hat eine hohe parasitäre Kapazität.

Normal:=





Was noch kommt:
Modulator und Sendemischer
Audio Verstärker
Eingangsverstärker
Sendeendstufe


Ich hoffe ihr könnt mir bei meinen Anfängerproblemen Weiterhelfen.

lg Flo

[ferdimh]

Ich fang gleich mal das Meckern an
Zur Ringmischerei:
Dicke Drähte brauchts nicht. Ich würde zur Bewicklung einen Kompromiss vorschlagen:
Die beiden Wicklungen zu den Dioden werden bifilar gewickelt, die Eingangswicklung kommt nebendran.
Vorteil dieser Anordnung: Die Kopplung des "Artfremden" Signals auf den Eingang wird vermindert, die beiden Wicklungen, die symmetrisch sein sollen, sind es aber.
Die Kapazitäten innerhalb der Wicklung spielen bei 14MHz noch keine Rolle.
Die "Gegentaktverstärker" sind in der Form nichtfunktional, außer du verwendest P und N-Kanel-JFETs statt Bipolartransistoren. Zweckmäßig sind sie an der Stelle ebenfalls nicht. Wenn es nur um die Entkopplung geht, ist ein einzelner Emitterfolger mit Vorspannung praktischer, wenn du Verstärkung brauchst (was der Fall ist! der Ringmischer will genug Spannung zu sehen, um die Dioden durchzusteuern, als mindestens mal 1V), muss da mindestens eine Verstärkerstufe in Emitterschaltung ran.

[xoexlepox]

Ich bin gerade dabei den Ersten Mischer zu bauen. Dazu habe ich mir bei reichelt FT 37-77 Ringkerne und BAT41 Dioden besorgt.

Ich hoffe, du hast dir einen ganzen Schwung von den Dioden beschafft, denn für einen Ringmodulator sollten die möglichst gleiche Kennlinien haben -> Ausmessen. Ein paar Hinweise/Vorschläge zum Design der einzelnen Baugruppen kannst du dir z.B. auch hier holen. Da geht es zwar nur um einen Monobander (Bänder durch Austausch zweier Module änderbar), aber unter "Baumappe" gibt es u.a. den kompletten Schaltplan.

[ferrum]

Dioden hab ich mir gleich mal 10^2 Stück besorgt das sollte reichen.
Also die Ringkerne hab ich jetzt mal so gewickelt wie du geschrieben hast.

Müsste dann so gehen?
Bezüglich höherem Pegel hab ich das schon mit LTSpice ausprobiert mir Produziert der Mischer dann aber hässliche Oberwellen. Muss das so oder mache ich was falsch?
(Hab in der Simulation BAT54 Eingesetzt anstatt von BAT 41 weil ich das Modell in LTspice nicht hinzufügen wollte)

Aber prinzipiell sollte das ja egal sein weil der Quarzfilter das entsprechende Mischprodukt sowieso Schmalbandig filtern wird?
lg Flo

[xoexlepox]

Muss das so oder mache ich was falsch?

Wenn du sagen würdest, daß das gezeigte Signal aus einer realen Schaltung stammt, wäre es "naja". Aber der Output einer Simulation (mit idealen Bauteilen) sollte etwas näher an dem theoretischen Ergebnis liegen Idealerweise sollte das etwa aussehen wie eine 100% AM mit Phasensprüngen im Nullpunkt. Ein Ringmodulator sollte ein Signal "zerhackten", und dabei umpolen. Deshalb ist es wichtig, daß die Dioden möglichst schnell umgeschaltet werden, was die Ursache dafür ist, daß das Steuersignal deutlich größer sein sollte, als das zu modifizierende Signal.

