U02 – SDR
Baumappe
Erweiterungen des OV U02
zu den Lima SDR RX und TX Platinen
Leistungs- und SWR Sensor
Version: 2.0
Datum: 24.03.2011
Autor und Entwickler: DJ0ABR
OVV-U02 und Tester der Prototypen: DH5RAE
Die hier beschriebenen Baugruppen und alle zugehörigen Informationen sind für rein private Zwecke frei verfügbar. Jede kommerzielle Nutzung, jegliche Vervielfältigung oder Veröffentlichung (auch im Internet) bedarf unserer Zustimmung. Wir weisen ausdrücklich darauf hin, dass diese Baubeschreibung nur für technisch versierte Funkamateure vorgesehen ist. Vor dem Aufbau sind alle Details sorgfältig zu prüfen, wir übernehmen keinerlei Haftung für Irrtümer oder Fehler, die einwandfreie Funktion der Baugruppen oder die Vollständigkeit oder Fehlerfreiheit der Stücklisten. Wer nicht über die erforderlichen Fachkenntnisse verfügt, oder kein lizensierter Funkamateur ist, darf diese Baugruppen nicht in Betrieb nehmen ! Bei einer Inbetriebnahmen ist durch geeignete Messmittel festzustellen ob die gesetzlichen Grenzwerte eingehalten werden.
Da das Display die Leistung und die Stehwelle anzeigen kann benötigen wir noch einen Richtkoppler.
Üblicherweise haben käufliche Leistungs/SWR Messgeräte eine Genauigkeit von ca. 20% oder schlechter. Wer zwei Geräte hat und diese hintereinander schaltet sieht das schnell.
Diese Ungenauigkeiten liegen am Richtkoppler, der meist recht "billig" aufgebaut ist. Natürlich werden wir hier keinen Wunder-koppler bauen können, aber zumindest wäre es schön wenn man 10% Fehler schafft und vor allem auch niedrigere Leistungen noch einigermaßen sehen kann.
Die großen Meßfehler bei kleinen Leistungen kommen vor allem von HF Einstrahlungen in die Messleitungen, daher ist der Fehler bei 28 MHz besonders groß.
Um diese Einstrahlungen zu verhindern, habe ich den Koppel-Ringkern in einem eigens geschirmten Bereich untergebracht.
Wie gesagt, Wunder leistet auch diese Schaltung nicht, aber zusammen mit einer softwaremäßigen Korrektur erreicht man schon ganz brauchbare Ergebnisse. Bei Leistungen über 1 Watt mit Genauigkeiten von besser 10%, meist unter 5%. Und unter 1 Watt kann man zumindest noch Tendenzen ablesen, wo man bei preiswerten kommerziellen Geräten fast nichts mehr sieht.
>>> Stückliste für den Materialeinkauf <<<
Schaltungsbeschreibung:
Der HF-Trafo L1 bildet zusammen mit R1, R2 und C1 eine Messbrücke, wobei mit L1 der HF-Strom und über C1 die HF-Spannung abgegriffen wird. Da die HF-Spannung im Vergleich zum gemessenen Strom viel zu groß ist (immerhin 200Vss bei 100 Watt) wirkt C1 mit C2 und R3 als Spannungsteiler um eine passende kleine Spannung zu machen die in die Brücke eingespeist wird.
Links von R1 und rechts von R2 liegt die vorlaufende bzw. rücklaufende HF Spannung an, welche mit zwei Germaniumdioden gleichgerichtet wird.
Diese Mess-Gleichspannung wird noch gut gefiltert und dann einem OP zur Verstärkung zugeführt. Will man ein einfaches mechanisches Messwerk verwenden, so könnte man die gemessene Spannung auch unverstärkt an das Messwerk anlegen. Wir möchten die Spannung aber elektronisch mit dem Display messen und darstellen wofür eine niederohmige Ansteuerung des AD-Wandlers sinnvoll ist. Außerdem minimiert eine höhere Spannung Messfehler durch HF-Einstrahlung weil die Messspannung kurz vor dem AD Wandler wieder heruntergeteilt wird, was Störungen ebenfalls herunterteilt.
Welcher der Ausgänge JP6 und JP7 der Ausgang für die Leistungsmessung und der für die SWR Messung ist habe ich offen gelassen, denn das hängt von Aufbau und Wicklungssinn des Übertragers ab. Am besten mißt man es heraus wenn der Aufbau fertig ist.
HF Eingang und HF Ausgang:
An den HF Eingang (vom Transceiver) schließt man ein dünnes Koaxkabel (z.B. RG316) an. Den Schirm verbindet man so kurz wie möglich mit dem Gehäuse des Richtkopplers, die Seele mit dem Eingangspin.
Dieses Koaxkabel wird dann durch den Ringkern gesteckt (keine Windung, einfach nur einmal durchstecken) und auf der Ausgangsseite wird die Seele mit dem Ausgangspin verbunden. Der Kabelschirm wird auf der Ausgangsseite NICHT angeschlossen sondern nur abgezwickt !
