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Der optimierte variable Quarzoszillator (VXO) erzeugt ein Signal über den gesamten CW-Bereich des 40-m-Bandes mit absoluter Quarzstabilität über den Ziehbereich, mit reinem Kristallton, chirpfrei, ist gut tastbar und unempfindlich gegenüber Temperaturschwankungen.
Warum werden heute noch Quarzschaltungen angewendet, wenn sich variable Oszillatoren (VFO) mit großer Frequenzkonstanz bauen lassen? Bei näherer Betrachtung ist die Frequenzkonstanz mit Mitteln des Durchschnittsamateurs nicht so leicht rea l isierbar. Wo sind die erforderlichen frequenzbestimmenden Kondensatoren mit Temperaturkoeffizienten (TK) Nulloder gerade notwendigen Plus- oder Minus-TK mit dem entsprechenden Wert überhaupt zu erwerben? Dem Verfasser ist in Deutschland keine Firma bekannt, die dergleichen anbietet. Somit wird die Verwirklichung des idealen VFO in Frage gestellt, das gewünschte Ziel nicht erreicht. Mit Kondensatoren unbekannter TKs aus der Bastelkiste läßt sich bestenfalls ein Kompromiß erreichen, der aber hinter dem gesteckten Ziel zurückbleibt. Erst bei Portabelbetrieb im Freien, unter wechselnden Temperaturen, zeigt sich die wirkliche Brauchbarkeit eines Selbstbau-VFOs - hier läuft er meisterlich, wie ein VW-Käfer!
Ein gutes Rezept
Es gibt ein gutes Rezept für den Funkamateur mit einem stabilen Oszillator: den Quarzoszillator (CO). Er hat nur einen Nachteil, er ist an eine Festfrequenz gebunden. Sein Vorteil ist aber die ausgezeichnete Frequenzstabilität. Den Vorteil der Stabilität bei gleichzeitiger Variation der Frequenz vereint der VXO. Bisher veröffentlichte VXO-Schaltungen lassen jedoch nur eine beschränkte Variation zu, wie auf 80 m etwa 3,5 kHz, 40m etwa 7 kHz und bei 20m etwa 14 kHz.
Schaltungen dieser konventionellen Art finden wir in den Veröffentlichungen von Doug DeMaw, W1FB(1).
Um diese Frequenzvariation zu erreichen, ist beim Aufbau folgendes zu beachten: Der Quarz soll auf der Grundwelle schwingen und AT-Schnitt haben(2). Dabei ist es gleich, ob man die HC6/Uoder die kleinere HC25/U-Halterung wählt.
Zwei Quarze gleicher Frequenz sind nie ganz gleich im Schwingungsverhalten!
Für große Frequenzvariation ist die Streukapazität aufden kleinstmöglichen Wert zu vermindern.
Der Drehkondensator C1 soll eine kleine Anfangskapazität aufweisen. Der Quarz ist ohne Halterung einzubauen, daß er wenig Massekapazität hat (über der Platine).
Das gleiche gilt für die Spule L1 und den Drehkondensator C1. Nach dem VXO ist eine Pufferstufe einzusetzen, um Rückwirkungen zu vermeiden.
In der Literatur(3) wird davor gewarnt, die Variation auf 40m über 50 kHz auszuweiten. Wo liegt nun die Grenze des VXO? Sie liegt etwa bei diesem Wert bei entsprechendem Aufbau. Bei 14 MHz kann die Variation bis 100 kHz betragen - das ermöglicht im 20- und 40-m-Band den gesamten CW-Bereich mit dem VXO zu bestreichen. Der brauchbare Grenzwert ist überschritten, wenn die Frequenz im unteren Bereich läuft. Betrachten wir hier vor allem das 40-m-Band, auf dem wohl der meiste QRPBetrieb in CW stattfindet.
Bild 1: VXO-Grundschaltung mit HF-Verstärker von W1FB
Die VXO-Grundschaltung (Bild 1), die hier optimiert wurde, ist bei W1FB im QRP-Notebook, Seite 122, unterdem Titel "A Deluxe 5W QRPTransmitter" veröffentlicht. In der Originalschaltung verwendet W1FB zwei umschaltbare Quarze, um einen größeren Frequenzbereich zu überstreichen, dabei ist L1 22µH groß, der Schalter ist kapazitätsarm.
Die Optimierung
Zur Optimierung der VXO-Schaltung genügt ein Quarz, der sich Ober 35 kHz des 40-m-Bandes von 7000...7035 kHz ziehen läßt (Bild 2).
Bild 2: Der Optimierte VXO. L1 = 158 µH, 108 Windungen, 0,25 CuL, Wickellänge 27 mm, SPulendrehmesser 10 mm, 2 Ferritschraubekerne.
Dies wird durch die Vergrößerung von L1 auf 158µH erreicht. Eine solche Spule ist nicht handelsüblich, und sie muß, um den CW-Bereich ganz zu erfassen, variabel sein. Eine weitere Möglichkeit der Erweiterung des Ziehbereiches ist die Vergrößerung der Rückkopplungskondensatoren, hier'56 pF. Dabei muß eine geringe Senkung der Ausgangsleistung in Kaufgenommen werden. Auf 40 m war diese Schaltungsmaßnahme jedoch nicht erforderlich. Um gewissen Spielraum zu haben, wurde die Quarzfrequenz auf 7040 kHz festgelegt.