Edith meint: Kann es sein, daß eine BAT54 die Frequenzen nicht schafft? BAT41 ist als "fast switching" definiert, bei der BAT54 habe ich den Verdacht, daß die eher als NF-Gleichrichter vorgesehen ist. Ersetze die Dioden in der Simulation einfach mal durch 1N4148, die sollte zumindest schnell genug sein

[zauberkopf]

noch ein kleiner Tip :

Denk an den weisen Spruch meiner Mutter :
"Lieber Gott ich bin nicht dumm, ich kann das auch noch anders rum ! "
Und dann mein lieblingsspruch :
"Wenn der Inschenööör nicht mehr weiter weis, nimmt er ein Relais! "

Also, Wenn Du das ganze umschaltbar machst, dann kannst Du mal eben 2 Ringmischer und ein Quarzfilter einsparen.

[ferrum]

Klar der Passive Teil funktioniert in Beide Richtungen. Aber der Aktive nicht. Gut das sollte aber keine Herausforderung sein den Pegel von der PLL anzuheben. Wo ich mir aber sorgen mache ist die Impedanzanpassung vorzunehmen weil man die Impedanz von den Trafos schlecht abschätzen kann. Wie passe ich das am besten an?
lg Flo

[ferdimh]

Also so wie ich das sehe, sieht das nach ganz normalem Ringmodulatoroutput aus.
Das Konzept "Ringmodulator=Multiplizierer" tut nur bei Dioden mit quadratischer Kennlinie. Die gibts leider nicht.
Von daher sind Oberwellen normal. Außerdem zeigt dein Bild, dass du mit viel zu viel Eingangssignal draufgegangen bist.
Geh mal von Oszillator 1V und Nutzsignal max 50mV aus. Sonst passiert da Mist.

[ferrum]

Also mit diesen Werten kommt da sogar was halbwegs sinnvolles raus. Ich hab jetzt über die Simulation eine grobe Abschätzung der Impedanz gemacht. Ist jetzt zwar nichts was einen SWR von 1,0... ermöglicht aber in der Größenordnung von 2-2,5 sollte das liegen. So zusammengefasst würde ich sagen ich baue den ganzen Mischer und Quarzfilterteil passiv auf. Außerdem hab ich dann mehr platz im Gehäuse.
lg Flo

[Bastelbruder]

Mir gefallen in der Simulation erstmal die Gegentakt-Emitterfolger ohne Vorspannung und Ruhestrom nicht. Das müssen hochlineare Verstärker sein, sonst funktioniert das zwar mit zwei diskteten Frequenzen aber nicht mit mehreren. Gegentakt ist total übertrieben, eine einfache Klasse-A Verstärkerstufe kann das genauso gut und noch viiel besser wenn man dafür sorgt daß der Transistor nur einen gaanz kleinen Teil der Kennlinie nutzt. Also lieber deutlich mehr Ruhestrom. Die aus der modernen 50 Ohm-Technik bekannten MMICs haben Ruheströme ab 10 mA aufwärts, meist um 40 mA. Der Strom wird ganz nebenbei benötigt, um am Lastwiderstand den geforderten Spannungsabfall provozieren zu können. Und auch ein Emitterfolger kann schwingen, Herr Kainka nutzt das zum Bau eines Audions.

Die Ringkernchen für Mischerschaltungen werden bevorzugt mit 0,15mm CuL bewickelt, bunter Draht ist als Fädeldraht zu horrenden Preisen im Handel. Für die paar Zentimeter macht aber auch Edding eine gute Figur. So ein Übertrager ist eigentlich ein Leitungsübertrager, im Interesse einer großen Bandbreite sollte darauf geachtet werden daß die aufgewickelte Leitung vom Wellenwiderstand ungefähr mit den beabsichtigten Impedanzen hinkommt. Bei den relativ zur Wellenlänge überkurzen Drähten ist die Impedanz zwar nicht so wichtig, viel wichtiger ist in der Mischerschaltung aber die (magnetische) Symmetrie, auch da hat sich Verdrillen als nicht unpraktisch herausgestellt. Eine verdrillte Zweidrahtleitung aus Fädeldraht hat etwa 70 Ohm Wellenwiderstand.

