QRO-Transceiver für 7MHz

Hallo OMs,

ein kleines, wie man neuerdings sagt, "Preview" von meinem aktuellen Projekt. Im Sommer geht es nach KL7 um 2 Wochen mit einem Wohnmobil den Süden und die Mitte Alaskas zu erkunden. Da das Stromversorgungsproblem dank Bordnetz beim WoMo keines ist, habe ich mir für diesen Trip einen 40m-Meter TRX überlegt, der deutlich mehr Leistung als das übliche QRP-Niveau haben wird. Ich projektiere daher einen Output von ca. 100W PEP. Dafür habe ich in der Bastelkiste noch einige MRF455 liegen, wovon 2 als Gegentaktstufe dienen werden.

Hier in aller Kürze die Eckdaten vom TRX:

Dual-DDS-VFO (AD9835 als LO, AD9834 als VFO), der AD9835 ist mit 50MHz getaktet, der AD9834 wird mit 100MHz betrieben. Controller ist ein ATMega644P. LCD ist ein 4x20 Zeichen Textdisplay. Abgestimmt wird über einen optischen Encoder von Bourns.

RX: HF-Vorstufe, Mischer, ZF-Verstärker und Produktdetektor sind jeweils mit einem Dual-Gate MOSFET bestückt (3N205). NF-Vorverstärker (BC547) und -Endstufe (LM 386) schließen den Empfänger ab. AGC ist wie immer bei mir vom Audiosignal abgeleitet.

TX: SSB-Generator mit AN612 als Modulator und 2N2219 als Verstärker nach dem SSB-Filter. Als TX-Mischer kommt ein antiker SO42P zum Einsatz gefolgt vom ersten HF-Verstärker der diesmal ein IC ist, der TL592 von TI. Den restlichen Sender muss ich noch durchdenken. Im MOment liegen folgende Werte vor: Trägerunterdrückung 45dB, Seitenbandunterdrückung 50dB.

TX und RX teilen sich das 9MHz-Filter, umgeschaltet wird mit einem HF-Relais von Teledyne. Die Verbindungen sind (noch) mit RG174 gemacht, in der Endversion kommt RG178 zum Einsatz.

Gehäuseaufbau: Wie üblich gibt es ein Sandwich auf einer Alukonstruktion. Auf der Oberseite sind DDS-System (links), Empfänger (rechts) und SSB-Generator (links hinten) enthalten. Rechts werden der TX-Mischer und der erste HF-Verstärker Platz finden. Die restliche Verstärkung findet dann auf der anderen Seite des Aufbaus statt.

So, das erstmal als "Preview", werde weiter berichten.

vy 73 de Peter

Hallo Freunde des Selbstbaus,

es geht weiter mit meinem QRO-Transceiver für 7 MHz. Der Sender ist mittlerweile fertiggestellt. Als Treiber habe ich dann doch keinen OP benutzt sondern eine bipolar bestückte Verstärkerstufe (1x2N2219). Der Platz war zu knapp. Deren "Leistung", wenn man das dann so nennen möchte, liegt bei knapp 3mW. Es folgen eine Gegentaktstufe als Vortreiber (2x2SC2690A). Die Ausgangsleistung hier ca. 250mW. Anschließend die Treiberstufe (Gegentakt 2x2SC2078) Pout = 4W und der Endverstärker mit 2xMRF455. Die Ausgangsleistung der gesamten Schaltung habe ich auf Pout=50Watt begrenzt.

Für die Trägerunterdrückung erziele ich derzeit knapp 60dB, das andere Seitenband kommt mit knapp 50dB Abschwächung zur Antenne. Die erste Harmonische liegt 45dB unter dem 7MHz-Signal. IMD3 des gesamten Senders muss ich noch bestimmen. Aber eigentlich bin ich bis jetzt ganz zufrieden.

