Richtiger einsatz von RX-Vorverstärkern auf UKW
Empfangsvorverstarker wollen im VHF/UHF/SHF-Bereich mit Verstand eingesetzt werden. Dieser Beitrag soil den richtigen Betrieb und die moglichen Einsatzzwecke verschiedener Vorverstarker-Typen aufzeigen.
| Hersteller | Typ | Frequenzbereich | Rauschmaß | Verstarkung | Einfugedampfung | HF-VOX | Leistung | Stromaufnahme bei 13,8 V |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SSB Electronic | SP 2000 | 144-148 MHz | typ. 0,8 dB | max. 20 dB | 0,1 dB | ja | max 750W (SSB) | 250 mA |
| SHF Elektronik | MW 144-Vox | 144-146 MHz | 0,6-0,9 dB | max. 22 dB | 0,3 dB | ja | max. 750W (SSB) | 50 mA |
| Landwehr | MAS 145S | 144-146 MHz | Typ. 0,35 dB | max 20dB | 0,15 dB | ja | max 750W | 100 mA |
| Minuet | PR 145 | 144-148 MHz | 0,9dB | 18 dB | 0,5 dB | nein | 100W | 80 mA |
Breitbandverstarker decken, wie der Name schon sagt, einen großen Frequenzbereich oder mehrere Bander ab. Es werden praxisnah Auswahlkriterien und mogliche Betriebsweisen von Vorverstarkem erortert.
Breitbandig oder selektiv?
Es erscheint auf den ersten Blick sehr praktisch, mit einem einzigen Vorverstarker beispielsweise den kompletten Bereich 50-500 MHz abzudecken, gerade bei der Generation von Mehrbandgeraten, wie Icom IC-706MK2G oder Yaesu FT-736R, welche dann in Verbindung mit einer Duplexer- oder Triplexerweiche gleich fair meluere Bander an einer Multibandantenne betrieben werden konnten.
Das Problem ist, dass die meisten UKW-Empfanger im Gegensatz zu modernen Kurzwellen-Empfüngern keine ausreichende Grol3signalfestigkeit aufweisen.
Das ist auch der wesentliche Grund, weshalb UKW-Contestproüs immer noch mit Transverter und KW-Transceiver als Nachsetzer arbeiten.
Wenn nun ein Breitband-Vorverstarker eingesetzt wird, verstarIct dieser samfüche "in der Luft" beündlichen Signale und führt diese dem Empfangereingang zu, der in der Regel damit überfordert ist.
Man kennt das Phanomen der Summensignale übrigens auch auf der Kurzwelle bei Verwendung logarithmisch-periodischer Antennen ohne die Verwendung eines Preselektors vor dem Empfünger.
Ablaufsteuerung von SHF Elektronik.
Grundsatzlich ist ein bandselektiver RXVorverstarker einem Breitbandvorverstarker vorzuziehen, besonders aber wenn der Empfanger nicht über ausreichende Vorselektion und Großsignalfestigkeit verfügt.
Wohin damit?
Der Vorverstarker selbst sollte, um den hochstmoglichenNutzen zu etzielen, moglichst nape an der Antetme ins Koaxlcabel eingeschleift werden. Da die Kabelverluste auf UKW erheblich rein Women, macht es keinen Sinn, den Vorverstarker im Shack direkt vor dem Empfünger zu betreiben.
Unverstandlich ist mir deshalb, warm viele Hersteller von Leistungsendstufen einen RXVorverstarker mit in die PA einbauen. Dieser bringt oft wenig Nutzen, sinnvoller ware eine Vorverstkker-Ablaufsteuerung, wie sie z. B. bei BEKO-PAs verwirklicht wurde.
Richtig schalten!
