Speaky fast fertig!

Bitte entschuldigt den etwas längeren Text, ich möchte nicht nur von Problemen sondern auch von Erfolgen berichten, beides ist im Zusammenhang zu sehen. Der Speaky ist fast fertig, der Zusammenbau und Test war lehrreich und hat Spass gemacht, was aus dem Text vielleicht auch durchklingt. Bald werde ich damit mein erstes QSO führen.

Erfahrungen beim Aufbau des SPEAKY

Vor dem Urlaub bestellt, war der Bausatz bei meiner Rückkehr geliefert. Erste Reaktion nach dem Öffnen der Verpackung: Worauf habe ich mich da eingelassen? Es sah nach einem umfangreichen Projekt aus.

Bestückung und Test der Baugruppen:
Baugruppe 1 ohne Probleme

Baugruppe 2 nanu, wo ist der 4093?
Jetzt nahm ich den Hinweis aus der Baumappe ernst, doch erstmal Inventur zu machen. Also packte ich alle Tütchen aus und hakte die Teile anhand der Baumappe ab. Dabei konzentrierte ich mich auf die Schlüsselbauelemente, deren Fehlen ich nicht durch Griff in die Bastelkiste kompensieren konnte. Nach kurzer Information per E-Mail, hatte ich zwei Tage später die fehlenden Teile. Die Arbeit wurde nicht gestoppt, zwischenzeitlich baute ich die Bandmodule, das S-Meter, das geschaltete Tiefpassfilter und den Zähler auf.
Das Tiefpassfilter überprüfte ich in der Firma mit Spektrumanalyzer: geht wirklich gut.

Problem beim Frequenzzähler: nur eine der vier Schrauben hat die erforderliche Länge und ist eine Zylinderkopfschraube. Die drei anderen sind zu kurze Senkkopfschrauben.

Weiter geht es mit Baugruppe 2: Unklarheit, wohin der C 470 nF soll, zwischen Punkt 40 und 42 (Text) oder zwischen Drain und Source (Schaltplan). Die Entscheidung fiel zugunsten des Textes.

Baugruppe 3 ohne Probleme
Baugruppe 4 ohne Probleme
Baugruppe 5 ohne Probleme
Baugruppe 6 ohne Probleme
Baugruppe 7 ohne Probleme
Baugruppe 8 ohne Probleme
Baugruppe 9 ohne Probleme
Baugruppe 10 ohne Probleme
Baugruppe 11 ohne Probleme

Da die Sendestufe (Baugruppe 11) zunächst nicht getestet wird, habe ich die Leistungstransistoren noch nicht aufgelötet.

Nun hat man die komplett bestückte Leiterplatte vor sich und kann die Bandmodule aufstecken und sich an dem Anblick dessen, was man schon geleistet hat, ergötzen.
Mechanisches Problem an den Bandmodulen: Die Quarze sind (bis auf 15er Modul) so hoch, dass sie die Lötstellen des benachbarten Bandmoduls berühren. Also habe ich die Lötstellen flachgefräst und die Oberseite der Quarze isoliert.

Gehäusebau:
Zusammenschrauben der Seitenteile und Montage der Hauptplatine: ohne Probleme
Montage des Kühlkörpers am Gehäuse: ohne Probleme
Nun erst habe ich die Anschlussbeine der Leistungstransistoren zurechtgebogen, so dass nach dem losen Einstecken in die Hauptplatine die Kühlfahnen ohne Spannung auf dem Kühlkörper aufliegen, aber gleich den ersten (BD244) falsch herum (war glücklicherweise korrigierbar, ohne abzubrechen). Anschließend habe ich auf dem Kühlkörper maßgenommen, die Löcher gebohrt, die Transistoren isoliert festgeschraubt und dann verlötet.
Glückes Geschick: Der Zähler passte straff in die Öffnung, Nachfeilen unnötig. Beim S-Meter und bei der Mikrofonbuchse war entsprechend der Baumappe etwas Nacharbeit nötig.

Zur Verdrahtung habe ich die Frontplatte schräg heruntergeklappt und die Verbindungen direkt über der Hauptplatine hergestellt.