Die Frequenzstabilität wurde bei einer Drahtstärke von 0,25 mm CuL bei L1 erreicht. In der Spule sind zwei Schraub-kerne für den Abgleich der unteren Grenzfrequenz. Die obere Grenzfrequenz ist abhängig von der Anfangskapazität des Drehkondensators. Geringe Anfangskapazität bedeutet eine höhere obere Frequenz, über die Sollfrequenz des Quarzes hinaus. Mit einem Drehkondensator von 3...30 pF lag die obere Frequenz bei 7043 kHz. Die Frequenzaufteilung ist nicht linear, sie drängt sich im oberen Bereich stark zusammen, während sie im unteren Bereich mehr gespreizt ist.
Miteinem Drehkondensator von 5...100 pF, wie in dem Schaltbild angegeben, liegt die obere Grenzfrequenz bei 7038 kHz, die untere wird auf 7000 kHz mit dem Ferrritschraubkern gezogen. Versuchsweise wurde ein 455-pF-Drehkondensator mit 24 pF Anfangskapazität unter Zwischenschaltung eines Serien-C von 150 pF getestet. Bei Ziehung der unteren Frequenz auf 7000 kHz lag die obere bei 7036 kHz, also noch oberhalb des CW-Bereiches.
Bei entsprechender Wahl der Quarzfrequenz ist also eine sehr kleine Drehkoanfangskapazität nicht notwendig. Liegt die Quarzfrequenz hingegen bei 7032 kHz, so ist eine kleine Anfangskapazität des Drehkos erforderlich, um die 7035 kHz abzudecken. Auch bei dem 100 pF (und 447 pF) Drehkondensator ist die Frequenzaufteilung nicht linear, jedoch im oberen Bereich bei weitem nicht so eng zusammengedrängt wie beim 30 pF Drehko.
Die HF-Spannung Uss - unter Last gemessen - beträgt am Gate 4 V, am Source 2,4 V. Die nachfolgende Stufe wird vom VXO voll ausgesteuert. Obwohl es bei dieser Schaltungsvariante allgemein üblich ist, die HF am Source abzunehmen, wurde sie am Gate ausgekoppelt, weil hier eine reine Sinusspannung anliegt.
Vielseitig verwendbar
Wo überall kann die optimierte VXOSchaltung Anwendung finden? Bei den billigen Fernsehquarzen versagen manchmal übliche Ziehschaltungen, um z. B. eine SSB- oder CW-Ablage eines BFOs zu erreichen -mittels Optimierung gelingt es!
Es ist auch denkbar, den optimierten VXO bei höheren Frequenzen als Empfänger-VFO einzusetzen.
Bei Frequenzvervielfachung steigt der Variationsbereich erheblich. So wird ein 6-MHz Quarz mit 50-kHz-Variation im 2-m-Band (x 24) eine Variation von 1200 kHz bringen!
Obwohl beim QRP-Betrieb auch CQ gerufen werden kann, ist dies nicht ratsam. Es ist einfacher und zweckmäßiger, sich eine lautstarke Station auf dem Bande zu suchen, die man anruft, und die dann auch sicher zurückkommen wird. Wer über das ganze CW-Band abstimmen kann, hat die freie Auswahl und ist nicht auf die wenigen Kilohertz einer QRP-Frequenz beschränkt.
Das heißt, man hat so die Möglichkeit, eine größere Anzahl von Stationen zu arbeiten. Damit soll aber keineswegs gesagt sein, daß viele Verbindungen erstrebenswert wären, nein, es ist nur, daß sich somit viele vergebliche CQ-Rufe erübrigen - der Funksport wird effizienter. QRP-Freunde distaniieren sich von den "QRO-Serientätern", die ein QSO nach dem anderen mit der "599-Masche" fahren, deren Motto lautet: "Life is too short for QRP."
Der Spaß bei QRP liegt nicht in der Quantität, sondern in der Qualität einer Funkverbindung. Mit 1 kW über den Atlantik zu funken, ist keine Kunst - wohl aber, wenn man dieses Ziel mit QRP erreicht! Um QRP-Fans zu verstehen, muß man dieses Ziel selbst erreicht haben. Die Freude an der Verbindung steigt noch, wenn das Gerät selbst gebaut wurde. Den Weg zum Selbstbau der Geräte, den auch Newcomer beschreiten können, zeigt W1FB in seiner ausgezeichneten Literatur. Der Aufbau der Schaltungen auf Platinen, die abrufbar sind, gewährleistet die Nachbausicherheit. Für den optimierten VXO nebst Verstärker läßt sich die Platine für den "Deluxe 5-W-QRP-Transmitter" verwenden.
Literatur
- W1FB's Design Notebook, practical circuits for experimenters WlFB's QRP Notebook, all new projects for QRPers (beide im Verlag der ARRL)
- Quarze von der Firma "Quarztechnik", Postfach 1205, 54543 Daun
- ARRL Handbook 1992, S. 10-3
DL3SZ, Adolf Vogel.