UHNE electronic GmbH

Transkript

1 UHNE electronic GmbH MICROWAVE COMPONENTS

2 10 GHz Transverter MK2 DB6NT Generation Einführung 1977 wurde der erste 10 GHz Schmalband Transverter von DL7QY im DUBUS Magazin beschrieben. Dies war der Beginn der Schmalbandtechnik im 10 GHz Band. Der Aufbau der 3 cm Komponenten war in Hohlleitertechnik ausgeführt. Danach folgten verschiedene Veröffentlichungen in gleicher Technologie (1. Generation) In den achtziger und Anfang der neunziger Jahren folgten diverse Transverter die auf Teflonsubstrat realisiert waren. Diese jetzt auch mit GaAs FET s bestückten Schaltungen bestanden meistens aus verschiedensten Einzelbaugruppen (LO, Mixer, Amp., usw.) die zu einem Transverter zusammengeschaltet wurden. Der Abgleich erfolgte durch Fähnchenschieben mit beachtlichem Messaufwand. (2. Generation) Der hier veröffentlichte Transverter ist auf keramikgefülltem Epoxidsubstrat aufgebaut. Der Empfangsteil erreicht eine Rauschzahl von ca. 1,2 db NF bei 20 db Verstärkung. Das Sendeteil erreicht eine Ausgangsleistung von mehr als 2 mw bei min. 40 db Nebenwellenunterdrückung und 144 MHz ZF. Soll 432 MHz als ZF verwendet werden ist lediglich ein 103,5 MHz Quarz einzubauen. Weitere Schaltungsänderungen sind nicht erforderlich. Die Nebenwellenunterdrückung vergößert sich auf min. 50 db. Der gesamte Transverter mit ZF- Umschaltung, Steuerausgang für Koaxrelais oder PA s, Quarzoszillator, LO- Aufbereitung ist in einem Weißblechgehäuse mit den Abmessungen 55x148x30mm untergebracht. Ein Ableich durch Fähnchenschieben mit aufwendiger HF- Messtechnik entfällt. Schaltungsbeschreibung: Der bewährte Simple Quarzoszillator mit dem FET SST310 schwingt auf 106,5 MHz. Die Frequenzeinstellung erfolgt durch eine M3 Messingschraube, die gegen den Ferritkern getauscht wird. Ein auf das 40 C Thermostatenquarz aufgesteckter Heizer stabilisiert die Quarztemperatur und somit die Frequenzdrift in gewissen Grenzen. Durch Einbau entsprechender Kondensatoren (TK) im Oszillator wird eine Temperatur-Kompensation erreicht, dafür sind zwei Lötplätze vorgesehen. Die Stabilität reicht für normale Verhältnisse aus. Sollte eine sehr genaue und hochstabile Frequenz benötigt werden, ist an der im Schaltplan eingezeichneten Stelle ein externer Ofenstabilisierter OCXO mit ca. 1 mw (DF9LN) einzukoppeln. Dazu wird der Quarz entfernt. Nach dem Oszillator folgt eine Verdreifacherstufe mit dem BFR92. Über ein Helixfilter wird die Frequenz 319,5 MHz selektiert und auf den Verdoppler mit BFP196 gekoppelt. Nach einem weiteren Helixfilter das auf 1278 MHz abgestimmt wird, gelangt das Signal auf eine weitere Verdopplerschaltung. Das folgende Helixfilter wird auf 2556 MHz eingestellt. Mit dem MGF1907 als Vervierfacher wird die Endfrequenz MHz erreicht. Das mit einen Mikrostripfilter selektierte Signal wird über eine Verstärkerstufe mit MGF1907 dem

