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Um es vorwegzunehmen, das gesteckte Ziel (s. cq-DL 11/91, S. 683) wurde nicht ganz erreicht, aber hierauf wird im folgenden näher eingegangen. Auf die bisher zu diesem Thema veröffentlichten Artikel wird verwiesen.
Nachdem die Leistung des LOs verbessert war, wurde zunächst am Spektrumanalyser mit Preselektor erfolgreich versucht, die Oberwellen zu begrenzen. Das hatte zur Folge, daß die bisher mit dem Wattmeter ermittelte Leistung geringer wurde.
Ein Wattmeter kann bekanntlich nicht zwischen der auf verschiedenen Frequenzen erzeugten HF unterscheiden. Somit ist die Info(1) auch nur beschränkt richtig, denn sie wurde mit Oberwellenanteil gemessen. Noch weiter läßt sich der Oberwellenanteil senken, wenn man einen anderen LO und auch Mischer verwendet, denn der Diodenmischer erzeugt ebenfalls ausreichend "Müll".
Spannung, Stromaufnahme, Leistung der einzelnen Stufen
Die zwei Bausteine im Shack nach DCODA(2) liefern eine Ausgangsleistung von 95 mW bei einer Spannung von 5,25 V und einem Strom von 160 mA. Hierbei ist hinzuzufügen, daß der erste Baustein (Verdoppler-Mischer-Geradeausverstärker) 60 mA aufnimmt und infolge der Unterdrückung der Oberwellen nur 3 mW HF abgibt.
Anschließend mußte für die Messungen der Verlust auf dem Koaxkabel zur Antenne simuliert werden. Hierzu wurde anhand der Literaturangaben ein RG58CU-Stück gefertigt, das ca. 10 dB Dämpfung ergeben sollte, und nach dem zweiten Baustein eingeschleift.
Nach Anschluß der Folgestufen, die zu den Bausteinen in der IP65-Box am Spiegelgehörten,ergabensichUngereimtheiten. Unzählige kleine oder große Fähnchen und Spannungsänderungen brachten keine Klärung; Erst am Spektrumanalyser zeigte sich, daß Selbsterregung vorlag, die auch durch eine Kabelkürzung nicht zu beheben war. Auf die Schwierigkeiten von Koaxkabeln "mit Löchern" wird in einem späteren Artikel eingegangen. Das aufgerollte Kabel war "reinste Antenne und Empfänger" zugleich. Die Abschirmung war zu undicht.
Nachdem ein Dämpfungsglied von Microwave zur Verfügung stand (Flohmarkt), wurde dieses eingesetzt, und es ergaben sich klarere Verhältnisse. Leider wies das Dämpfungsglied jedoch 12,5 dB auf. Die Ausgangsleistung der besprochenen Stufe betrug jetzt 40 mW HF, sie zeigte am Spektrumanalyser immer noch Schwingneigung, so daß der MGF1302 gegen einen MGF1402 getauscht wurde. Seine HF-Verstärkung ist besser, in der gewählten Schaltung neigt er nicht zum Schwingen. Die Ausgangsleistung beträgt nunmehr 23 mW bei einer Spannung von 5,75 V und einem Strom von 48 mA, Ansteuerung 3 mW HF.
Als Folgestufen wurden auf der Platine von DCODA(2) drei Stück MGF1601 verwandt. Nach Eliminierung der aufgezeigten Fehler liefert sie 390 mW HF bei 280 mA und 7,3 ± 0,5 V. Die Nebenwellenunterdrückung beträgt bei 20 MHz Scanbreite 30 dB, bei 50 MHz Scanbreite 25 dB.
Diese Leistung ist für die Ansteuerung der Endstufe um 120 mW zu gering. Verbesserung brächte folgende Änderung: Erzeugung einer größeren Leistung im Shack durch Einsatz zweier parallelgeschalteter MGF1402 anstelle der 1302. Dieser Schritt verteuert den Aufbau um etwa 30,- DM; er ist hier vorgesehen, aber noch nicht ausgeführt. Diese weitere Steigerung, die sich nach oben zur IP-Box fortsetzt, geht schon an die Leistungsfähigkeit des MGF1601, die dann kurz vor dem 1-dB-Kompressionspunkt arbeiten.
Die Endstufe wurde mit dem FLM 59644c aufgebaut, auf den FLM 5359 bzw. NEZ5258 warte ich noch immer. Der eingesetzte GaAs-MESFET ist kostengünstiger, liefert aber auf 5,76 GHz 2 dB weniger als die gewünschten Typen.
