Antennen Rausch Brücke

    Hallo,


    für die kommende Portabelfunk Saison wünsche ich mir eine akustische Antennen Anpass- und Abstimmhilfe. Ohne viel Abstrahlung will ich meinen 7Mhz V (nicht inverted) Dipol anpassen und abstimmen können. Und für den Bau einer Behelfsantenne stationär brauche ich auch ein Messmittel - naja, eine Schätzhilfe reicht auch. Meine Ausrüstung ist ein ft817nd, 20m Draht, 5m Koax mit Koaxdrossel und ein improvisierter LC Resonanztransformator (L-Toplogie). Funktionieren tut das bereits. Qso über die Alpen hinweg nach Sylt war ein recht erfreuliches Beispiel dafür. Aber etwas komfortabler und flexibler könnte es jetzt noch werden. Daraus entstand der die Absicht, eine Antennen Rausch Brücke zu entwerfen und zu bauen. Also hab ich ein paar Beispiele im Internet gesucht und einem ersten Plan zusammen geklixt.


    Wie zu sehen ist, ist der Plan noch nicht fertig und alle Details sind mir selbst noch nicht klar.


    In der ersten Version soll das eine reine Prüfbrücke für unterwegs sein, ohne Poti und ohne Dehko. Bei 50 Ohm reell, verstummen die aufs Rauschen modulierten Dits und die Brücke kann ausgeschaltet und damit gleichzeitig überbrückt werden. Das Kästchen bleibt zwischen Speiseleitung und Symmetrierglied (Doppeldrossel, Koaxdrossel oder Potter Trap) hängen. Zum Überprüfen der Symmetrierung taugt das Gerät ja auch. Für später plane ich noch ein paar Optionen ein, die vorerst unbestückt bleiben, beziehungsweise durch Drahtbrücken ersetzt sind.


    Meinen ersten Schaltplan und mein erstes Layout hänge ich mal an und bitte um Rückmeldungen.


    73, Johannes

    Lbr Hannes,


    beim Abstimmen mit einer Rauschbrücke sehe ich daß Problem, daß Du beim Abstimmen keinen Schutz hast gegen HF-Träger anderer Sender, die in deiner Umgebung in der Luft sind.


    Daher halte ich das Abstimmen mit der eigenen Sendeleistung und einem SWR-Meter immer noch für das Sicherste.


    HW?

    Ha-Jo, DJ1ZB

    Hallo Ha-Jo,


    bei meinen Recherchen habe ich von solchen Problemen nicht gelesen oder gehört. Die Rauschbrücke an der Antenne scheint ein bewährtes Verfahren zu sein. Und auch aus anderen Überlegungen heraus mache ich mir da wenig Sorgen. Die Entscheidung, eine A. R. B. zu bauen ist auch schon gefallen.


    Hallo alle,


    Jetzt geht es mir noch ein wenig um die Teile und um das Layout. Welche Ringkern Grösse wäre gut? Leistung fällt ja sehr wenig an, aber mehr Grösse erleichtert sauberen Aufbau. Einen Umschalter muss ich mir noch raus suchen. Und im Brücken Teil werde ich sehen, ob ich da eine durchgehende Massefläche mache und vielleicht in Inseltechnik arbeite. Jetzt ist das Layout auf einer Viertel Eurokarte unter gebracht und das ist kleiner, als gedacht. Mal sehen, ob sich das so mit den nötigen Pad Grössen und Abständen umsetzen lässt. Da hab ich auch noch nicht so genau hin gesehen.


    73, Johannes oe6jbg

    Zitat von Hannes aus OE6

    Welche Ringkern Grösse wäre gut?


    Warum nicht besser ein Doppellochkern. Z.B. Amidon BN43-2402 oder BN43-202. Wenns denn ein Ringkern sein soll z.B. ein FT50-43. Wozu ist eigentlich die eigentümliche Beschaltung der primär Seite des Brückentrafos gut? Was die Leitungsführung im Layout betrifft, so erinnert mich das eher an die Leitungsführung für eine NF Schaltung. Streukapazitäten und Induktivitäten innerhalb der Brücke können die Brückensymmetrie beeinträchtigen.


    Viele nützliche Information, die man zur Rauschbrücke wissen sollte findet man in diesem QST Artikel: "Improving and using RX noise Bridges"


    Zitat von Hannes aus OE6

    In der ersten Version soll das eine reine Prüfbrücke für unterwegs sein, ohne Poti und ohne Dehko


    Der Sinn erschließt sich mir auf den ersten Blick nicht. Der FT817 hat doch eine eingebaute SWR Brücke?