Auf dem Foto sieht man rechts hinten die TX/RX-Umschaltung (mit 2 PNP-Transistoren bestückt), darunter die Platine für Vortreiber und Treiber. Links dann die Endstufe und danach das das Board mit dem Ausgangsfilter. Auf dieses werden dann später noch die Messschaltung für die Sendeleistung und das Antennenrelais gesetzt.

Schönen Sonntag noch!

73 de Peter

Hallo Forum!

Die letzten Tage war Mechanik angesagt. Die Frontplatte wurde gesägt, gebohrt, gefeilt und geschliffen. Aus einigen superhellen blauen SMD-LEDs wurde eine Hintergrundbeleuchtung (aka "Nightdesign" ) angefertigt. Als Lichtverteiler habe ich halbtransparenten Kunststoff aus dem Architekturbedarf passend zurecht geschnitten und um die Achsen von Drehgeber und Potentiometern angeordnet. Etwas mechanische Feinarbeit ist noch vonnöten, aber ich finde der erste Entwurf sieht ganz nett aus.

73 de Peter

So, und hier nun die ersten Schaltpläne. Ich beginne mit dem Dual-DDS mit dem AD9834 als VFO und dem AD9835 als LO.

Ein paar Details:

Im Empfänger nutze ich einen Dual-Gate MOSFET als Mischstufe, daher muss der VFO eine Ausgangsspannung im Bereich von 2 bis 3 Vss liefern können. Dazu erhält er einen zweistufigen Verstärker. Gleiches gilt für den LO, da als Produktdetektor ebenfalls ein Dual-Gate MOSFET zum Einsatz kommt. Hier ist der Verstärker indes einstufig.

Beim AD9834 benutze ich die symmetrische Auskopplung über einen HF-Transformator. Ich hatte mehrfach festgestellt, dass das Ausgangssignal sich spektral deutlich verbessert verglichen mit der unsymmetrischen Variante. Ein LPF wird nicht verwendet, da das Signal u. a. aufgrund der hohen Taktfrequenz frei von Anteilen des XO ist und eine sehr saubere Sinsuform aufweist und im Analyzer erkennbar ohne relevante Oberwellen ist.Der VFO wird auf 16MHz betrieben (bei 9 MHz ZF). Dadurch werden bereits durch den Verstärkungsabfall des BC547 (eigentlich ein NF-Transistor) die höheren Frequenzen gut gedämpft.

Andere relevante Dinge sollten aus dem Schaltplan hervorgehen. Und Fragen beantworte ich natürlich sehr gerne.

vy 73 de Peter

Hallo Wolfgang, hallo Peter,

>Eine Frage: warum zwei verschiedene DDS- Schaltkreise??

Ich habe gute Erfahrungen mit dem AD9835 im Bereich unter 15MHz gemacht und habe noch eine ganze Kiste hier herumliegen, die müssen weg. Als LO war das dann die Wahl. Für den VFO hatte ich zuerst mit dem AD9951 gearbeitet, aber der war mir schaltungstechnisch zu aufwändig, der Platzbedarf ist erheblich. Zumal der TRX nicht in SMD-Technik entsteht sondern mit bedrahteten Bauelementen. Der AD9834 liegt hier auch noch herum, also war der auch mal fällg.

>Wie wird denn dein 9834 mit dem 110 MHz Clock fertig, Peter?

die 110MHz Taktrate wird anstandslos verdaut. Mit 100MHz übertaktet habe ich verschiedene Schaltungsentwürfe im Netz gefunden. Da ich aber keinen 100MHz-Oszillator hier hatte, der klein genug war, um unter das Breakout-Board zu passen, habe ich einen Oszillator im DIP-4-Gehäuse mit110MHz eingesetzt. Was als Versuch gedacht war, wurde zur Dauerlösung. Wenn ich aber mal wieder bei dem bekannten Internetauktionshaus einen 5V-100MHz-Oszillator mit entsprechenden Außenmaßen finde, werde ich den einsetzen und die Ausgangssignale vergleichen.

Der AD9835 reagiert übrigens nicht so gut auf Übertaktung, Bereits bei einem 75MHz-Oszillator wird das Signal unsauber und damit unbrauchbar.