Die Masseverbindung zwischen Ein- und Ausgang stellt das Gehäuse des Richtkopplers her. Und genau das ist der Grund, warum das Schirmblech zwischen Ringkernbereich und Elektronikbereich unbeding erforderlich ist, denn hier läuft der volle HF Strom drüber. Ohne dieses Blech würde die HF durch die Elektronik vagabundieren und das Messergebnis stark verfälschen (wie es bei vielen kommerziellen Geräten der Fall ist !).
Den Ringkern montiert man mittig auf das Koaxkabel und führt dieses auch mittig durch den Ring. Dort fixiert man es mit etwas Heißkleber.
Ringkern:
Es wird ein Amidon Ferritkern FT50-43 benutzt. Man sollte keinen anderen Kern nehmen, da die Softwarekorrektur im Display auf diesen Kern abgestimmt ist.
Zum Schutz des CuL Drahtes bewickelt man diesen Kern zunächst dünn mit Teflonband. Dieses bekommt man in jedem Baumarkt in der Abteilung mit den Wasserrohren. Dieses Band wird für die Abdichtung von Rohrverbindungen benutzt, eignet sich aber hervorragend zum Schutz von Ferritkernen.
Mit CuL Draht 0,35mm wickelt man jetzt 25 Windungen auf diesen Ringkern und lötet ihn stehend in die Platine ein. Durch diesen stehenden Kern wird wie zuvor beschrieben dass Koaxkabel durchgeführt.
Abgleich:
Man schließt einen Transceiver und eine Dummyload an und versorgt die Platine mit 12 Volt.
Potis: die Potis stellt man auf Endanschlag (auf maximalen Widerstand)
Trimmer 1,4-10 pF: Bei einer Leistung von ca. 20 Watt (40m Band) misst man die Spannung an den Ausgangspins JP6 und JP7. Der Pin mit der niedrigeren Spannung zeigt die rücklaufende Leistung an. Man dreht den Trimmer solange bis die minimale Spannung herauskommt (möglichst 0 Volt). Mit der Hand oder dem Schraubenzieher beeinflußt man den Abgleich. Wenn möglich einen Kunststoffschraubenzieher benutzen, oder mit Geduld solange abgleichen bis 0 Volt angezeigt werden.
Damit hat man die Richtwirkung des Kopplers optimal eingestellt.
Ausgangsspannung: Jetzt dreht man den Transceiver auf eine Leistung von genau 100 Watt auf. Einer der Ausgänge wird jetzt mehrere Volt Ausgangsspannung zeigen, der anderen unter einem Volt. Den höheren Ausgang (Leistungsmessausgang) stellt man mit dem entsprechenden Poti auf genau 7 Volt ein. Die Display-Software zeigt genau 100 Watt an, wenn auf dem 40m Band eine Messpannung von 7 Volt anliegt.
Jetzt vertauscht man Transceiver und Antennenanschluß und stellt auch das andere Poti auf 7 Volt bei 100 Watt ein.
Die Messung ist umso genauer, je präziser man den 100 Watt Abgleich auf 7 MHz durchführt. Um genau 100W einzustellen kann man ein herkömmliches Leistungsmessgerät benutzen (Fehler meist 10-20%). Wer ein Oszilloskop (min. 50 MHz Bandbreite) hat schließt dieses an den Antennenausgang an und stellt eine Spitze-Spitze Spannung von 200 Vss ein. Das entspricht an der 50 Ohm Dummyload ganz genau 100W, genauer gehts nicht.
Damit ist der Abgleich der Platine fertig und man kann die Ausgänge JP6 und JP7 an die Displayplatine anschließen, welche Leistung und SWR anzeigt.
Die ganze Platine wird in ein Filtergehäuse von www.schubert-gehaeuse.de eingebaut, Größe 55x74mm. Dann wird sofort die Schirmwand eingebaut und mit Platine und Gehäuse sauber verlötet. Wenn die Platine fertig abgeglichen ist und gut funktioniert, so fertigt man noch einen Deckel über dem Ringkern an und versiegelt diesen Bereich auch von oben.
Der Anschluss des Koaxkabels auf der Senderseite:
und auf der Antennenseite. Man beachte, dass der Schirm hier NICHT angeschlossen ist. Er wird einfach abgeschnitten und mit einem Stück Schrumpfschlauch geschützt. Angeschlossen wird nur der Innenleiter. Von diesem Anschluss geht dann auch noch ein Stück Draht zur Platine zum Lötpunkt "HF":
und so sieht die fertige Messbrücke aus. Zwischen Ringkernbereich und Elektronikbereich ist eine Schirmwand eingelötet (wichtig !). Platine und Gehäuse sind überall wasserdicht verlötet.
die Messbrücke ist einsatzbereit:
