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Interdigitale Filter, erweitert zu Empfangskonvertern
Ebenso wie in anderen Frequenzbereichen ist es auch in den GHz-Amateurbändern sinnvoll, wenn die Konverter nicht nur Empfindlichkeit und Verstärkung, sondern auch Selektion haben. Filter vermindern Störungen durch unerwünschte Signale und erhöhen die Empfindlichkeit durch Ausschalten des Rauschbeitrags aus der Spiegelfrequenz(1). Im Mikrowellenbereich läßt sich Selektion allerdings nicht ohne mechanischen Aufwand realisieren. Mechanisch einfach, elektronisch hochwertig und besonders nachbausicher sind interdigitale Filter. Derartige "Zwischenfinger-Filter, oder einfach "Fingerfilter" sind auch in den UKW-Berichten schon mehrfach beschrieben worden (2), (3). Man kann sie für sich aufbauen und vor einen vorhandenen Breitband-Konverter in Leiterplattentechnik schalten.
Mit den hier beschriebenen "Fingerfilter-Konvertern" wird der Gesamtaufwand aber besonders gering: es handelt sich um interdigitale Filter, die durch Einbau einer Mischdiode zum Empfangsmischer erweitert werden. Dieser Teil der Beschreibung basiert auf einer Veröffentlichung in (4). Mit entsprechenden Oszillatorfrequenz-Aufbereitungen und einem sehr rauscharmen ZF-Vorverstärker versehen, ergeben sich komplette Konverter, die hier für die Bänder 23 cm, 13 cm und 9 cm zum Nachbau beschrieben werden.
Bild 1 läßt am Foto des geöffneten 13-cm-Konverters das Prinzip erkennen: Am heißen Ende des rechten Resonators ist die Antenne angeschlossen - womit dieser Finger zur Selektion nicht mehr merklich beiträgt. Der zweite Resonator von rechts ist auf die Empfangsfrequenz abgestimmt. An den dritten (mittleren) ist die Mischdiode angeschlossen - womit auch dieser Finger keine merkliche Resonanz mehr aufweist. Am äußersten linken Finger ist die Oszillatorfrequenz-Aufbereitung angeschlossen - ebenfalls am heißen Ende, so daß keine Resonanz auftritt. Und der vierte Resonator von rechts schließlich ist auf die Oszillatorfrequenz abgestimmt. Obwohl also letztlich nur je ein Resonator für die beiden Frequenzen wirksam ist, ergibt sich - wie die Daten zeigen - eine ausreichende Spiegelfrequenz-Unterdrückung. Die Konverter wurden allerdings für eine Zwischenfrequenz von 144 bis 146 MHz ausgelegt.
Bild 1: 13-cm-FingerfilterKonverter ohne Deckel; unten: ZF-Vorverstärker
Es mag interessieren, daß die drei Konverter nicht nach steigenden Frequenzen - also zuerst für 23 cm, dann für 13 cm usw. - entwickelt wurden, sondern daß zuerst der 9-cm-Konverter entstand. Seine guten Meßwerte gaben dann Anlaß zum Bau der beiden anderen Konverter, wobei die bei 9 cm gesammelten Erfahrungen verwendet wurden. So entstand ein System von drei fast identischen, selektiven Konvertern für die drei Mikrowellenbänder um 23 cm, 13 cm und 9 cm.
1. Daten
| 23 cm | 13 cm | 9 cm | |
|---|---|---|---|
| Eingangsfrequenz | 1296 - 1298 | 2304 - 2306 | 3456 - 3458 |
| Zwischenfrequenz (MHz) | 144 - 146 | 144 - 146 | 144 - 146 |
| Oszillatorfrequenz (MHz) | 1152 | 2160 | 3312 (1104) |
| Rauschzahl (Einseitenband) | 8 dB | 8,5 dB | 11 dB |
| Durchgangsverstärkung | 18 dB | 18 dB | 20 dB |
| 3-dB-Bandbreite | 3,5 MHz | 7,5 MHz | 21,8 MHz |
| Spiegelfrequenz-Unterdrückung | 26 dB | 24 dB | 24 dB |
| Verwendete Mischdiode | HP5082-2817 | HP5082-2579 | HP5082-2579 |
| Mischdiodenstrom | 1 mA | 1 mA | 0,8 mA |
| Vervielfacherdiode | - | - | HP 5082-2835 |
| Oszillatorleistung | 1 mW | 1 mW | 30 mW (1104 MHz) |
| Verwendeter ZF-Transistor | BF900 | BF900 | BF900 |
2. Aufbau des Konverters
Der Aufbau des Fingerfilter-Konverters lehnt sich an (4) an, wo je eine Ausführung für 23 cm und 13 cm, mit Zwischenfrequenzen von 144 MHz und 28 MHz beschrieben ist. Die verwendeten Bauteile wurden jedoch so verändert, daß sich eine Konstruktion ergab, die sich leicht verwirklichen läßt. Bild 2 zeigt die Konverter in einer Prinzipskizze. Hier wird die Injektionsfrequent im Konverter selbst durch die Diode D2 verdreifacht, was aber nur für den 9-cm-Konverter zutrifft. Bei den Ausführungen für die beiden anderen Bänder wird die Oszillatorfrequenz extern bis zur Endfrequenz aufbereitet und dem ersten Finger von rechts über eine Buchse (13-cm-Ausführung) oder über eine kapazitätsarme Durchführung (23 cm) zugeführt. Die in Bild 2 gezeigte Ausführung ist weniger günstig, weil nur ein einziger Finger selektionswirksam ist, so daß die Mischdiode auch ungenügend geschwächte Nebenwellen erhält. Diese können die Rauschzahl meßbar erhöhen.