73 de Peter

Ach ja, eine Alternative wäre noch, einen 3,3V-SMD-Oszillator auf eine Leiterplatte zu setzen (das passt unter das Breakout-Board) und den AD9834 mit 3,3V zu betreiben. Oder den AD9834 mit 5V zu betreiben und den Oszillator mit 3,3V was meiner Erfahrung nach auf noch geht. Habe ich Moment aber keine Lust zu da das ja gut arbeitet.

vy 73 de Peter

Hallo zusammen,

das Projekt nähert sich der Fertigstellung. Die Frontplatte ist fertig geworden und das Gerät war im "REF"-Contest dieses Wochenende schon ausgiebig "on air". Jetzt müssen nur noch die beiden Gehäusehälften ausgeschnitten, gebogen und mit DC-Fix bezogen werden. Aber das wird auch noch...

Und dann suche ich noch einen Metallbügel, den man als Aufsteller benutzen kann, damit das Gerät etwas angenehmer auf dem Tisch zu bedienen ist. Hat jemand einen Tipp?

73 de Peter

Hallo Markus,

danke für's Kompliment für den Transceiver!

Zum Thema "Übertakten des AD9834": Wenn ich demnächst mal Zeit habe, werde ich den Si5351 mal dazu benutzen, wofür er eigentlich gedacht ist, nämlich als Clock-Oszillator. Er kann ja eine maximale Frequenz von 160 MHz bereitstellen und wenn der mit dem AD9834 zusammengebracht wird, kann man dann vermutlich gut erkennen, wo die Grenzen der Übertaktungsfähigkeit des DDS sind. Werde dann berichten...

Zurück zum TRX: Den Sender des Gerätes habe ich mittlerweile optimiert. Zuerst mal waren ein paar Blechnerarbeiten fällig, um Kühl- und Abschirmbleche zu installieren. Dann habe ich die Anpassung zwischen Treiber und Endstufe optimiert, so dass das Signal nun wirklich gut aussieht.

Das Bild links mit dem VTVM zeigt die Leistung bei Aussteuerung mit dem Zweitonsignal, wobei die Ausgangsspannung ca. 36 V Ueff. beträgt. Dies ergibt ca. 25 W, multipliziert mit dem Faktor zwei kommt man auf genau 50 Watt. Diese Messung deckt auch mit dem Scope, wo 140Vss angezeigt werden. Die Leistung reicht wohl, um QSO zu fahren.

Die rechte Seite mit dem VTVM zeigt das Signal ohne Aussteuerung nur mit Restträger. Hier liegen gerade mal 0,02Veff. an. Ergibt auf die Spannungen bezogen eine Trägerunterdrückung von >60dB. Kann man wohl so lassen.

Dann habe ich den beiden Endstufentransistoren noch je einen Temperatursensor (KTY81-210) spendiert, die jeweils einen Eingang des ADC vom ATMega644AP benutzen. So kann man schön schauen, wie die beiden MRF455 gleichmäßig warm werden.

Was man nicht gut erkennen kann: Die MRF455 sind nicht eingelötet sondern werden mit Schrauben M1,6 und Beilagscheiben auf Kupferfolien auf der Unterseite der Platine kontaktiert. Das war eine Vorsichtsmaßnahme, wenn die PA Schrott gewesen wäre, hätte ich die Transistoren leicht wieder entnehmen können bevor das Board in die Schachtel "Failed projects" fliegt.

Schöne Woche an alle Leser!

73 de Peter

Zitat von DC5PI

ist das auch der Grund, warum Du auf die 2x 20pF (22pF) parallel zu den 2x 100R vor dem Trafo T1 verzichtest hast?

Hi Uwe,

ja genau. Und natürlich der allfällige Platzmangel.

