Stehwellenmessbrücke für QRP
Übliche SWR-Messbrikken fur KW zeigen erst ab ca. 3 W etwas an. Auch die preiswert angebotenen CB -Funk-Typen, fur QRP gedacht, sind ungeeignet. Hier hilft der Selbstbau.
Denn CB-Funk-SWR-Meter mit der üblicherweise verwendeten Streifenleitung zeigen mit fallender Frequenz abnehmende Empündlichkeit, man braucht z. B. auf 14 MHz schon mindestens 5 W Sendeleistung und bei 3,5 MHz noch mehr. Es gibt Schaltungen mit aktiven Bauteilen, die eine Messung selbst im mW-Bereich ermoglichen, dock QRP-Einsatz heil3t im Allgemeinen such Energie sparen, also ohne zusatzliche Stromversorgung messen.
Die Brückenschaltung
Im Prinzip arbeiten SWR-Meter entweder mit Richtkopplern oder als Bruckenschaltung (Bild 1): Wird bei A und B eingespeist, dann gibt es zwischen C und D keine Spannungsdifferenz (SWR = 1), wenn R1/R2 = R3/Z gilt.
Bild 1: Diese Schaltung gilt for die beiden QRP-SWR-Meter.
In einer für QRP geeigneten Schaltung sind die Brückenelemente Ohmsche Widerstande, die man so dimensioniert, dass der TX bei SWR = 1 genau auf 50 Ohm arbeitet. Wenn der Antennenwiderstand Z im Resonanzfall 50 Ohm betragt, dann müssen R1, R2 und R3 auch jeweils 50 Ohm haben, damit die Gesamtschaltung aus reihen- und parallelgeschalteten Widerstaiden 50 Ohm ergibt.
In dieser Bracke benotigt man zur Nullindikation wesentlich geringere Leistungen als bei herkommlichen Brücken. Wird ein 100-µA-Meter mit Germaniumdioden-Gleichrichtung benutzt, genügen schon 20 mW zum Vollausschlag des Instruments. Mit P2 lasst sich die Empündlichkeit der Brücke den Erfordernissen anpassen.
Die Bruckenwiderstande sollten moglichst induktionsarm sein und genau 50 Ohm haben. In der Reihe E96 kommt der Wert 49,9 Ohm vor. Den gibt es aber nicht überall, und wean, dann kaum in der für praktischen Einsatz benotigten Belastbarkeit. Ich habe in den beiden gebauten Geratevarianten folgende Widerstande eingesetzt:
Modell A: R1= R2 = R3 = je drei parallelgeschaltete Metallschichtwiderstande 150 Ohm, 1 %, 0,5 W. Damit ergibt sich eine Belastbarkeit des SWR-Meters mit resonanter Antenne von 6 W.
Modell B: R1 = R2 = R3 = je zwei parallelgeschaltete Metallschichtwiderstände 100 Ohm, 1 %, 1 W, was 8 W Belastbarkeit entspricht.
Grenzen und Nachteile
Metallschichtwiderstünde sind zwar weniger induktiv als Kohleschichtwiderstande, wovon man sich mit einem Induktivitatsmessgerat aberzeugen kann, aber auch nicht ganz induktionsfrei. Daher eignet sich die vorgestellte Schaltung nur bis 30 MHz. Bereits im 6-m-Band (50 MHz) ist die Ungenauigkeit zu groß. Hier bzw. im UKW-Bereich müsste man noch induktionsarmere Bauteile zur Verftigung haben, die aber teuer und schwerer aufzutreiben sind.
Da an jedem der vier Brackenwiderstande ein Viertel der Senderleistung "verbraten" wird, kann die SWR-Brücke nach erfolgter Abstimmung nicht in der Antennenleitung bleiben, es sei denn, man will sie als Dampfungsglied nutzen, z. B., um dem QSO-Partner zuzeigen, dass die Verringerung der Leistung auf ein Viertel genau minus eine S-Stufe ausmacht. Daher muss man eine BypassSchaltstellung vorsehen. QRP-Puristen entfernen ja sowieso nach der Abstimmung die SWR-Brücke, weil jeder Typ, auch Systeme mit Streifenleitung oder Ubertrager, Sendeenergie verbraucht.
Aufbau Modell A
Hierzu siehe Bild 2 und 3. Im Prinzip kann man ein einfaches SWR-Messgerat kaufen, wie es in CB-Funk-Laden schon um 10 € angeboten wird, und dieses umbauen. Brauchbar sind davon Gehause, Koaxbuchsen, Messwerk, Germaniumdiode sowie Kalibrierpoti mit Knopf. Den zweistelligen Umschalter muss man gegen einen dreistelligen auswechseln. Die Platine lasst sich ggf noch für einen anderen Zweck verwenden.
Bild 2: Das Modell A von außen...
Bild 3: ... und von innen.