Das nicht so schöne Signal am Mischerausgang könnte auch dem fehlenden Abschlußwiderstand geschuldet sein, es müssen alle möglichen Mischprodukte mit der an den Eingängen angebotenen Impedanz abgeschlossen werden. In hochwertigen Empfängern werden gern JFETs in BasisGateschaltung verwurstet, da war mal der total gehypte (und entsprechend überteuerte) P8002, der mit seiner Steilheit von 2520 mS bei 20 mA, daraus folgend 4050 Ohm Eingangswiderstand dem Ideal ziemlich nahe war. 4 oder 5 parallel geschaltete BF245 können das genauso gut. Und als LNA haben sich FETs schon immer gut geschlagen. Man muß bloß den Ausgang am Drain von 200 Ohm auf 50 transformieren und hat 6 db Verstärkung. Ob am Drain dann ein Quarzfilter mit komplexen Impedanzen hängt oder ein reeller Widerstand, interessiert den virtuellen Source-Eingangswiderstand nicht.

Edit Luminanzki hat gemeint, ich solle noch ein paar Begriffe klarstellen und kleine Fehler korrigieren.

Die Ringkerne in den einst besonders beliebten Mischerbausteinen IE500 und Co. sind übrigens viiel kleiner als die für den Eigenbau verkauften Markenprodukte. In den leider meist ziemlich gut vergossenen Übertragern für LAN-Anwendungen / 10base-T / 100base-T - die finden sich auf jeder (alten) Netzwerkkarte - sind genau DIE richtigen Donuts versteckt. Pro LAN-Buchse mindestens 3 Stück. Und die Paarung der Schottkydioden-Gurtware ist so gut daß man da nix ausprobieren muß. Das Märchen (Mär = Geschichte = Erzählung; chen und lein machen alle Dinge klein) stammt noch aus einer Zeit als Dioden individuelle Einzelstücke waren.

[zauberkopf]

Aber der Aktive nicht.

äh... wiso ?

http://www.phonestack.com/farhan/bitx.html
*breitgrins*

Das mit der Relaisumschalterrei kann man übrigens bis zum geht nicht mehr machen :
http://www.webalice.it/hotwater/RTX5x20.htm
Das ist ein Transceiver für 20m.

Achja... kann es sein, das Du auf einen ZF-Verstärker verzichten willst ?
Edit : Ich kam wegen der Umschalterrei übrigens, wegen der Quarzfilter.
Erst recht wenn Du selber bastelst, werden die Quarzfilter nie Identisch sein.
d.H. auch der BFO muss dann jeweils doppelt sein.
Dinge.. die man echt nicht braucht..

[andreas6]

In den leider meist ziemlich gut vergossenen Übertragern für LAN-Anwendungen / 10base-T / 100base-T - die finden sich auf jeder (alten) Netzwerkkarte - sind genau DIE richtigen Donuts versteckt. Pro LAN-Buchse mindestens 3 Stück.

Gerade mal nachgeprüft und eine abgebrannte 3C509Combo geschlachtet. In den Smd-Bauteilen, die sich mit dem Vornschneider knacken lassen, sind tatsächlich winzige Ringkerne drin. Außendurchmesser um die 3mm. Drei Stück nebeneinander in dem 14er oder 16er Chip. Einer in einem sechsbeinigen. Und ein Schalenkern in einem doppelt so dicken Chip. Wer einen alten Mehrport-LAN-Switch schlachtet, kann sich dort günstig mit solchen Kernen versorgen.

MfG. Andreas

[Virtex7]

ah, noch zu dem Tipp mit den Signalen am Mischer: bei uns in der HF Technik sagt die Faustregel, dass LO und RF etwa 10dB auseinanderliegen (LO>RF) sollten, damit der Mischer als lineares Bauelement für Amplitudenumsetzung von RF nach ZF angesehen werden kann und sich die Konversationsprodukte auf f_out = n*f1 +- m*f2 mit n=beliebig und m=1 vereinfacht. f1 ist dann RF und f2 der LO.

Ringmischer sind da eigentlich gutmütig, was die Unterdrückung von unerwünschten Konversationsprodukten angeht.

[MatthiasK]

Man muss die Ethernet-Trafos nicht unbedingt knacken und neu bewickeln. Eigentlich haben die schon die richtige Spulenkonfiguration für nen Balancemischer.