Das Datenblatt sagt zu dem Thema ja auch "recommended". Bei 110MHz Clock erreichte kein nennenswerter Signalpegel (bedingt auch durch den "NF"-Verstärker) die Mischer. Ich baue solche Schaltungen immer zuerst auf einem "Breadboard" auf, wohlwissend, dass durch die Kapazitäten zwischen den Kontaktreihen Verkopplungen auftreten. Die Signale sehen dann im endgültigen Aufbau i. d. R. besser aus. Bei dem Probeaufbau des AD9834 war die Performance von Anfang an so gut, dass ich weitere Maßnahmen verzichtet habe.

vy 73 de Peter

Zitat von DL1DSN

Achso, noch ein Tip für die Sparfüchse. Wer Overclocking o.ä. machen möchte um noch mehr aus den Chips rauszuholen sollte sicher sein, dass die Teile auch beim Hersteller über den Production-Tester gelaufen sind und dort ein PASS hatten. Irgendwelche Billig-Quellen sind hier keine gute Idee.

Hallo Markus,

kann ich bestätigen. Ich habe noch einen AD9834, den ich mal bei einem "freischaffenden" Händler aus Frankreich bezogen hatte. Der Chip arbeitet korrekt, macht aber (vermutlich) beim Übertakten Probleme. Beim Feintuning des Senders an Dummy, Scope und Spektrumanalyzer und Abhören des Signals (ich spiele dann immer eine CD mit Sprachtexten ein) fiel mir ein regelmäßiges wenn auch schwaches Pulsen auf, das im Kontrollempfänger hörbar war. Dies war aber nur bei bestimmten Frequenzeinstellungen. 100Hz + oder - war alles OK. Auf dem Scope sah man auch nichts, daher war mir das Problem bis heute nicht aufgefallen. Nachdem ich viele anderen Möglichkeiten geprüft hatte (Stromversorgung, Software, etc.) tauschte ich den "fronzösischen" AD9834 gegen einen von Mouser aus. Und siehe da, das Pulsen war verschwunden.

Also, Augen auf, beim Bauteilkauf!

73 de Peter

Guten Abend OMs!

Weiter geht es im Bautagebuch des QRO-40-SSB-TRX: Zum Tagesausklang die Schaltung des Senders.

1. Mikrofonverstärker

Der Verstärker ist für dynamische und Electretmikrofone. Mit dem Poti kann der Pegel angepasst werden.

2. DSB-Generator

Hier kommt ein alt-ehrwürdiger Mischer-IC zum Einsatz, der AN612 (der nichts mit dem NE612 zu tun hat, ganz nebenbei). Das IC wurde früher in vielen CB-Transceivern verbaut und ist heute noch als Chinaware, u. a. bei der bekannten Elektrobucht, zu beziehen. Und diese ICs haben die gleichen Daten wie der Originalbaustein (beide habe ich verglichen und keine Unterschiede messen können). Also keine Fakegefahr.

Als Beschaltung habe ich die einfachste Variante gewählt, eine gesonderte Trägerunterdrückung habe ich weggelassen, da das IC im Probeaufbau bereits fast 60dB Trägerunterdrückung erzielte. Entscheidend ist der korrekte Versatz des Trägers von der Mittenfrequenz des Filters, dann passt das. Das DSB-Sginal wird dann an das SSB-Filter auf der RX-Platine weitergeleitet. Schaltung folgt.

3. "Post MOD Amplifier"

Ein 2N2219A mit Emitterstrom- und Kollektorspannungsgegenkopplung verstärkt das SSB-Signal linear und führt es der nächsten Antiquität zu:

4. TX-Mischer

Hi kommt der Mischerbaustein "SO42P" von Siemens zum Einsatz. Auch dieser lässt sich noch gut beschaffen, u. a. beim hiesigen Elektronikladen in Karlsruhe. Das SSB-Signal wird unsymmetrisch eingekoppelt (ein entsprechender Transformator wäre hier unpraktisch da zu groß), das VFO-Signal wird über einen Ringkerntrafo symmetrisch zugeführt, das RF-Signal über einen gleichen Trafo ebenfalls symmetrisch abgeleitet und geht auf das Bandfilter.

5. Leistungssender

Der Sender besteht aus 4 Stufen. Die Leistungsniveaus für die 3 letzten Stufen habe ich angegeben, der Preamp erbringt Leistung nur im Bereich <1mW. Diesmal habe ich mir den Luxus geleistet, die 3 letzten Stufen als Gegentaktstufen zu bauen. Sie sind aus Gründen der Experimentierarbeit so beschaffen, dass sie ein- und ausgangsmäßig für 50 Ohm Impedanz vorgesehen sind. Daher sind etwas mehr HF-Trafos eingebaut als eigentlich nötig. Aber ich kann so zwischen Stufen messen und habe als Bezugspunkt immer die 50 Ohm-Impedanz.

Die wirklich wichtigen Dinge stehen direkt im Schaltplan.

Dann waren die letzten Tage noch die Blechnerarbeiten angesagt, das Gehäuse ist fertig, bezogen, mit Lautsprecher versehen und sieht eigentlich ganz passabel aus. Und die Schnittwunden heilen auch langsam ab.

73 de Peter

Guten Abend, allerseits!

Hier nun der Empfänger.

Das übliche Problem auf 7MHz: Einerseits war das Ziel, eine möglichst hohe Empfindlichkeit und Verstärkung auch für schwache Signale zu erzielen, andererseits ist die Situation im 40m-Band mit sehr starken Rundfunksendern problematisch, die besonders nachts mit erheblichen Signalstärken in das Empfangsband "einfallen". Ein (einigermaßen) großsignalfester Mischer ist Dual-Gate-MOSFET. Also kam der zum Einsatz. Die gesamte Schaltung ist "100% NE602 free", weil auch im Demodulator ein Dual-Gate-MOSFET zum Einsatz kommt.

Beginnen wir links: Das Bandpassfilter hat keine Schutzdioden, weil die bei den hohen Signalpegeln im ungünstigen Falle die ersten Intermodulationen erzeugen können. Ein einfacher C zur Abtrennung einer eventuellen Gleichspannung (ich habe mir schon aus Dusseligkeit die eine oder andere Spule zerschossen, weil ich an den Eingang aus Versehen mal 12V angelegt habe) reicht aus.

Die Kopplung der beiden Filterkreise ist sehr lose, um hohe Trennschärfe zu erzielen und den Empfänger nicht zu übersteuern. Die Ankopplung an das Gate1 des 1. Dual-Gate-MOSFET ebenfalls, weil die ganze Empfängerschaltung eine sehr hohe Gesamtverstärkung erbringt. Hier gilt es also die Signalpegel sinnvoll zu begrenzen. Im Prinzip könnte man die Vorstufe natürlich weglassen, aber sie ergibt bei ungünstigen Bedingungen (tagsüber, schwache Signale) durchaus einen Vorteil. Außerdem steigt der Regelumfang an, weil diese Stufe im AGC-Kreis eingeschleift ist. Das Rauschen (sowohl das Bandrauschen als auch das Rauschen des MOSFET) spielen hier keine Rolle, daher kann man durch Reduktion der Verstärkung die Vorstufe (bzw. ihre Wirkung) sehr leicht zurücknehmen.

Einen zuschaltbaren Abschwächer braucht der Empfänger m. E. bei der Auslegung nicht, ich teste ihn immer an einer Loop für 40m, die sehr hohe Signalspannungen ergibt. Falls es doch mal zu viel Signalpegel gibt, kann man den RF-Gain etwas heruntersetzen, was (auch) die Verstärkung der Vorstufe herabsetzt.

Nach der Vorstufe folgt der RX-Mischer ebenfalls mit einem Dual-Gate-MOSFET. Hier muss beachtet werden, dass man schon einige Volt SS VFO-Signal anlegen muss, damit der Mischer eine optimale Dynamik erbringt und bei starken Signalen nicht den IMD3 verschlechtert. 2 bis 3Vss sind meiner Beobachtung nachallerdings vollauf ausreichend.