Da ich bei meinen QRP-Geraten Aluminiumgehause der Teko-Serie verwende, auBerdem BNC-Koaxstecker anstelle von PL-Steckern, hate ich gleich neu gebaut und aus dem genannten Billig-SWR-Meter nur das Instrument entnommen. Selbst das warde ich aber nicht wieder tun, dean dessen Skalenkalibrierung in SWR-Werten ist ungenau, so dass man mit einer Eigenkalibrierung besser bedient ist. Außerdem begrenzen these Instrumente den Leistungsbereich nach unten, weil es 200- oder 250-µA-Typen sind, wahrend es preiswerte Einbauinstrumente fur 50 oder wenigstens 100 µA gibt (hier P1 = 100 bzw. 50 kOhm wahlen).
Verwendung fand ein Teko-Gehause 3A. Mit dem Platz muss da nicht gegeizt werden. Die Umschaltung besorgt ein Drehschalter 4×3, von dem man nur zwei Kontakte benütigt, sodass die freien teilweise als Lotstatzpunkte für einen "Freiluftaufbau" dienen konnen.
Aufbau Modell B
Hieraber informiert Bild 4. Hintergrund: Es bestand bei mir der Bedarf nach einem moglichst kleinen QRP-SWR-Meter üll- die "Urlaubsstation" mit dem Transceiver SST (14 MHz/2 W, s. FUNK 1/01, S. 36-41) und der Fuchsantenne. Letztere hat sich sehr be-wart; ein besonderer Antennentuner (AT) ist unnotig, lediglich der Fuchskreis muss manchmal nachgestimmt werden, indem man den Parallel-C mit einem Plexiglas-Schraubendreher auf bestes SWR zieht.
Bild 4: Hier Modell B im Großenvergleich mit den guten alten "Welthölzern".
Die GehausegroBe des SWR-Meters bestimmt das Drehspul-Messwerk. Leider ist die Auswahl an kleinen Typen im Elektronikhandel nicht mehr sehr groB. Von einen ausgeschlachteten Kassettenrecorder hatte ich noch ein ldeines Proülmessgerk 2001.1A herumliegen, allerdings ohne Skalenkalibrierung, lediglich mit einem "Gut"- und einem roten "Schlecht"-Bereich. Das nutzte ich aus, unterstützt durch eine außen angebrachte grobe Skala. Der genaue SWR-Wert ist ftir den gedachten Zweck ohnedies unwichtig, weil stets auf Minimum abgestimmt wird.
Zusammen mit einem dreistelligen Schiebeschalter und einem Achsstummel-Trimmerpoti lieB sich alles im kleinsten Teko-AluGehause lA (37 × 28 × 72 mm) unterbringen, das von der Hohe her ideal zu Transceiver and Netzteil passt. Im Inneren geht es allerdings recht eng zu, sodass auf der punktgerasterten Platine die sechs 1-W-Messwiderstande stehend montiert wurden.
Obwohl ich kein Freund englischer Bezeichnungen bin, erfolgte die Beschriftung mit transparentem Klebeband in Anlehnung an die bei anderen Amateurfunkgeraten Ablichen Ausdracke.
Die Kalibrierung
Auf einen Koaxstecker wird ein Trimmerpoti 500 Ohm/0,5 W montiert (Bild 5). Am besten eignen sich daft die elektrisch stabilen Cermet-Typen mit praziser SpindelbetAtigung (15 Umdrehungen). Mit dem Ohmmeter misst man nach and nach die Stellungen 50, 60, 75, 100, 150, 200, 250 und 500 Ohm aus and steckt darn diesen "Adapter" auf die Antennenbuchse des SWR-Meters. Bei kleiner Senderleistung (1-2W) lassen sich so auf dem Instrument die SWR-Werte 1, 1,2, 1,5, 2, 3, 4, 5 and 10 festlegen. Am Skalenende (offene Antennenbuchse) ist das SWR unendlich groß.
Bild 5: Die Kalibrierhilfen für 50-500 bzw. 5-50 Ohm.
Das genügt für Amateurfunkanwendungen. Es geht natürlich auch mit einem 50-Ohm-Poti in den Stellungen 50, 41,7, 33,3, 25, 16,7, 12,5, 10 und 5 Ohm.
Der Messvorgang
läuft folgendermaßen ab:
- Anschluss von Antenne and QRP-Transceiver
- Schalter in Stellung CAL, Sender ein (Morsetaste)
- Mit P1 Anzeige auf Endausschlag des Instruments bringen
- Schalter in Stellung SWR, Ergebnis ablesen bzw. mit dem AT auf Minimum abstimmen
- Schalter in Stellung THR (THROUGH)
Eine Schutzschaltung optional
Wer das Instrument vor Uberlastung schützen will, sollte parallel dazu eine Siliziumdiode oder noch besser eine Schottky-Diode in Durchlassrichtung schalten. 200-µA-DrehspulmeBwerke bentitigen ca. 200 mV für den Vollausschlag. Germaniumdioden haben zwar die passende Durchlassspannung von etwa 200 mV, sind aber von der Kennlinie her für den gedachten Zweck ungeeignet. Bei Silizium mit ca. 600 mV ist eine dreifache Uberlastung moglich, welche die Instrumente im Allgemeinen zumindest kurzzeitig verkraften. Die Konstrukteure haben ja an eine gewisse Uberlastungssicherheit gedacht. Eine Schottky-Diode mit ihren ca. 400 mV Durchlassspannung bietet noch hOhere Sicherheit.
DJ3RW, Klaus Bottcher.