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Topic: eigenständige RF Baugruppe im Forum - Start der Community basierten Arbeit (Read 9992 times)
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DF8OE
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eigenständige RF Baugruppe im Forum - Start der Community basierten Arbeit
« on: 22. December 2016, 17:54:12 »
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Hallo liebe Mitstreiter,
da ich trotz PC Zeitalter meine Schaltungen nach wie vor "per Kopf und Hand" entwickle, euch aber trotzdem mit einbeziehen möchte, werde ich diesen Thread nutzen, damit wir etwas gemeinsam erarbeiten und ich es trotzdem so entwickeln kann, wie ich es eben immer gemacht habe.
Ich werde jeden Vorschlag, den ich gut finde, einbeziehen. Bedeutet: der Originalpost (dieser hier) wird sich ständig verändern. Aber in diesem gesamten Thread werde ich nichts löschen. Aber ich werde unter die jeweiligen Beiträge ergänzen, ob ich es übernommen habe oder nicht (und warum nicht). Ich hoffe dieser Spagat zwischen "alles bleibt offen" und "trotzdem übersichtlich" gelingt mir  Und ich möchte mich schon jetzt entschuldigen: ich werde nicht alles berücksichtigen und manchen auch berechtigten Einwand nicht realisieren. Aber wir reden darüber warum nicht...
Also werde ich hier erstmal sammeln und wir können diskutieren. Irgendwann mache ich (angekündigt) einen CUT und erstelle eine PCB davon. Die Schaltung werde ich dann fein säuberlich mit KiCAD erstellen und veröffentlichen (GPL). Die Platinendaten nicht. Genau wie Chris möchte ich eine kleine Anerkennung meiner Arbeit durch den Verkauf der Platinen erzielen. Wenn ich die Platinen nicht mehr verkaufe, veröffentliche ich auch die Platinendaten (KiCAD).
Die angepeilten Eckdaten sind:
- RX: 0KHz (*) - 73MHz
- TX: alle Afu-Bänder von 2200m - 4m (2200m und 630m nur Treiber-Out. Ich arbeite aber an etwas sehr verwegenem: einem zweiten Auskoppeltrafo, der unterhalb von 160m automatisch "übernimmt". Ob das was wird, weiß ich noch nicht. Wenn ja: TX bis 2200m mit 50W)
- Sendeleistung: 50W
- 8 Tiefpässe
- 8 Bandpässe
- Abmessungen wie mcHF, Steckverbindungen zur UI-Platine wie mcHF, zusätzliche Verbindungsmöglichkeit zur neuen UI-Platine i40
- Bauhöhe der Platine < 5cm
- Spannungsversorgungen als Schaltregler
(*) siehe Bemerkung bei den Gedankenschnipseln
Gedankenschnipsel zur Realisierung:
- Bandpässe mit bedrahteten Induktivitäten
- Datenblatt Endstufentransistoren
- Datenblatt Treiber und Vortreibertransistor
- Datenblatt RF-Vorverstärkertransistor
- wahlweise kann der RX mit aktiviertem Vorverstärker und auch mit "umgangenem" betrieben werden
- von 50KHz - 73MHz wird wie bisher gemischt (vierfache Oszillatorfrequenz), darunter wird die Antenne direkt an den Audio-Codec geschaltet (Empfang von VLF-Sendern wie SAQ...) - Info zu (*)
- die Ruheströme der Endstufen und Treiber werden in mA in der Firmware eingetragen - die Kontrolle erfolgt automatisch im mcHF durch Messung und Auswertung via I2C-GPIO
- die Standard-SWR-Brücke entfällt. Dafür wird eine zusätzliche Messbrücke a la SARK100 eingebaut. Wenn die FW entsprechend ausgelegt wird (was passieren wird...) kann man das SWR eines kompletten Bandes anzeigen - inklusive Blindanteilen!. Dadurch Wegfall der Messung "während des TX" - aber Sweepfunktion (neu) und Anzeige von Blindanteilen möglich
- die HF-Ausgangsspannung wird direkt gemessen und kann angezeigt werden. Eine Eichung bezieht sich natürlich auf 50R Abschluss. Da der Endstufentransistor selbst bei voller Ausgangsleistung sowohl einen Kurzschluß als auch einen offenen Ausgang ohne Beschädigung übersteht, gibt es keine Abregelung
- als Oszillator wähle ich den SI5351 (geht bis 292MHz und runter bis < 100KHz. Ich weiß: das ist "out-of-specs". Aber er macht es, und er macht es zuverlässig. Ich habe schon immer abgewogen, was "man machen kann" und was "man lassen sollte"... Das erhöhte Phasenrauschen macht sich nicht so sehr bemerkbar (schaut mal, in welchen Geräten der sonst noch eingesetzt wird!!)