Die von DH2DAH hergestellte Platine ist in (3) nicht richtig wiedergegeben. Die gedruckten Kondensatoren haben keine Kreissektorform wie üblich, sie sind viereckig, aber nur am Ende der jeweiligen Drosselleitung angekoppelt (Abb. 1). Die weitere Form wurde gewählt, um eventuell notwendige Zusatz-SMD-Kondensatoren sicher löten zu können. Parallel zu den Drosselleitungen verläuft eine breite Massebahn, die mehrfach durchkontaktiert werden muß.
Abb. 1: Linearendstufe (eingezeichnete Änderung: gedruckte Cs und SMD-C).
Da das Wattmeter nur Messungen bis 500 mW zuläßt, mußte wiederum ein Dämpfungsglied zwischengeschaltet werden. Der käufliche Erwerb schied aus, es wurden 24,5 m Aircom-Superscreen-Kabel zwischengeführt, die 9 dB Dämpfung ergeben. Die Leistung der Endstufe beträgt nach Verrechnung der 9-dB-Dämpfung 2,3 W HF. Zählt man die bei gewünschtem GaAS-MESFET-Einsatz fehlenden 2 dB hinzu, stünden 3,6 W HF am Spiegel an. Im jetzigen Zustand liegen 12,5 V am Drain, (-)0,95 V am Gate, die Stufe zieht 1,2 A. Der Wirkungsgrad ist also gering, liegt aber im Bereich der Herstellerangaben für diese Frequenz.
Da der GaAs-MESFET eingangs- und ausgangsseitig auf 50 (t abgestimmt ist, brauchen keine Zusatzfähnchen aufgelötet zu werden. Es wurde, allerdings ohne Erfolg, ausprobiert. Die gedruckten Kondensatoren mußten sowohl auf der Gate-als auch Drainseite durch Zusatz-SMDs vergrößert werden. Die erste Abblockung wird je um 1 pF, die zweite je um 2,2 pF vergrößert.
Zum Auflöten von Fähnchen auf den 50(2- Streifenleitungen ist noch folgendes zu bemerken: Als Material ist sehr dünne Kupferfolie (Abschirmung aus Fernsehvorverstärkern/Umsetzern) zu empfehlen, um sie nach dem Löten auf die Leiterbahn noch zonenweise zur Optimierung verbiegen zu können. Es gibt nur jeweils einen Punkt auf der Leiterbahn, der bei einer Größe "X" optimal ist. Es muß also mit verschiedenen Größen operiert werden, und sie sollten wegen der punktförmigen Beeinflussungsquelle nur in Kreissektor-form mit der Spitze aufgelegt bzw. aufgelötet werden.
Bei der Inbetriebnahme der Endstufe muß folgendes beachtet werden: Die Drainspannung nie einschalten, ohne vorher negative Gatespannung angelegt zu haben (Abstimmung mit zwei Netzteilen). Die Abgleicharbeiten begannen mit Einstellung des Ruhestromes. Dazu werden Eingang und Ausgang mit kleinen 50-itWiderständen abgeschlossen (DJ4GC) und bei vorgesehener Spannung von (-)2 V am Gate ein Wert von 600 mA eingestellt. Die Drainspannung betrug hierbei 8 V. Wechselseitig werden die Spannungen unter Beachtung der Stromaufnahme (Begrenzer L200) und der Ausgangsleistung erniedrigt bzw. erhöht. Am Wattmeter erkennt man leicht den Wert, wenn bei Steigerung der Drainspannung die Ausgangsleistung kaum noch steigt, d. h. Sättigung erreicht wird. Um in der Nähe des 1-dBKompressionspunktes zu senden, erniedrigt man die Drainspannung wieder um ca. 0,25 V.
Zusammenfassend läßt sich feststellen: Auch ein OM, der bisher nicht auf dieser Frequenz gebastelt hat, kann einen Sender für 6 cm aufbauen. Die vorgestellte Version ist billiger als die mit einer 2C39BA, wobei die Leistung an der Antenne bei gewünschtem Endstufentransistor nahezu identisch ist.
Der LO sollte ein anderer sein, z. B. nach DB6NT (4), (5), oder folgende Version: 23-cm-LO mit geändertem Quarz für eine Ausgangsfrequenz von 1,008 GHz; Verfünffacher mit Filter, Geradeausverstärkung mit Filter; Mischung in einem MGF1303, nachfolgend Filter, Geradeausverstärkung mit Filter; hiernach könnte die Leistungsverstärkung beginnen. Nur der "23-cm-LO" benutzt eine Epoxyplatine.