Nun kam ein langes Wochenende, ich lieh mir aus der Firma 350MHz-Oszi, Spektrumanalyzer, FET-Probe und Funktionsgenerator (bis 10 MHz).
Dann erstes Einschalten mit Strombegrenzung im Netzgerät bei 400 mA: ok, geht mit 80m-Bandmodul, rauscht, Frequenzanzeige ok, VCO eingerastet (hatte ich vorher schonmal eingestellt).
Problem: Lautstärkepoti geht genau falsch herum, E und A getauscht

Nun wollte ich erstmal sehen, wie das mit dem Preselektor und der Bandbreiteneinstellung am Quarzfilter funktioniert. Ein funktionierendes Bandmodul musste her, ich nahm das 80m-Modul. Mit Hilfe des Spektrumanalyzers stellte ich zunächst die Filterkurve des Preselektors optimal ein. Die Selektion ist erstaunlich, die Durchlasskurve geht mit dem Preselektorpoti hin- und herzuschieben. Das Preselektorpoti geht auch falsch herum, im Uhrzeigersinn zu niedrigeren Frequenzen.
Nächster Versuch: Mit dem Funktionsgenerator habe ich den Empfangsbereich um 3530 kHz über 20 kHz gewobbelt und die Durchlasskurve am Quarzfilter beobachtet. Die Bandbreiteneinstellung mit der Gleichspannung an den Kapazitätsdioden funktioniert sehr gut, wobei die obere Grenzfrequenz weitgehend konstant bleibt und die untere Grenzfrequenz sich mit steigender Abstimmspannung nach unten verschiebt. So habe ich nach Gutdünken ca. 2,5 kHz eingestellt, die obere und untere Grenzfrequenz ermittelt und nach Gehör mit Zero-Beat die USB- und LSB-BFO-Frequenz provisorisch eingestellt. Nun konnte ich mit 2 m Draht als Antenne im Bastelkeller Stationen im 80m-Band hören.

40m-Modul: Der Spektrumanalyzer zeigte, dass die Durchlasskurve des Preselektors zu tief liegt und selbst mit ausgedrehten Trimmern nur knapp ins Band hereinreicht. Nach Abwickeln von jeweils 3 Windungen an den beiden Ringkernen war das Problem behoben. Der Spektrumanalyzer zeigte jedoch eine leicht überkritische Kopplung der beiden Preselektorkreise mit einer etwas breiten und eingesattelten Durchlasskurve.

Nun wollte ich den Sendebetrieb im 80m-Band testen. Mangels Wattmeter schloss ich den Oszi gemeinsam mit einer 47-Ohm-Dummy-Load an die Ausgangsbuchse an. Bei ca. 22 Volt HF-Spannung würden 10 Watt erreicht. Die Tastung des Senders ergab - nichts. Die Dummy Load blieb kalt. Nach einiger Zeit fand ich den Fehler: Das Sendeleistungspoti hatte noch keine Masseverbindung, hatte ich in der Baumappe übersehen. Nach Herstellung der Masseverbindung Sender wieder getastet: in Maximalstellung des Sendeleistungspotis ca. 1 Volt HF-Spannung, na ja, war schon mal was, aber warum so wenig? Nun habe ich versucht, den Weg der HF vom Mischer-Ausgang her zu verfolgen. Das Mischer-Ausgangssignal sah sehr "komisch" aus, schien mit 3,5 MHz nichts zu tun zu haben. Nach Schaltungsstudium und genauem Durchlesen der Beschreibung wurde es klar: Die 3,5 MHz müssen ja erstmal aus dem Mischer-Ausgangssignal herausgefiltert werden, und diesem Zweck dient der Preselektor. Dazu muss dieser natürlich auf die Sendefrequenz abgestimmt sein. Nach Drehen am Preselektorpoti ging die Ausgangsspannung auf über 20 Volt und die Dummy Load wurde endlich warm.

Inbetriebnahme des 20m-Bandmoduls: ohne Probleme
Hier habe ich dann erstmals den Preselektor, wie in der Baumappe beschrieben, mit Hilfe des Sendeleistungsmaximums eingestellt nachdem ich den Zweck des Preselektors beim Senden verstanden hatte.

Inbetriebnahme des 15m-Bandmoduls: Netzteil in Strombegrenzung, Andeutung von Rauchwölkchen!
Die Fehlersuche ergab zunächst: D1 falsch herum eingelötet, den gleichen Fehler habe ich dann noch auf dem 10m-Bandmodul wiederholt. Nach Korrektur blieb das Problem aber bestehen wenn das Modul eingesteckt wurde. Die Ursache war schließlich eine Lötzinnbrücke, die die freiwillige Selbstkontrolle nicht bemerkt hatte.

Inbetriebnahme des 10m-Bandmoduls:
Nach Einstellung des VCO-Pegels zeigte der Zähler nichts an, funktionierte aber bei leichter Erhöhung auf ca. 130 mV rms. Vielleicht muss ich das Signalkabel zum Zähler wechseln, ich habe, weil es schön dünn ist, abgeschirmtes NF-Kabel genommen..., aber nur ein kurzes Stück.