Diese Ablaufsteuerung - auch Sequenzer genannt - ist sehr wichtig, um ein zeitlich versetztes Umschalten von Senderendstufe und Vorverstarker zu gewahrleisten. Mit ihr wird der Schaltrhythmus des Vorvastarkers gesteuert, wenn dieser direkt über die PTT umgeschaltet wird. Die meisten im Handel angebotenen RX-Vorverstarker besitzen allerdings eine HF-VOX-gesteuerte Relaisumschaltung, die einen Sequenzer erübrigt.
In der Praxis ist die PTT-gesteuerte SendeEmpfangs-Umschaltung des Vorverstarkers in jedem Falle der VOX-Umschaltung vorzuzie hen; die Koaxrelais werden dadurch geschont. und die übertragbare Leistung ist erheblich groBer. Wichtig ist bei der PTT-Steuerung, dass der Vorverstarker lastfrei umgeschaltet wird, d. h., der TX darfwirklich erst dann aktiviert werden, wenn der Vorverstkker bereits abgeschaltet ist. Diesen Vorgang sichert der Sequenzer.
Sequenzer und DC-Versorgung
Manche Stationstransceiver, wie z. B. Yaesu FT-736R, besitzen bereits eine eingebaute Ablaufsteuerung und DC-Einspeisung, welche dem Empfangsvorverstarker die benotigte Versorgungsspannung direkt über das Koaxkabel zuführt. Das ist recht praktisch, da man sich hierdurch eine separate DC-Versorgungsleitung spart.
Allerdings ist die Stromaufnahme des Vorverstkkers zu beachten, da bei Gerken mit groBeren Koaxrelais die maximale Stromaufnahme schnell überschritten werden kann. So ist beispielsweise beim FT-736R die maximale Strombelastbarkeit der Vorverstarker-DC-Versorgung nur 300 mA. Hohere Strome konnen den Transceiver zerstoren.
Die meisten modernen Mastvorverstarker rind für DC-Speisung über das Koaxkabel ausgelegt. Vorverstarker, die mit separater Spannungszuführung arbeiten (z. B. Landwehr-Vorverstarker MAS 145S), konnen leicht auf KoaxDC-Versorgung umgebaut werden.
Hierzu ist nur die vom TRX kommende Spannung vor dem RX-Eingang mit einem 1-nF-Kondensator abzublocken and über eine HF-Drossel auf den Betriebsspannungseingang des Vorverstarkers zu geben.
Wenn der Vorverstarker nun für KoaxDC-Versorgung ausgelegt ist, der Transceiver aber diese Spannung nicht zur Verftigung stellt, benotigt man eine DC-Fernspeiseweiche, welche sich leicht selbst herstellen lasst. Benotigt werden z. B. ein 1-nF-Kondensator, ein 1-nF-Durchführungskondensator, eine HF-Drossel, Koaxbuchsen und ein Metallkastchen.
| Hersteller | SSB Electronic | SHF Elektronik |
|---|---|---|
| Typ | MHP 145 | HP-MVV 144 |
| Frequenzbereich | 144-146 MHz | 144-146 MHz |
| Rauschmaß | typ. 0,5 dB | 0,3-0,5 dB |
| Verstarkung | max. 18 dB | max. 20 dB |
| Einfügedampfung | 0,1dB | 0,02 dB |
| HF-VOX | nein | ja |
| Übertragbare Leistung | 1.500W (SSB) | 5.000W (SSB) |
| Stromaufnahme bei 13,8 V | 400 mA | keine Angabe |
| Connectoren | N-Norm | 7/16-Norm |
Die Schaltung eines FET-Vorverstarkers von SSB Electronic.
PTT-Steuerung einer Mastvorstufe, Schaltdiagramm. Schaltung der Ablaufsteuerung von SHF Elektronik.
Selbstbau gut müglich
Für OM, welche den Ehrgeiz besitzen, einen Vorverstarkers selbst zu bauen, gibt es zahlreiche Veroffentlichungen in unterschiedlichen Publikationen(1), (2), (3).