Folgend die Umschalteinrichtung für das SBB-Filter, das sich Sender und Empfänger teilen. Auch hier nochmal der Hinweis, dass man beim Relais ein HF-taugliches Bauteil verwenden sollte, das die ungenutzten Kontakte maximal entkoppelt. Wegen der hohen Gesamtverstärkung des Empfängers hatte ich beobachtet, dass bei einem untauglichen Relais ein deutliches Übersprechen des Empfangssignales feststellbar war, was dazu führte, dass AM-Stationen mit f>7200 kHZ ohne Filterung in den ZF-Verstärker und Demodulator gelangten und dann dort mit ihrem eigenen Träger "sauber" demoduliert wurden. Selbiges gilt auch für die Leitungsführung. Abgeschirmte Leitung zum und vom Filter ist Pflicht.

Die beiden letzten Dual-Gate-MOSFETs verteilen sich auf den ZF-Verstärker (Gain ca. 10dB) , der ebenfalls AGC geregelt ist und den Produktdetektor, der hier nun auch als mit einem Dual-Gate-MOSFET bestückte Stufe ausgeführt ist. Das Tiefpassfilter (2*C= 0.1uF, R=1k) kann man nach optimalem "Hörerlebnis" modifizieren, eventuell kommt noch zu viel "hochtoniges" Rauschen am Lautsprecher an, was ich z. B. als unangenehm empfinde.

Der übliche Audioverstärker schließt sich an, Vorstufe mit NPN-Transistor, Endstufe mit dem "schrecklichen" LM386. :pinch:N.

Die AGC ist auch nicht neu, wer unterschiedliche Abfallzeiten will, schalte dem C=33uF einen zweiten C parallel und verbinde diesen mit einem Schalter in der Frontplatte.

Ausblick: Auch wenn ich mit der Leistung des RX im Wesentlichen zufrieden bin, überlege ich mir einen Preselektor, der mit Kapazitätsdioden abgestimmt wird und über einen D/A-Wandler vom Microcontroller gesteuert wird (entweder manuell vom User oder automatisch je nach eingestellter Frequenz) .

So, das war's erstmal wieder. Schönen Sonntag noch!

73 de Peter

Zitat von DL3ARW

Regelumfang von etwa 40dB ermöglicht. Ich lege mal das betreffende Datenblatt in die Anlage. Es ist auch eine Regelkennlinie enthalten die dieses aufzeigt.

Guten Morgen Manfred,

Fig. 19 im Datenblatt zeigt schön auf, was an Regelung möglich ist. Ohne das genauer quantifiziert zu haben, kommt meine AGC leider nicht ganz in den vollen theoretisch möglichen Regelbereich von > 40dB, weil der AGC-Transistor aufgrund des Emitterwiderstandes und der daraus abgeleiteten Spannung für den Mikroncontroller (S-Meter) ein paar Millivolt oberhalb von 0V am Kollektor stehen lässt. Aber mit zwei geregelten Stufen ergibt dies trotzdem einem Regelumfang, der für einen derart einfachen Empfänger mehr als ausreichend ist.

Statt des 40673 habe ich auch mal in der gesamten Schaltung den 3N205 eingesetzt (ich platziere die Dual-Gate MOSFETS immer in Steckfassungen um sie experimentell gelegentlich mal gegen andere Typen auszutauschen) und musste feststellen, dass der Gain des 3N205 nochmals deutlich höher ist, so dass ZF-Verstärker eine erhebliche Schwingneigung zeigte, wogegen er mit dem 40673 dieses Verhalten nicht an den Tag legte. Fazit: Wieder was gelernt.

73 de Peter

Noch ein Edit: Heute Nacht war ja ARRL-Kontest und gegen 23 Uhr kamen ein Ws und VEs durch. Es war problemlos möglich, die mit dem Transceiver und einer Delta-Loop zu arbeiten. Zumindest an die Ostküste reicht es also mit etwas mehr als "QRP"-Leistung.