- der 1/4 Teiler und die Schalter werden durch Kartoffelchips ersetzt
- es wird ein Vierfach-Layer werden, wobei ich in der Mitte der Platinen eine Abschirmung setze
- der gesamte Empfangszweig wird mit einem "Kupferfolienkäfig" abschirmbar sein (kann man an vier Punkten anlöten). Dadurch keine "Hubschraubergeräusche" etc. mehr.
- vollständige Überarbeitung des TX-Zweiges bis zum Mischer. Ausführung des Vorverstärkers als aktiver Tiefpass.Einsatz eines OPs mit niedrigem Ausgangswiderstand und dadurch Wegfall der 4 LM386
- alle Anschlüsse werden kompatibel zu Chris' Platine aufgesetzt, zusätzlich gibt es eine Pfostenleiste zum "selbstverdrahten ins Nirgendwo". Die Antennenbuchse muss aus Platzgründen eine SMA-Buchse sein (auf der Platine stehend für Weiterverdrahtung ins "Nirgendwo"). Wer möchte, schraubt da einen 90° Winkel drauf - dann schaut sie aus dem "alten Loch".
- durch die Verwendung von Schaltreglern und anderen Stromsparmaßnahmen wird die Stromaufnahme selbst mit dem 3.2" LCD und der "i40 ui Platine" insgesamt gegenüber dem Original-mcHF SINKEN (außer im TX-Fall - versteht sich...)
2 bee continued...
vy 73
Andreas
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| « Last Edit: 02. February 2018, 10:31:33 by DF8OE » |
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dk4sx
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Re:eigenständige RF Baugruppe im Forum - Start der Community basierten Arb
« Reply #1 on: 22. December 2016, 19:42:28 »
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Hallo Andreas,
grundsätzlich finde ich die Idee interessant.
Was ich bemerken möchte: Die Rx-Bandpässe sind nur vom Schaltbild her symmetrisch - die Durchlasskurve mit der flachen oberen Flanke ist es keineswegs. Schau mal auf meiner Webseite unter "Projekte", dort habe ich die Strukturen von symmetrischen Filtern dargestellt, die man nicht mehr mit den Tiefpässen in Serie schalten muss. Auch Schaltungen von Tiefpässen entsprechenden Grades habe ich dort dargestellt.
Das Datenblatt des Transistors gibt keinen Aufschluss über Intermodulation - er ist für CW vorgesehen. Hast Du Messergebnisse?
Mit dem "Mini-Ringkernrechner" kann man sehr schön die benötigten Windungszahlen errechnen, wenn man eine Induktivität errechnet und einen Kern ausgewählt hat. Allerdings muss man berücksichtigen, dass die Resultate nur gültig sind, wenn die Windungen auf den vollen Umfang verteilt sind. Wickelt man etwas enger - also um abgleichen zu können - muss man etwa 1 Windung abziehen. Ich kann Dir die notwendigen Tief- und Bandpässe gerne simulieren/errechnen.