Abgleich entsprechend der Anleitung von Stephan, DL8YEC
War eigentlich ohne Probleme, nur im Punkt "Trägerunterdrückung..." der Anleitung stehen keine Randbedingungen (CW, SSB, PTT-Taste oder Morsetaste) und auch nicht, woran gedreht werden soll. Hier muss man in die Baugruppenbeschreibung zurückgehen, um nachzulesen, wonach was einzustellen ist. Ich habe beim Abgleich nach Punkt 12 den LSB/USB-Schalter nicht umgelötet, sondern jeweils an den gegenüberliegenden Potis gedreht.

Um eine korrekte Frequenzanzeige zu erhalten, habe ich zunächst versucht, den Zähler einzustellen. Bei Einspeisung von genau 10 MHz zeigte der Zähler zuwenig an und ließ sich nicht weit genug ziehen. Nach Parallelschaltung von 22 pF zur unteren Lastkapazität am Quarz war das gelöst. Somit zeigt nun der Zähler die exakte LO-Frequenz (bzw. mit Offset) an. Der Offset muss nun entsprechend der Durchlasskurve des Quarzfilters eingestellt werden. Ich entschloss mich, den Offset so einzustellen, dass die angezeigte Frequenz stets die Lage der Filtermitte im CW-Betrieb bzw. die Sendefrequenz im CW-Betrieb ist. Dazu musste ich den im Zähler schon vorprogrammierten Offset von 7999.00 kHz auf 7998.07 kHz verringern. Die Lage der unterdrückten SSB-Trägerfrequenzen ergab sich dann zu 400 Hz oberhalb der angezeigten Frequenz bei LSB-Betrieb und zu 2.2 kHz unterhalb der angezeigten Frequenz bei USB-Betrieb.

Test der Modulation mit NF-Quelle am Mikrofoneingang, Dummy Load und daneben Weltempfänger im SSB-Betrieb: ok

Bisher noch ungelöste Probleme:

1. Wenn Boden und Deckel angeschraubt sind und sich die Hauptplatine einige Grad mehr erwärmt, als in offenem Zustand, wird das NF-Signal leise und verzerrt.

2. Unregelmäßiges, vom Empfangssignal abhängiges Ploppen (S-Meter zeigt dabei kurzen Ausschlag um ca. 3 Stufen) im Abstand einiger Sekunden, das mit dem Warmwerden nach 5 bis 10 Minuten schwächer wird und schließlich nicht mehr wahrzunehmen ist.

3. Im 10m-Band scheint die Sendestufe im Sendebetrieb CW bei offener Morsetaste zu schwingen, Leistung ist maximal (Frequenz unverändert), bei gedrückter Morsetaste ist die Leistung entsprechend dem Sendeleistungspoti.

4. Einige Pfeifstellen im 10m-Band, vermutlich Einkopplung vom Frequenzzähler.

5. Pfeifstellen am Anfang aller Bänder, vermutlich Einkopplung der doppelten DDS-Frequenz in die ZF.

Ergänzung:
Das Problem Nr. 1 habe ich gerade "erforscht". Die Verzerrungen sind am Pin 7 des TCA440 zu sehen. Kalt sind da ca. 60 mV Gleichspannung und 35 mVss NF-Spannung, schöner Sinus. Bei leichter Erwärmung geht die Gleichspannung gegen 0, wodurch die NF stark verzerrt wird. Ich habe verschiedene Tests gemacht:
Die ganze Platine warm gemacht: Verzerrungen sind da
Die ganze Platine warm, der TCA440 kalt: Verzerrungen sind weg
Die ganze Platine kalt: Verzerrungen sind weg
Die ganze Platine kalt, TCA440 warm: Verzerrungen sind da
Unter warm verstehe ich wirklich nur warm, so dass man es gerade merkt. Der Verdacht verdichtet sich sehr stark, dass im TCA440 ein Problem ist.

Viele Grüße
Klaus, DM5KL, der heute seine Zulassungsurkunde erhalten hat.

Hallo Peter,

danke für deine Anmerkungen. Ich musste die Arbeit am Speaky für einige Tage unterbrechen. Gestern habe ich versucht, der Ursache für das Schwingen etwas näherzukommen. Es betrifft nur das 10m-Bandmodul. Stecke ich das 10m-Modul in den 15er Steckplatz, ist alles unverändert.
Bei der Frequenz habe ich mich geirrt, es ist nicht die Sollfrequenz, sondern die Preselektorfrequenz, die sich beim Schwingen mehr oder weniger von der Sollfrequenz unterscheidet.
Das Schwingen tritt unter folgenden Bedingungen auf:
- Im SSB-Betrieb, wenn die PTT-Taste gedrückt ist (ohne NF-Signal)
- Im CW-Betrieb, nachdem die Taste losgelassen wird bis zum Abschalten des Senders.
Es tritt nicht auf, wenn der interne Keyer arbeitet und die HF aus- und einschaltet, in den Pausen ist da wirklich Ruhe.