[andreas6]

Toll ist die Wicklung nicht, gerade ein paar Kerne von bunten Fäden befreit. Die waren nicht verdrillt, sondern bloß irgendwie reingefädelt. 8 Windungen 0,3CuL durch so ein Kernchen zeigen 130µH am Multimeter. Ansonsten lassen sich die Smd-Chips gut knacken, weil die Kerne nicht nackt vergossen sind - da ist noch etwas weiche Pampe drumherum, Konsistenz etwa wie altes Silikonfett. Auch Teflonband wird mitunter als Umwicklung verwendet.

MfG. Andreas

[ferdimh]

Toll ist die Wicklung nicht, gerade ein paar Kerne von bunten Fäden befreit.

Jo, aber auf KW tut das schon. Bedenke, dass diese Übertrager bis 31MHz symmetrieren müssen (bei 100Mbit, bei Gbit sinds 125MHz). Man kann da immer feilschen und optimieren, in der Praxis schlägt sich ein kleiner Kern mit irgendwie Draht drum schon ganz gut.

[ferrum]

So ich hab mal den Mischer zusammen gelötet. Im Mischer selber ist bis auf die Dioden nichts aktives die Anpassung läuft über eine einfache LC kombination.. Den ZF Verstärker hab ich irgendwie im letzten Beitrag nicht auf dem Schirm gehabt. Wenn ich das ganze sowohl für den RX als auch den TX verwenden will muss ich den wohl bidirektional aufbauen? Mal noch eine andere frage. Ich schaffe es irgendwie nicht die Masse an die BNC Buchsen anzulöten ich bekomme da nur kalte Lötstellen zusammen das Material nimmt das Lot nicht richtig an was kann man dagegen machen?



lg Flo

[ferdimh]

Ich würde den ZF-Verstärker nicht bidirektional bauen, sondern einfach zwei verschiedene Konstrukte häkeln.
Transistoren sind billig, und die Anforderungen zwischen RX und TX werden doch sehr unterschiedlich (insbesondere braucht der TX auf ZF-Seite eigentlich überhaupt keine Verstärkung).

BNC-Buchsen löten: MEHR POWER, Igor!
Wenn der Lötkolben einen Vollanschlag hat, noch etwas weiter drehen! Sicher lange genug warten, dass das Ding WIRKLICH heiß ist. Dann den Kolben mit VIEL Zinn auf die Buchse, idealerweise an einer Kante, wo man nicht so viel erwärmen muss, und mit der Lötspitze auf der Oberfläche rumkratzen. Wenn die Buchse einmal verzinnt ist, lässt sie sich auch gescheit löten.
Ich empfehle, diese Methode zuerst an weniger wertvollen Buchsen zu üben... (Z.B. ausgelötete verdengelte BNC-Buchsen).

[ferrum]

Was Meinst du mit zwei verschiedene Konstrukte? Wie ursprünglich geplant einen komplett getrennten TX mit eigenem Quarzfilter und eigenen mischern oder einen "bidirektionalen " Verstärker mit unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren in beide Richtungen. Zu ersterem ist ja schon das Argument gefallen dass ich es mit meinen Mitteln kaum schaffen werde zwei Quarzfilter mit identischer Durchlassfrequenz zu bauen. Um die Transistoren geht es mir nicht die hab ich in der Größenordnung von 10^3 rumliegen.
lg Flo

[ferdimh]

Es gibt auch noch Mischlösungen:
Ich glaube zwar, dass man die Filter für RX und TX schon passend hinbekommt, aber es spricht nichts dagegen, das Filter für beide Richtungen zu verwenden, und sonst getrennte Schaltungen aufzubauen, oder Filter und Mischer gemeinsam zu verwenden, aber den Rest nicht.

Ich habe mit "Gemeinsam verwenden" im Wesentlichen schlechte Erfahrungen gemacht, deswegen würde ich davon erstmal abraten; das "Doppeltnutzen" des Quarzfilters könnte aber sinnvoll sein. Ausnahmen gelten, wenn man auf diese Weise zu synchronisierende Kreise einsparen kann.