73, Uli, DK4SX
| Andreas antwortet: Jetzt weiß ich was Du meinst! Die wirklich eingenartigen messbaren Durchlasskurven sind größtenteils auf den Aufbau (SMD-Induktivitäten) zurückzuführen. Trotzdem habe ich alle Filter neu berechnet und auch mit meinem VNA durchgemessen. Mit dem Ergebnis bin ich sehr zufrieden. Um eine weite Abdeckung des gesamten RX-Bereiches zu erreichen, sind die Filterkurven aber tatsächlich "gepuzzelt". Je nachdem, wo das nächste Afu-Band liegt, wieviele "interessante SWL-Bereiche" dazwischenliegen ist jedes Filter anders ausgelegt. Es ist auch egal, was man tut: es gibt immer mindestens ein Argument, warum die gewählte Filterkurve "schlecht / ungeeignet" ist. Und mindestens eines, warum sie es nicht ist... Hier muss man Kompromisse schließen - und an den Filtern war ich überproportional lange dran. Bedeutet: die Werte bleiben für den "Platinen-Prototyp" so, wie sie jetzt sind. |
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| « Last Edit: 02. February 2018, 10:32:04 by DF8OE » |
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73, Uli, DK4SX
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dl8mby
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Re:eigenständige RF Baugruppe im Forum - Start der Community basierten Arb
« Reply #2 on: 23. December 2016, 07:38:26 »
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Hallo Andreas,
hallo OM's,
als Anregung zum SE-Umschaltung möchte ich Euch auf
den Artikel im neuen Funkamateur 1/2017 Seite 56-58
aufmerksam machen.
Möglicher weise fällt es Euch dadurch leichter Eure Entscheidung
bezüglich der SE-Umschaltung via Relais zu verwirklichen - zu
überdenken.
Im K2 wird auch mittels Halbleiter zwischen Sender und Empfänger
umgeschaltet. Dort wird jedoch ein Transistor dazu verwendet.
Der Erfolg dieser Halbleiter Umschaltung liegt jedoch darin begründet,
dass eine Hilfsspannung (ca. 100V) erzeugt wird und dadurch der
SE-Umschalter erst richtig funktioniert.
Bei dem Original mchf wurde jedoch dieses Prinzip nicht angewendet,
weshalb jetzt der PIN-Dioden SE-Umschalter diesen schlechten
Ruf weg hat.
Ich bin auf Eure Meinung gespannt und hoffe Euch doch noch für
eine Halbleiter-SE-Umschaltung zu begeistern.
vy73
Markus
DL8MBY
| Andreas antwortet: Danke für den Hinweis auf den Artikel. Da ich in der FA abonniere, bekomme ich das Belegexemplar immer schon ein paar Tage bevor alle anderen die FA erhalten. Dementsprechend hatte ich schon Zeit, mir den Artikel durchzulesen und einen Testaufbau herzustellen. Ich bin mit dem Ergebnis noch nicht zufrieden. Speziell bei schlechterem SWR (und hohen Spannungen) kommt die Umschaltung selbst bei 50W an ihre Grenzen. Aber ich habe das noch nicht völlig verworfen... |
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| « Last Edit: 02. February 2018, 10:32:17 by DF8OE » |
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dl8mby
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Re:eigenständige RF Baugruppe im Forum - Start der Community basierten Arb
« Reply #3 on: 23. December 2016, 07:46:28 »
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Hallo Uli,
zum LDMOS
laut DB
High Linearity for: TETRA, SSB, LTE
steht weiter unten.
Markus
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| « Last Edit: 02. February 2018, 10:32:30 by DF8OE » |
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dk4sx
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Re:eigenständige RF Baugruppe im Forum - Start der Community basierten Arb
« Reply #4 on: 23. December 2016, 10:23:27 »
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Hallo Markus,
wenn die Sperrspannung der Pin-Diode nicht deutlich höher ist als die maximale HF-Spitzenspannung aus der Sender-PA (auch bei Fehlanpassung!), wird sie von der Sende-HF moduliert und erzeugt ne Menge Intermodulation und Oberwellen. Das gilt genauso für den Schaltstrom im Durchlassbetrieb. Geht also nicht ohne hohe Hilfsspannung! Jede einfache Relaisschaltung hat geringeren Durchlasswiderstand, bessere Isolation und benötigt - im Gegensatz zur Diodenschaltung - überhaupt keinen Aufwand (und keinen so hohen Strom!).