    73, Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

    3 Mal editiert, zuletzt von DL4ZAO ()

    @ Günter , DL4ZAO


    genau , das ist die Rauschbrücke, die ich unbekannter weise schon Anfang der 80-er Jahre gebaut habe
    und die heute noch einwandfrei , auch auf 2m , funktioniert. Danke für den Hinweis.


    @ Johannes , baue Dir Dein Abstimmgerät, wenn möglich mit sehr kurzen Verbindungen . Wenn man es
    richtig gut machen will, baut man alles in geschirmten Kammern auf. In einer die Erzeugung der Rauschspannung
    und in einer zweiten den Doppellochkern , zwei sich gegenüberstehenden HF-Buchsen und dazwischen den Schalter.
    Der Aufbau auf einer Leiterplatte ist meines Erachtens nur für die Rauschspannungserzeugung angebracht.
    Die Brücke selber wird mit kurzen knappen Verbindungen aufgebaut.


    wünsche viel Freude am Bauen,



    73 de

    Manfred , dl3arw

    Hallo Günter,

    Zitat von DL4ZAO

    Der Sinn erschließt sich mir auf den ersten Blick nicht. Der FT817 hat doch eine eingebaute SWR Brücke?

    das hat Johannes eingangs seines Postings eindeutig dargelegt:
    "...wünsche ich mir eine akustische Antennen Anpass- und Abstimmhilfe. Ohne
    viel Abstrahlung     will ich meinen 7Mhz V (nicht inverted) Dipol anpassen
    und abstimmen können."

    73


    Karsten

    Hallo danke Oms für viel Info, Hinweise und interessierte Fragen.


    Die akustische Abstimmung hat für mich weitere wesentliche Vorteile bei umfangreicheren Abgleicharbeiten und bei Versuchen. Sie verbraucht kaum Energie, ich habe beide Hände frei zum Abgleichen am Speisepunkt und höre den Rx fortlaufend, der auf der Wiese steht. Zwischen total daneben, wie Kurzschluss oder Unterbrechung und 50 Ohm reell brauche ich nicht umschalten, das Gerät hält das alles aus und hat ein scharfes Minimum. Aber die Entscheidung ist ohnehin bereits gefallen.


    Der von Günter zitierte qst Artikel ist wirklich gut, den hatte ich auch schon. Eine weitere Quelle war für mich:
    http://jcoppens.com/univ/ucc/elmag/ant/pdf/noisebr.pdf
    Aus letzterem Artikel habe ich die Anregung bezogen, 2 primär Wicklungen zu verwenden, um die kapazitive Kopplung von primär nach sekundär zu symmetrieren. Optional kann man die 2. Wicklung gleich belasten, wie die erste belastet ist. Das bringt zwar nach Hubbs und Doting kaum mehr eine Verbersserung, und ich werde das zunächst unbestückt lassen. Die vier Löcher in der Platine leiste ich mir aber, vielleicht bin ich mal neugierig und mache doch noch Tests. So viel zur tatsächlich ungewöhnlichen primärseitigen Beschaltung des Trafo.
    Der Brückenteil war in meinem letzten Posting wirklich noch sehr unfertig und unaufgeräumt. Da bin ich mal drüber gegangen. Wenn ich genau weiss wie Schalter und Trafo aussehen, werd ichs nochmals überarbeiten. Schön langsam präzisiert sich die Vorstellung in meinem Kopf. Voraussichtlich wird die Platine doppelseitig und der Brückenteil wird ohne Löcher in der Platine ausgeführt.


    Bottom Layer ist der Boden der Abschirmkiste. Auf der Oberseite kommt rundum ein federnder Blechkragen, der gut mit dem Boden durch gesteckete und verlötete Drähte verbunden ist. Der Top Layer bekommt die Leiterbahnen auf deren Oberfläche die Teile und Zuleitungen angelötet sind (Gullwing und J-Lead). Auf den Kragen wird ein Deckel gesteckt. Das kann ich alles jetzt noch nicht in der Zeichnung richtig darstellen. Da muss ich mir noch die entsprechende Bauteil Bibliothek anlegen. Bitte um Geduld. Im Endeffekt ists ein Mittelding zwischen smd und Inseltechnik, so zu sagen: eine Inseltechnik mit geätzten Inseln statt mit auf geklebten Inseln.


    Im Schaltplan stehen jetzt ein paar Hinweise auf die vielen zunächst unbestückten Optionen. Wie gesagt wird die erste Variante eine Prüfbrücke ohne viel Symmetriermassnahmen (7 Mhz) sein. Die Platine soll aber vorbereitet sein für eine Abgleichbrücke mit allen Symmetriermöglichkeiten, um sinnvoll auf höheren Frequenzen arbeiten zu können.