3 Mischer zugeführt. Die erzeugte LO-Leistung beträgt ca. 5 mw (2mW sind bereits gut ausreichend). Die Mischstufe ist ein einfach balancierter Diodenmischer mit BAT15-99 (LOW- BARRIER). Das ZF-Signal wird über getrennt einstellbare Dämpfungsglieder für Sender und Empfänger geführt, die durch PIN- Dioden umgeschaltet werden. Die Sende-Empfangs-Umschaltung des gesamten Transverters erfolgt über eine Plusspannung bei TX auf dem ZF- Steuerkabel, wie es bei dem FT290R bereits eingebaut ist. Bei anderen Transceivern ist ein kleiner Umbau erforderlich (Eine bei Senden verwendete +Spannung im 2m Transceiver über einen 2K2 Widerstand auf die Ausgangsbuchse legenfertig!). Diese Steuerung benötigt keine weiteren Steuerkabel und hat sich seit Jahren bestens bewährt. Des weiteren ist aber auch die klassische Umschaltung mit PTT- Kontakt nach Masse möglich. Die Betriebsspannungsumschaltung im Transverter erfolgt durch Transistoren. Die Schaltspannung des Senders ist herausgeführt und kann zur Steuerung von Koaxrelais sowie kleinen PA- Verstärkern verwendet werden (max. 0,6...0,8A belastbar). Dieser Ausgang sollte unbedingt mit einer Feinsicherung geschützt werden. Zur Spiegelfrequenz-Selektion werden Hi-Q Resonatoren (versilberte Messingtöpfchen) verwendet. Mikrostripfilter erreichen bei 144 MHz ZF keine ausreichende Selektion. Das Empfangsteil besitzt zwei HEMT- FET s und einen weiteren FET mit einer Gesamtverstärkung von ca. 30 db. Dadurch wird kein weiterer ZF- Verstärker benötigt. Das über einen 1pF Kondensator gekoppelte Eingangssignal wird einem rauschangepassten NE32584C zugeführt. Danach folgt über ein Striplinefilter die zweite Vorstufe mit NE32584C. Über ein weiteres Striplinefilter wird das Signal auf den FET MGF1907 gekoppelt. Danach folgt ein Wilkinson Teiler und das HQ- Spiegelfrequenzfilter. Über das auch für den Sendezweig benützte HQ- Filter hinter dem Mischer gelangt im Sendefall das TX- Signal auf zwei MGF1907 Verstärkerstufen, die durch ein Striplinefilter gekoppelt sind. Über ein weiteres HQ- Filter zur Nebenwellenunterdrückung wird die Treiber- Stufe mit MGF1907 angesteuert. Die über ein Striplinefilter folgende Endstufe mit MGF1601 verstärkt das Sendesignal auf mehr als 2 mw. Am Senderausgang ist ein Richtkoppler mit Schottkydiode BAT15-03W eingebaut. Er ermöglicht die Kontrolle der Ausgangsleistung (Monitoring MON.) und erleichtert den Abgleich der Schaltung. Aufbau: Zum Aufbau des Transverters sind Erfahrungen mit SMD- Bauteilen und deren Verarbeitung zwingend notwendig. Es sollte in keinem Fall das SMD- Erstlingswerk werden, da Bauteile sehr kleiner Bauform zu verarbeiten sind. Ferner sollten Kenntnisse beim Aufbau von Mikrowellenschaltungen vorhanden sein. Verschiedene Komponenten wie FET s sind statisch sehr empfindlich. Es wird dringend empfohlen ESD Schutzmaßnahmen beim Aufbau einzuhalten. Dazu gehört eine geerdete und temperaturgeregelte SMD- Lötstation sowie eine leitende und geerdete Arbeitsunterlage. Aufbaufolge:

4 a. Anpassen der Leiterplatten an das Weißblechgehäuse durch Anfeilen der Ecken. b. Anzeichnen der Löcher für die SMA- Koaxbuchsen c. Bohren der Löcher für Buchsen und Durchführungskondensatoren. M2 Gewinde für SMA- Buchsen Montage der SMA- Buchsen d. Einlöten der Leiterplatte in das Gehäuse (siehe Zeichnung). Rundherum verlöten! Um einen gleichmäßigen Abstand der Leiterplatte beim Einlöten zu erreichen, hat sich ein 10,2 mm starkes Holzstück als Unterlage bewährt. f. Einlöten der Koppelnieten für die HQ- Resonatoren. Auf senkrechte Montage achten! g. Verzinnen der Unterkante der Resonatortöpfchen. Mit dem Zirkel die Position des späteren Resonators auf der Leiterplatte anzeichnen. Kurze M4 Zylinderkopfschraube in den Resonator eindrehen. Aufsetzen des Resonators auf die Leiterplatte. Lötkolben mit dicker Spitze auf die M4 Schraube legen und warten bis der Resonator Löttemperatur erreicht hat. Unter Zugabe von etwas Lötzinn den Resonator mit der Leiterplatte verlöten. Dabei kann sich die Leiterplatte bräunlich verfärben, was jedoch keinen Einfluß auf die HF - Eigenschaften hat. h. Bestücken der Leiterplatte und Durchführungskondensatoren. Verlöten der Helixfilter siehe Bestückplan. Die Festspannungsregler werden mit ihrem Kühlflansch mit dem Weißblech- gehäuse verlötet. Dabei ist das mittlere Masseanschlußbeinchen abzubrechen. Für die SMD Bauteile sollte 0,5mm Lötzinn verwendet werden. Danach wir die Baugruppe in Alkohol (Spiritus) gewaschen. Die Metallabstimmschrauben der Filter sind vorher auszudrehen um später die Trocknung der Bauteile zu erleichtern. Die Keramikabstimmschrauben werden nur zum Abgleich gedreht (Metallabrieb auf der Keramik). Sollte ein Ultraschall- waschbad verwendet werden, ist der Quarz erst danach einzulöten (Quarze werden durch starken Ultraschall beschädigt). Nach den Trocknen bei ca. 80 C im Ofen 1Std., oder über Nacht auf einem warmen Heizkörper, kann die Baugruppe abgeglichen werden. Abgleich: a. Anlegen der +12V Betriebsspannung durch ein Netzgerät mit Strombegrenzung ca. 0,6A. Kontrolle der Betriebsspannungen an den Festspannungsreglern. b. Messen der Kollektorspannung der BFR92 Verdopplers. Eindrehen des Messingkerns in die Oszillatorspule. Dabei sollte ein schmaler Papierstreifen beigelegt werden um einen straffen Sitz des Kerns zu gewährleisten. Beim Anschwingen des Oszillator geht die Spannung auf ca. 7V zurück. c. Messen der Spannung am Messpunkt 1. Durch wechselseitiges Abstimmen des 319,6 MHz Bandfilters wird auf minimale Spannung abgeglichen, ca. 6V (maximaler Strom = optimale Ansteuerung). d. Messen der Spannung am Messpunkt 2. Durch wechselseitiges Abstimmen des 639 MHz Filters wird auf minimale Spannung abgeglichen, ca. 5V. (Die Keramikschrauben ver-

5 ursachen bei sehr häufiger Betätigung Metallabrieb auf ihrer Oberfläche. Erkennbar durch ruppiges Abstimmverhalten. Der Belag kann mit Glasfaserstift entfernt werden. f. Messen der Spannung am Messpunkt 3. Durch wechselseitiges Abstimmen des 1278 MHz Bandfilters wird auf minimale Spannung abgeglichen, ca. 5,3V. g. Messen der Spannung am Messpunkt 4. Durch wechselseitiges Abstimmen des 2556 MHz Bandfilters ist auf maximale Spannung abzugleichen, ca. 4,5 V. h. Einstellen von 4V Drainspannung am LO- Verstärker. i. Abschlußwiderstand oder Antenne an den Eingang des Empfängers anschließen. j. Einstellen der Ruheströme der 3 RX Transistoren auf 2V Drainspannung NE32584C und 3V für den MGF1907. k. Anschließen eines 2m Empfängers am ZF- Ausgang in Stellung SSB. RX- und TX- Gain- Potentiometer sind dabei auf Linksanschlag zu drehen (max. Verstärkung). Beim langsamen Eindrehen der M4 Abstimmschraube in den HQ- Resonator ergeben sich zwei Rauschanstiege im 2m Empfänger. Das beim Eindrehen der Schraube erste Maximum ist das richtige Seitenband (oberes Seitenband MHz). Danach ist die Schraube mit der Kontermutter festzuziehen. l. Transverter durch PTT man. Kontakt auf Stellung senden schalten (ohne 2m HF- An- steuerung). Einstellen der Arbeitspunkte der Sendetransistoren auf den im Schaltplan an- gegebenen Wert. Anschließen des Senderausgangs an eine geeignete Antenne oder einen Abschlußwiderstand. Ansteuerung durch ein 2m Sendesignal mit Watt. Messen der Monitorspannung am Richtkoppler. Eindrehen der M4 Schraube in den HQ- Resonator im Sendezweig und Abgleich auf maximale Ausgangsleistung (Monitorspannung). Da der 1. Resonator beim Empfängerabgleich bereits auf die richtige Frequenz abgestimmt wurde, ist nur ein Maximum zu erwarten. Schraube ebenfalls durch Kontermutter festziehen. Danach sollte ein Feinabgleich des 1. Resonators am Mischer sowie des letzten Helixkreises (2556 MHz) und der Ströme des Sendeverstärkers erfolgen. m. Einpegeln der Sendeleistung durch Zurückdrehen des TX-Gain Potis bis die Ausgangsleistung beginnt abzufallen. n. Anschließen einer Empfangsantenne. Einstellen der Oszillatorfrequenz mittels einer Bake mit bekannter Sendefrequenz. o. Einkleben von niederohmigen Leitschaumstoff in den unteren Deckel des Gehäuses (Daurch werden Gehäuseresonanzen und somit Schwingneigungen verhindert). Einbau der Baugruppe in ein Gehäuse, wobei der Transverter zur besseren Kühlung auf das Chassisblech montiert werden sollte. Ein geeignetes Koaxrelais dient zur Sende- Empfangsumschaltung. Fertig! QSO fahren! Mein besonderer Dank gilt Lorenz DL6NCI der durch seine Aufbau -Erfahrung und zahlreichen Anregungen entscheidend zur Serienreife des Transverters beitrug. Ferner