High Linearity for SSB usw. heißt gar nichts, solange keine Intermodulationswerte und Bias-Ströme angegeben sind....
73, Uli, DK4SX
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| « Last Edit: 02. February 2018, 10:32:46 by DF8OE » |
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73, Uli, DK4SX
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DF8OE
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Re:eigenständige RF Baugruppe im Forum - Start der Community basierten Arb
« Reply #5 on: 23. December 2016, 10:43:02 »
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Hallo Markus,
zudem gibt es nicht umsonst PIN-Dioden. HF mit einer 1N4007 umzuschalten - das mache ich nicht. Der Krux ist ja gerade, dass sich die Diode bei der gewählten Frequenz wie ein Widerstand verhält und nicht wie eine Diode. Es ist mir noch nicht gelungen, eine PIN-Diode zu finden, die bei niedrigen Fequenzen noch zu gebrauchen ist (160m ist Bedingung - 630m und 2200m wären wünschenswert) UND klein ist UND erschwinglich ist. Da es sich um einen portabel-Transceiver handelt (Vorgabe), möchte ich auch keine Energie in der Umschaltung vergeuden. Der Gedanke, die Umschaltdiode kühlen zu müssen, ist unschön.
Aber vielleicht bist Du ja bei der Recherche behilflich?
Alle Aufbauten, die ich hier getestet habe mit Dioden, die ich hier habe, haben ab 40m abwärts Verzerrungen im TX Signal erzeugt. Auch mit Hilfsspannungen. Auch bei korrektem SWR.
vy 73
Andreas
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| « Last Edit: 02. February 2018, 10:33:01 by DF8OE » |
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dl8mby
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Re:eigenständige RF Baugruppe im Forum - Start der Community basierten Arb
« Reply #6 on: 23. December 2016, 11:42:08 »
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Hallo Andreas,
hallo Uli,
da habe ich mich wohl missverständlich ausgedrückt.
Der Artikel im FA beschreibt zwar auch die 1N4007, als
lowcost Ersatz für eine Richtige (teure) PIN-Diode aber
er wird ja noch fortgesetzt und geht hoffentlich auch auf
die richtigen PIN-Dioden ein.
Die Problematik mit der doppelten Spannungsfestigkeit,
bedingt durch die Möglichkeit einer Totalruflektion durch
eine Fehlanpassung am Antenneneingang ist mir bekannt.
Ich kann mich nur daran erinnern, als ich mit DJ9RB (Norbert)
zusammen den K2 gebaut/vermessen habe, dass deren SE-
Umschaltung ganz gut funktioniert hat.
Es mußte aber mit einem Wandler eine Hilfsspannung > 100V
erzeugt werden, um bei 10W HF den RX-Eingang zu schützen.
Das ist natürlich ein zusätzlicher Aufwand - zugegeben.
Der K2 war mit einem 160m bestückt und Norbert macht aufgrund
seiner großen 160m Lambda/4 Vertikal oft auf diesem Band
QSO's, ohne dass ihm etwas Negatives bezüglich des TX-Signals
aufgefallen wäre.
Allerdings muß ich zugeben, dass die darunterliegenden Bänder
nicht in Betracht gezogen wurden, weil im K2 nicht vorhanden.
Falls es die Feiertage und die zugehörigen Verpflichtungen
zulassen, werde ich mal meine MACOM PIN-Dioden entsprechend
dem FA-Artikel testen und ein Spektrum beim Umschalten
aufnehmen und hier zeigen.