    Nachtrag: Günters Hinweis auf Material 43 hat mich nochmals bei Amidon nachsehen lassen, ja es wird wohl Material 43 werden, Baugrösse FT50 oder FT82 wegen mehr Platz für Kapazitätsarme Wicklungen, bin da aber noch unsicher. Vielleicht teste ich beides.


    73, Johannes oe6jbg

    Hallo Johannes,


    noch 'ne Idee: 10/1000Hz Tastung abschaltbar machen für konstantes-Rauschen. (z.B fürRauschmessungen.
    und noch 'ne Idee: echte AM - Rauschdiode im Dauerbetrieb und den 1kHz Takt über einen Trennkondensator auf die Diode aufschalten. Dabei entstehen Rauschseitenbänder mit dem 1kHz Takt, die auch in einem SSB-Empfänger hörbar.


    Vielleicht auch von Interesse: "Untersuchungen an Rauschquellen" (pdf)


    73, Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

    Einmal editiert, zuletzt von DL4ZAO ()

    Hallo Johannes,


    ich bin skeptisch, ob du mit der Dimensionierung deines dreistufigen Verstärkers so glücklich werden wirst. Bei der hohen Leerlauf-Verstärkung von fast 40dB/Stufe und den dafür zu langsamen Transistoren kippt der Frequenzgang auch wegen des Miller Effekts oberhalb von 1 MHz drastisch ab.
    73


    Edit: Simulation Verstärkung an 50 Ohm Last (S21).

    Hallo Günter,


    du hast natürlich recht, mein erster Entwurf war den Klassikern auf diesem Gebiet, (heathkit, palomar usw.) nach empfunden und der Transistor ist einfach das, was hier so herum liegt. Danke für den Hinweis.


    Wenn ich jetzt den bfr96 einsetze, schaut die Sim schon ein wenig besser aus, und es ist zu überlegen, gegen gekoppelte Stufen zu nehmen. Könnte auch eine Platzfrage werden, 2 oder 3 Stufen.

    Mal eine grob überschlägige Rechnung mit der Bitte um kritische Durchsicht.


    Annahme : Eine Zenerdiode als Rauschquelle liefert eine ENR von mindestens 30dB (über dem Zimmertemperatur Grund-Rauschpegel von -174dBm/Hz), hinzu kommt bei SSB Bandbreite 2400Hz ein Bandbreitenfaktor von 10log(2400) = 34 dB, insgesamt also 64 dB über dem thermischen Rauschen von -174 dBm/Hz. Das ergibt an 50 Ohm bei 2,4kHz SSB Bandbreite eine Rauschleistung von -174 +30 + 34 = -110 (dBm). Das entspricht nach gängiger Definition einem S-Meter Pegel von S3. Macht der Rauschverstärker eine Verstärkung von 36dB, ergäbe das S9. Bei 56 dB wären das S9+20 dB.


    Wozu die Rechnerei? Falls diese Überlegung keine gravierenden Fehler aufweist, reichen 56 dB Verstärkung nach der Diode, um am S-Meter ein Rausch Signal von mehr als S9+20dB zu produzieren. Mehr braucht man m.E. nicht und da hält sich auch die Schwingneigung noch in Grenzen.


    73, Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

    Den Frequenzgang der drei BFR96 könnte man ja noch mit je einem R und einem Trenn-C in Reihe von Kollektor nach Basis begradigen, halt auf Kosten der ohnehin schon hohen Verstärkung.

    Ha-Jo, DJ1ZB

    Hallo,


    dass ich in Richtung Verstärkung und Frequenzgang noch Überlegungen anstellen muss, war mir klar, aber ich habe da mit einigem Recherche Aufwand gerechnet. Hier jetzt gleich dieses Thema so umfassend, kompakt, klar und mit Quantifizierungen versehen vor zu finden, das übertrifft meine kühnsten Erwartungen. Danke Günter.


    Jetzt hab ich gesehen, dass der Verstärker doch ein wenig grösser wird, als gedacht. Das heisst, dass die Platine eher 50 x 160 mm gross wird. Ist auch in Ordnung, dafür kann ich das Verstärker Layout ein wenig auseinander ziehen, Abschirmung vor sehen und etwas grosszügiger aus gestalten. Das schadet sicher nicht. Versuchsweise hab ich einen 4 Stufigen Verstärker mit bfr92 simuliert und ein wenig an Verstärkung und Frequenzgang gedreht, um in den vorgeschlagenen Bereich zu kommen. Zumindest in der Sim schaut es einmal nicht so schlecht aus. Das ist aber auch nur eine Möglichkeit.