Ich würde erstmal Quarze rausgreifen und löten und messen. Dann sehen wir weiter.

[zauberkopf]

Ach.. da gibts einige konzepte.. z.B. wenn 2 gleiche Mischer benutzt.. dann kann man hingehen, und einfach Ein und Ausgang vertauschen ( natürlich auch VFO und BFO).
z.B. kann man mit ein paar relais, nem Quarzfilter, und 2 NE612 schon nen einfachsten Transceiver realisieren.
Wobei die getrennte bauweise natürlich den vorteil hat, das man besser ne AGC und ALC realisieren kann.


Mir schwebt schon länger folgendes Vor :
RX Pfad :

Ringmischer -> Filter-> Quarzfilter-> MMIC -> Ringmischer
und für TX : das da oben einfach umdrehen.
Das ganze ist dann aber als reiner "Datentransceiver" gedacht. Ohne AGC oder ALC.

[ferrum]

So Ich hab mich jetzt erstmal darum gekümmert die BFO fertigzustellen.
1) Richtigen Quarz Eingebaut läuft jetzt mit einem 8,86MHz Quarz
2) Abstimmkondensator Eingebaut
3) Pegel von 0,5V auf 1,2V Angehoben
4) In Gehäuse Verfrachtet




Umschaltung LSB USB fehlt noch aber darum kümmere ich mich wenn es so weit ist.

Den Mischer werde ich nochmal zerlegen müssen weil mir erst im Nachhinein aufgefallen ist dass die Anpassung sowohl für 80m als auch 20m funktionieren muss. An der Simulation hab ich auch noch etwas herum gebastelt mit dem Tipp RF=10mV LO=1V sind zu mindestens die Mischprodukte in Unmittelbarer nähe zu den gewollten Frequenzen weg. Der Mischer ist so Prinzipiell in beide Richtungen Verwendbar und rein passiv.



Noch eine kleine Story am Rande:
Beim justieren von der BFO war nach dem anklemmen ans Oszi plötzlich kein Signal mehr da. Nach ca. 1,5h Fehlersuche bin ich dann auf den Fehler gekommen. Zum abschließen von der Leitung verwende ich ein BNC-T Stück auf dem Oszi auf der einen Seite ist ein 50Ohm Abschlusswiderstand(reichelt UG 88-50) auf der anderen kommt die Leitung von der BFO. Das Problem war der Abschlusswiderstand von reichelt. Hab ihn dann afsgesägt um das Problem zu finden. Welches war dass der Innenleiter nicht am Gehäuse befestigt war. Dadurch wurde die Kraft beim stecken auf den 1/4W Widerstand 51Ohm übertragen der auf der Masseseite nicht mal am Gehäuse angelötet war. Infolgedessen hat sich der Widerling verbogen --> Der Innenleiter rutscht in das Gehäuße und kommt auf Masse. Ich hab mir dann kurzerhand selber was zusammengefrickelt. Ist billiger und Hält wahrscheinlich länger.




lg Flo

[ferrum]

Weiter gehts.
1) Die Software für die PLL ist jetzt fast fertig. Was noch fehlt ist der I2C Slave der die Daten entgegen nimmt. Konkret geht es darum 3Byte mit Der Konfiguration zu Übertragen. Ich komme leider überhaupt nicht mir der Dokumentation des MSSP von microchip zurecht kennt mir jemand ein gutes Code Beispiel in Assembler für den PIC16F1503.
Bisheriger Code:
https://flo-e.de/git/flo/20_80m_Transmi ... r/MAIN.asm
2) Messapertur zum groben Einmessen des Ersatzschaltbildes der Quarze Gebaut.
Sind zwei Quarzoszillator die sich Überlagern Gemessen wird dann die Schwebung daraus lässt sich die relative Frequenzdifferenz berechnen. Wenn ich mir das richtig überlegt habe müsste man mit 3 Verschiedenen Kondensatoren das Ersatzschaltbild herausrechnen können.


Ergebnisse folgen Bald
lg Flo