Nur in dieser Folge bzw. der nach DB6NT lassen sich mit handelsüblichen Bauteilen LO und Mischer aufbauen, um Enttäuschungen, Fehlinterpretationen und Fehlmessungen zu vermeiden.
Außer der Linearendstufe ist noch eine Gegentaktendstufe hergestellt worden, die Platine wird ebenfalls von DH2DAH gefertigt (Abb. 2). Sie läßt sich wahlweise mit GaAs-MESFETs verschiedener Endleistung bestücken, d. h., es sind sowohl MGF1601, 2116, 2415, FLC161WF, NEZ800296 als auch, wie hier, NEZ 800495-6 zu verwenden.
Abb. 2: Gegentaktendstufe (M = notwendige, durchzukontaktierende Masseflbchen bei Bedarf, wie MGF1601; Leiterbahn rückt an MESFET heran).
Der Aufbau Kühlkörper bis Platine ist in (3) genau beschrieben, die Parallelendstufe ist gleich aufgebaut, d. h. Kühlkörper, Aluplatte, Teflon mit aufgezogener Kupferplatte, umschlossen vom Weißblechgehäuse 5A (74 x 74 mm).
Gegenüber den Angaben in (3) ist jedoch eine Änderung angebracht: Das Einschneiden und Entfernen des Teflons mit anschließen dem Anlöten der Kupferblechstreifen im Bereich der zusätzlichen Masseverbindungen hat sich nicht bewährt.
Es sollte wie folgt verfahren werden: Das Teflon im Bereich der Source so weit entfernen, daß für zwei Löcher für M2-MS-Schrauben inkl. Zylinderkopf Platz ist, wenn gebohrt und Gewinde geschnitten ist. Die Massestreifen fassen unter die Befestigungsschraube des MESFET und der Zusatzschrauben. Es sei darauf hingewiesen, daß MGF im Gegensatz zu anderen Herstellern nur 1,5 mm Ø Schraubenlöcher in den MESFETs hat (Gewindeschneider!).
Die Ansteuerung erfolgt in gleicher Form wie bei der Linearendstufe. Die HF gelangt über einen Hybridteiler auf die beiden Gates. Im Drainzweig wird sie, wieder über ein Hybrid, addiert. Die Drosseln und Abklatschkondensatoren an Gate und Drain sind gedruckt, die Masse ist dort nahe herangeführt, daß zusätzlich benötigte SMD-Cs aufgelötet werden können. Im Drainzweig ist die Drossel ein CuAg-Streifen, wie in [6] berichtet.
Ein teures Einzelteil (etwa 10,- DM) stellt der SMD-Widerstand im Hybriddrainkreis dar, er muß 100 ii bei einer Belastung von 1 W zulassen; 0,2 W können bei den Abgleicharbeiten zu wenig sein (Bezugsquelle Municom, Grassau).
Schaltung und Bestückung
Die Durchführungskondensatoren setzen auf den gedruckten C auf. Alle Zusatzbauteile der Spannungsversorgung sind auf einer Extraplatine außerhalb des Weißblechgehäuses untergebracht.
Vor dem Wattmeter wird wieder das Aircom-Superscreen-Kabel (9 dB Dämpfung) eingeschleift. Bei (-)3,5 V an den Gates wird ein Ruhestrom von 600 mA, wie zuvor beschrieben, eingestellt. Im Zuge der optimalen Leistungsfindung ergibt sich, daß im Eingangsbereich vor dem Hybridteiler, ca. 5 mm vom Eingang, zwei Fähnchen à 1/2 cm2 in Kreissektorform und je zwei gleicher Größe in ca. 6 mm Entfernung zu den Gates aufgelötet werden müssen.
Abb. 3: Schaltung.
Die Stufe gibt 2 W HF bei einer Spannung von 8 V am Drain und (-)2,5 V am Gate ab. Sie zieht einen Strom von 1,05 A. Höhere Spannungen bringen die Stufe in den Sättigungsbereich. Zwei FLC161 WF sind etwa 150,- DM billiger und lassen 1,6 W HF erwarten.
Der Rest steht jedem OM offen, d. h., die Frage, welche Leistung an seinem Spiegel mit wieviel Aufwand - Geld und Zeit - anstehen soll.
Literatur
- Info. cq-DL 1/92, S. 30.
- DCODA. In: cq-DL 12/87, S. 755ff.
- DC6WG. In: cq-DL 11/91, S. 683.
- Dubus DB6NT, S. 18.
- Dubus DB6NT, S. 11.
- DC6WG. In: cq-DL 5/91.
Teil 1 - Teil 2
DC6WG, Dipl.-Ing. H. H. Behrenbeck.