Die Kriterien, die an einen Empfangsvorverstarker gestellt werden, sind allerdings dem Ver-wenchmgszweckentsprechendrechtunterschied-lich. So mussen die Parameter Verstarkung, GroBsignalverhalten und Rauschen je nach Einsatz bewertet und berucksichtigt werden.
Es macht beispielsweise richer keinen Sinn, als 2-m-Contester einen super-rauscharmen RX-Vorverstarker mit hoher Verstarkung ,wie z. B. EME-Stationen ihn benotigen, einzusetzen.
Auf hoheren Bandern, wie 23 oder 13 cm, wird dagegen das Großsignalverhalten unbedeutender sein als die Verstarkung.
Bipolartransistor oder FET?
Wir unterscheiden zwischen Vorverstarkem mit bipolaren Transistoren und mit GaAs-FET (Gallium Arsenid-üeld Effect Transistor) bzw. HEMT FET (High Electron Mobility üeld Effect Transistor).
Der Vorteil bipolarer Transistoren ist der hohe Intercept-Punkt. Für Anwendungen im Mikrowellenbereich sind Bipolartransistoren allerdings ungeeignet. Die Grenzfrequenz von GaAs-FETs liegt vergleichsweise wesentlich hoher, und auch das Rauschvethalten ist ganstiger. Aus diesem Grunde wird der EME-Operator eine GaAs-FET-Vorstufe bevorzugen.
Gezeigt wird bier die Schaltung eines gegengekoppelten Vorverstarkers mit bipolarem Transistor. Der besondere Vorteil der Gegenkopplung besteht darin, class die Rauschzahl des verwendeten Transistors gewissermal3en erhalten bleibt und sich eine gute GroBsignalfestigkeit ergibt.
Ein solcher Vorverstarker mit dem BFQ 29 kann bei 15 dB Gain and F = 1,2 dB einen 1P3 von 14 dBm erreichen!
Wieviel Verstarkung ist erforderlich?
Wer seine Sendeleistung mit einer PA erhoht, sollte auch die Empfangerempündlichkeit aquivalent verbessern. Denn eine alte Funkerweisheit besagt, dass man Stationen, die man erreichen kann, auch aufnehmen konnen sollte. Dies gilt auch für UKW.
Wenn ich z. B. die Sendeleistung meines 70cm-Transceivers von 25 auf 400 W erhohe, steigere ich mein Sendesignal um genau 12 dB, welche ich dann auf der Empfangerseite auch wieder ausgleichen sollte.
Schaltung der Ablaufsteuerung von SHF techniek.
Einfacher Vorverstarker mit einem Transistor.
Oft werden die nicht unerheblichen Einfügungsverluste durch zusatzliches Equipment zwischen Antenne und Empfanger vergessen. Dazu ein Beispiel:
- Kabeldampfung auf 70 cm (40 m RG 213U): 6,3 dB
- Verluste/Durchgangsdampfung Anpasstopf: 0,2 dB
- Einfügedampfung Antennenumschalter: 0,5 dB
- Dampfung Stehwellenmessbrücke: 0,2 dB
- Dampfung Endstufe: 0,6 dB
Diese Verluste addieren sich zu insgesamt 7,8 dB.
Ein RX-Vorversfürker nahe der Antenne kann sie ausgleichen, ohne den Rauschabstand, also die Empfmdlichkeit der gesamten Empfangsanlage wesentlich zu beeintrachtigen. Seine Verstarkung sollte nicht viel hoher sein als die Summe aller Einfügungsverluste. Denn bei zu hoher Verstarkung wird der Empfanger, wie erwant, vollig überfahren.
Es gilt generell der Grundsatz: Mit steigender Verstarkung sinkt die Großsignalfestigkeit.
Die meisten Hersteller haben daher bei ihren Produkten die Verstarkung einstellbar ausgelegt, damit der Vorverstarker an die Station angepasst werden kann.
Quellen
DG9KS, Martin Kickartz.