Kannst du mich über den Unterschied zwischen diesen beiden Zuständen aufklären:
a) Keyer in Tastpause (kein Schwingen, keine HF, Taste gedrückt) und
b) Taste losgelassen während der Sender noch kurz nachäuft (schwingt)?
Vielleicht habe ich da noch irgendetwas übersehen.

Viele Grüße
Klaus, DM5KL

Hallo Felix,

thank you for your posting and your offer, yes I'm interested in getting your additional Speaky information (address: dm5kl at darc . de). I think it is also useful for the hole speaky community, may be here is also a good place for publishing.

Some days after my successful radio amator examination I got my call sign via phone call, the written document 6 weeks later. And on the day of the phone call I ordered my Speaky.

In my posting I described my experiences in building up the Speaky. It was mainly without problems (some missing parts were quickly sent after). It took me about 3 weeks to complete the PCBs and to build up the Gehäuse. Then I carried some equipment from my company to my home. I performed measurements to check and learn how the Speaky works (I think so did you).
- Output low pass filter: The spectrum analyzer showed me: working fine
- Aligning of the band modules: The 40m preselector was too low in frequency. I removed 3 windings of each preselector coil and the frequency was ok. In my opinion the coupling factor of the two resonant preselector circuits is too much and so the bandwidth is more than necessary. I will try to reduce the coupling caps (in the near future).
- Testing the transmitter: I had to learn that the preselector is important for selecting the tx frequency, and that the tx power potentiometer has to be grounded (I forgot). After learning how the transmit mode works I adjusted the other band modules in tx mode for maximum tx power.
- Adjustment of the frequency counter: I supplied the counter with exactly 10 MHz. It was necessary to solder an additional cap to one of the crystal load caps to get a correct frequency display. I decided to change the counter frequency offset (was preset to 7999.00 kHz) to 7998.07 kHz. So the frequency display shows me the accurate transmitting frequency in cw mode resp. the reception frequency according to the center frequency of the Cohn filter. The (supressed) SSB carrier frequencies are 400 Hz above (LSB) and 2200 Hz below (USB) the displayed frequency. I checked this simply by receiving commercial radio stations above 7.1 MHz and estimating the zero beat frequency.

I tested the Cohn filter using a sweep generator at 3.530 MHz (sweep 20 kHz) and an oscilloscope through the hole receiving path. In changing the Cohn filter bandwidth I found that the upper cutting frequency nearly remains constant and the lower frequency changes. Can you confirm?

The most important of the remaining problems I have solved:
- Plopping: the TCA440 was changed and the plopp disappeared
- Temperature Problem: I placed C102 in wrong orientation so the audio signal became bad and quiet with rising temperature.

There is still a problem at 28 MHz: When I press the PTT key the PA stage seems to oscillate at maximum power. The oscillating frequency depends on the preselector. Solving this problem is a task for later.

I think my way to explore and to measure the Speaky modules and components is not much different to yours. So my posting possibly doesn't contain very important news for you, but I think it was a funny task and we learned a lot.

73, Klaus, DM5KL

Speaky OTA!

So, nun habe ichs geschafft. Nachdem ich den verpolten C102 gefunden hatte musste ich endlich den Ernstfall proben. Mein allererstes QSO ging am Sonnabendabend mit einem OM aus Herford. Es war etwas holprig und ich war so aufgeregt, dass ich sogar das Buchstabieralphabet vergessen hatte.
Die Antenne ist ein 40m-Langdraht mit einem Fuchskreis. Am Sonntagvormittag hatte ich ein QSO mit EA5 auf 21 MHz. Der OM dort konnte mich allerdings nur mit größten Schwierigkeiten aufnehmen.
Am Sonntag wollte ich Portabelbetrieb machen, ist mir aber nicht so richtig gelungen. Vielleicht war ich zu naiv mit der Antenne. Ich habe einfach 40 m Draht durch Baumäste gezogen und den Fuchskreis drangehängt. Vielleicht weiß jemand, wie man das besser macht. Die MP1 ist da ab 7 MHz sicher eine gute Alternative...

73, besonders an die Speaky-Bastler
Klaus DM5KL