    In die Richtung von Ha-Jo's Vorschlag hab ich auch schon Überlegungen angestellt. In den Strom gegengekoppelten Stufen kann man ja das gleiche anstellen, wie in Spannungs gegengekoppelten: Verstärkung wegnehmen und die hohen Frequenzen etwas anheben. Das werde ich auch noch simulieren. Die Details fangen so richtig an, Spass zu machen, das könnte noch etwas Zeit in Anspruch nehmen. Ein paar andere Dinge hab ich aber auch noch um die Ohren. Vorerst möchte ich aber schon die Auswahl der Transistor Type treffen, damit ich bei der nächsten Bestellung gleich mit ordern kann. der bfr92 scheint recht brauchbar zu sein. Vielleicht finde ich für diese erste Version etwas vergleichbare Bedrahtetes. Das Umarbeiten auf smd werd ich im Moment zeitmässig nicht schaffen.


    tnx es 73, Johannes

    Lbr Hannes,


    die Gegenkopplungen von Kollektor auf Basis habe ich zunächst vorgeschlagen, weil die Emitter in der zunächst gezeigten Schaltung direkt auf Masse lagen. Mit dieser Gegenkopplung wird der Eingang niederohmiger und dadurch weniger anfällig gegen den Einfluß der Eingangskapazität der Transistoren.


    An sich habe ich solche Verstärker mit frequenzabhängiger Emittergegenkopplung schon in den 60iger Jahren gebaut, allerdings beruflich und mit den damals gerade erhältlichen 2N2218 und ohne die Hilfe von Schaltungssimulationen. Aber es war eben schon damals ein Weg zum Bau von Breitbandverstärkern im HF-Bereich.


    Viel Erfolg weiter!

    Ha-Jo, DJ1ZB

    Der Power Rauschgenerator des QRP Shop setzt auf trafogekoppelte Stufen, die zusammen ca 30dB Verstärkung machen. Ich würde mir heute allerdings nicht mehr die Mühe machen, einen Breitbandverstärker aus diskreten Stufen zu züchten und stattdessen ein MMIC vorziehen. Das verstärkt breitbandig, erfordert nur minimale Beschaltung und spart somit auch Platz. Es genehmigt sich allerdings Einiges an Strom, aber das gilt für jeden Breitbandverstärker. Ein MAR8+macht von DC bis 300 MHz eine Verstärkung von 30 dB, die darüber dann bis 1000MHz auf 24 dB absinkt. Zwei Stück hintereinander geschaltet ergeben 60 dB Verstärkung. Zwischen MMIC und dem Brücken-Trafo ggf. noch ein Widerstandsdämpfungsglied von einigen dB gegen die Schwingneigung bei induktiver Last und das sollte es gewesen sein.



    73, Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

    Hallo OMs,


    ja, dass diese diskrete Bastelei nicht der neueste Stand der Technik ist, das ist schon klar. Meiner einer lernt aber viel dabei. Den Power Rausch Generator kannte ich schon, aber den MMIC muss ich mir noch ansehen.


    Gegenkopplungs Widerstände zwischen den Kollektoren und den Basen waren in der Sim-1 schon drin, und jetzt hab ich da die Verstärkung nochmals zurück genommen und den Frequenzgang korrigiert. Da ist dann das Folgende heraus gekommen. Mal sehen, wie sich das noch entwickelt.


    73 und schönen Sonntag, Johannes oe6jbg

    Hallo Hannes,
    Der Frequenzgagn sieht passabel aus, die Methodik mit dem dies erreicht wurde erscheint gewöhnungsbedürftig.
    Die mit einem Kondensator überbrückten Widerstände in der Basiszuleitung als "Frequenzgangkompensation" wirken wie Vollgas mit gezogener Handbremse.


    73
    Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

    3 Mal editiert, zuletzt von DL4ZAO ()

    Hallo Günter,
    den Vergleich mit Vollgas und Handbremse kann ich nicht ganz nach vollziehen.
    Ich würde eher sagen, dass dort, wo die parasitäre bc Kapazität zu bremsen beginnt, der kleine Überbrückungskondensator (Werte wurden etwas korrigiert) sachte ausgleichend etwas Gas gibt. Das Gegenkopplungs Netzwerk aus R Basis-Kollektor und R Koppel wird kapazitiv etwas kompensiert.
    Das waren meine Überlegungen und habe jetzt auf Anhieb zunächst auch keinen Beleg gefunden, dass das legitim oder üblich ist. Dann hab ich aber etwas ausgegraben: Tietze Schenk beschreiben das in der 2. Auflage der Halbleiterschaltungstechnik -> siehe Anhang. In meiner sechsten Auflage ist das aber schon rausgekürzt worden.
    Der Frequenzgang der Sim zeigt einen kräftigen Effekt. Im Anhang ist er einmal mit den Überbrückungskondensatoren gezeigt, und davor ohne.
    73, Johannes