Wie man eine Hilfsspannung (Step-Up) störungsfrei gegenüber dem
RX erzeugt ist natürlich auch eine Frage, die die ganze Sache etwas
erschwert.
vy73
Markus
DL8MBY
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| « Last Edit: 02. February 2018, 10:33:17 by DF8OE » |
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dk4sx
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Re:eigenständige RF Baugruppe im Forum - Start der Community basierten Arb
« Reply #7 on: 23. December 2016, 16:20:46 »
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Hallo,
die 1N4007 hat zudem Kapazitätsdioden-Eigenschaften und ist m. E. für solche Zwecke denkbar ungeeignet. Die Entkopplung des Empfängers mit einer Seriendiode zum Tx ist mit 30 dB nicht sonderlich gut. Wenn man das gut machen möchte, müsste man vor dem Rx-Eingang noch eine Querdiode spendieren. Empfindliche Rx-Eingänge können mit einigen 50 mW bereits zerstört werden. Jedes noch so billige Relais macht bei Kurzwelle minimal 40 dB Isolation. Außerdem halte ich die dafür notwendigen 20 mA im Vergleich zum Strom durch die Sende-Pin-Diode für vernachlässigbar, zumal man für den LDMOS bei 50 W Linearbetrieb wahrscheinlich mindestens 1 A Biasstrom spendieren muss. Der einzige Vorteil der Diodenumschaltung ist die kurze Schaltzeit, die sich - im Vergleich zum Relais - nur beim ersten CW-Zeichen bemerkbar macht.
Nach sehr vielen Applikationen, Aufbauten und Intermodulationsmessungen haben sich auch VHF-Pindioden bei Kurzwelle bewährt. Allerdings waren das Rx-Anwendungen. Für eine S/E-Umschaltung spielt der Strom durch die Sendediode eine entscheidende Rolle. Und da gibt es nicht viele Kompromisse.
Übrigens Andreas: Hast Du bei den Band-/Tiefpässen auch die Reflexionsdämpfung (Anpassung) gemessen? Die Rx-Bandpässe sollten mindestens 10...15 dB und die Sendetiefpässe bei 50 W mindesten 20 dB Reflexionsdämpfung aufweisen...
73, Uli, DK4SX
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| « Last Edit: 02. February 2018, 10:33:32 by DF8OE » |
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73, Uli, DK4SX
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dk4sx
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Re:eigenständige RF Baugruppe im Forum - Start der Community basierten Arb
« Reply #9 on: 23. December 2016, 17:47:24 »
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Hi,
das hört sich ja alles sehr gut an - ich bin geneigt, ein zweites Gerät aufzubauen...
73, Uli, DK4SX
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| « Last Edit: 02. February 2018, 10:33:59 by DF8OE » |
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73, Uli, DK4SX
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Roger
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Re:eigenständige RF Baugruppe im Forum - Start der Community basierten Arb
« Reply #10 on: 24. December 2016, 12:11:09 »
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Hallo Leute,
Andreas, wenn es von Dir so eine Platine gibt, werde ich mich noch mal an den mcHF machen.
Anders als Chris solltest Du aber von Anfang an die erzeugten Sendesignale an einem SA oder SDR Gerät überprüfen.
Mir wäre eine sehr gute Qualität des Sendesignals lieber als Dutzende Watt Leistung.
Für eine sehr schnelle und hf-mässig problemlose RX-TX-Umschaltung ist die KPA-100 Endstufe zum K2 von Elecraft ein gutes Beispiel.
vy73s / schöne Xmas
Roger
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| « Last Edit: 02. February 2018, 10:34:14 by DF8OE » |
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dk4sx
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Re:eigenständige RF Baugruppe im Forum - Start der Community basierten Arb
« Reply #13 on: 31. December 2016, 10:41:10 »
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Hallo Andreas,
hast Du mal ein vorläufiges Schaltbild deiner neuen Baugruppe?
73, Uli, DK4SX
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| « Last Edit: 02. February 2018, 10:35:26 by DF8OE » |
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73, Uli, DK4SX
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