6 bedanke ich mich bei Richard DF5SL, Gerd DG8EB und Jürgen DC0DA die durch Nachbauten die 1% Reproduzierbarkeit der Schaltung bestätigten. NEU Abgleich und Reperaturservice für alle DB 6 NT Baugruppen von 23 bis 3 cm Literatur: 1.) ROGERS Leiterplattenmaterial Firma Mauritz Hamburg Datenblatt RO43 2.) NEC Datenblatt NE32584C 3.) MITSUBISHI Datenbuch GaAs FET s 4.) SIEMENS Datenbuch RF- Halbleiter 5.) NEOSID Datenbuch Helixfilter 6.) TOKO Datenbuch Helixfilter 7.) Simple 10 GHz Transverter by DB6NT (DUBUS Buch III) 8.) LNA for 10 GHz DB6NT/DF9LN (DUBUS Buch V) 9.) 12 GHz LO DB6NT (DUBUS Buch V) Bezug: Fertige Baugruppen oder Bausätze KUHNE electronic GmbH, Scheibenacker 3 D BERG Tel.: 49 (0) Fax: 49 (0) info@kuhne-electronic.de Alle Rechte beim Autor DB 6 NT Michael Kuhne Für den Betrieb von Sende- und Empfangsanlagen sind die gesetzlichen Vorschriften zu beachten.

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12 Präzisionsquarzheizer QH40A Dieser Präzisionsquarzheizer dient zur Temperaturkompensation von Quarzen (Quarzoszillatoren). Die auf AL2O 3 Keramiksubstrat aufgebaute Hybridschaltung wird mittels Schrumpfschlauch auf ein 40 Thermostatenquarz montiert. Die Schaltung heizt das Quarz auf eine Temperatur von 40,8 C mit einer hohen Regelgenauigkeit von besser 0,1 C. Diese bewirkt eine hohe Frequenzstabilität über einen großen Temperaturbereich von C. Der Quarzheizer stellt eine preiswerte Alternative zu den komplett beheizten OCXO s dar, dessen Werte aber nicht erreicht werden können. Falsche Polung der Betriebsspannung führt zur Zerstörung der Hybridschaltung. Zum Anschluss der Schaltung sollten möglichst dünne Drähte verwendet werden um einen Wärmeabfluss und mechanische Belastung zu vermeiden. Bei Betriebstemperaturen von 10 C und darunter sollte eine zusätzliche Wärmeisolierung mit Styropor eingebaut werden. Technische Daten: Abgleichtoleranz: 40,8 C +/- 1,5 C Regelgenauigkeit: besser 0,1 C Betriebsspannung: V Einschaltstrom: ca. 80 ma Abmessungen mm: 10,5 x 14,0 x 3, Anschlussbeinchen an die dafür vorgesehenen Punkte anlöten Die S-Form der Drähte (Bild 1) hält mechanische Belastungen von der Heizerplatine fern (Bild 3) 2. Schaltung auf das Quarz aufschrumpfen (Bild 2), wobei auf nicht zu hohe Temperatur zu achten ist 3. Einbau des Quarzheizers (Bild 3)

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