Bild 2: Prinzipieller Aufbau der Konverter; variable Maße In Tabelle 2
Die folgende Tabelle 2 enthält diejenigen Abmessungen zu Bild 2, die von Band zu Band verschieden sind.
| Wellenlänge | Abmessungen (mm) | empfohlene Mischdiode | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| a | b | c | d | d' | ||
| 23 cm | 51 | 57 | 120 | 12,5 | 8,5 | HP 5082-2565 |
| 13 cm | 25 | 32 | 120 | 8,0 | 6,5 | HP 5082-2565 |
| 9 cm | 16 | 24 | 120 | 6,5 | 4,5 | HP 5082-2565 |
Die Abstände zwischen den einzelnen Fingern, ihr Durchmesser, sowie die Höhe des Filters sind für alle drei Ausführungen gleich. Diese Abmessungen zeigt Bild 3. Die Seitenwände werden aus Flachmessing von 20 mm Breite und 6 mm Dicke hergestellt, welches man stangenweise im Fachhandel und oft auch in Heimwerkergeschäften bekommen kann. Für die "Finger" nimmt man Kupferrohr von 10 mm Außendurchmesser und 1 mm Wanddicke, wie es beispielsweise in Installationsbetrieben verwendet wird.
Bild 3: Maßzeichnungen der Seitenwände; Maße für alle Ausführungen gleich
Die beiden Seitenteile werden nach Bild 3 angerissen, gebohrt und mit den angegebenen Gewinden versehen. Anschließend können sie poliert, und wenn möglich versilbert werden. Dann sägt man die Kupferrohre auf die benötigte Länge ab und schleift beide Enden plan. Dazu spannt man sie (ohne sie zu zerdrücken oder zu zerkratzen) in eine Ständerbohrmaschine ein und drückt sie bei hoher Drehzahl auf feines Schmirgelpapier. In ein Ende werden jeweils M4-Sechskantmuttern aus Messing gelötet. Es wurde schon in früheren Artikeln beschrieben, daß die Muttern nicht plan abschließend, sondern etwas tiefer hineingedrückt einzulöten sind. So entsteht beim Anziehen ein guter Kontakt am Außenrand. Bild 4 zeigt unten einen fertig vorbereiteten "Finger" für den 9-cm-Konverter. Auch diese Teile sollten - wenn nötig - poliert, und schließlich versilbert werden.
Bild 4: Dle Durchführungen für ZF und Oszillatorfrequenz, sowie ein "Finger"
Die Bodenplatte des Konverters kann aus kupferkaschiertem Leiterplattenmaterial bestehen. Die Abmessungen werden so groß gewählt, daß der ZF-Vorverstärker neben dem Konverter Platz hat. Die Oszillatoraufbereitung dagegen ist jeweils auf der Rückseite untergebracht, wie die Fotos noch zeigen werden. In die Bodenplatte sind zunächst 2 × 5 Bohrungen für M2,6 - oder M3 - Schrauben im Abstand von b + 6 mm maßgenau zu bohren.
Der Konverterdeckel hat die Abmessungen (b + 12 mm) × c und besteht aus Messing- oder Kupferblech von 0,5 bis 1 mm Dicke. Er erhält Bohrungen für eine (beim 13-cm-Konverter zwei) BNC-Flanschbuchse(n).
Die Schmalseiten der Konverter brauchen nicht verschlossen zu werden, weil sich hier wegen der mit 50 Ω fast kurzgeschlossenen Resonatoren keine Felder ausbilden. Durch diese Öffnung kann später, wenn alles montiert ist, der Stift der BNC-Buchse mit dem Einkoppelfinger verlötet werden.
Im Einzelnen soll nun nur noch beschrieben werden, wie die Mischdiode und - beim 9-cm-Konverter - die Vervielfacherdiode einzubauen sind, weil dies kritische Stellen sind. Bild 4 zeigt diese beiden Stellen, wobei die Dioden und vor allem ihre Anschlußdrähte nur grob skizziert sind. Die Isolierteile - in der Zeichnung "Teflonbuchse" genannt - können auch aus Nylon oder Trovidur bestehen. Den Abklatschkondensator für die Mischdiode (ca. 10 pF) bildet man aus einer Messing- oder Kupferblechscheibe von etwa 10 mm Durchmesser, und einer Scheibe aus ca. 0,2 mm dicker PTFE-Folie (Teflon). UHF-mäßig ist die Schraube innen kalt, nur die ZF wird nach außen geleitet. Die Diodenanschlüsse werden so kurzdrähtig wie möglich am Klatschkondensator (Unterklemmen oder vorsichtiges Anlöten) und am Rand des mittleren Fingers befestigt. An dieser Stelle kann man eine kleine Schraube M2 oder M2,6 verwenden.
Bei der Vervielfacherdiode im 9-cm-Konverter verfährt man auf gleiche Weise, nur fällt hier der Abklatschkondensator fort. Dafür wird auch innen zur Isolierung eine "Teflonbuchse" eingebaut.
Bild 5 zeigt abschließend zu diesem Kapitel je ein Foto der drei Konverter-Ausführungen im geschlossenen, betriebsfertigen Zustand. Bild 6 zeigt geöffnete Konverter für 23 cm und 9 cm.
Bild 5: Fertige Konverter für 23 cm, 13 cm und 9 cm
Bild 6: Geöffnete Konverter für 23 cm und 9 cm
Bevor nun der Abgleich beschrieben wird, muß kurz auf den ZF-Vorverstärker und die Oszillatorfrequenz-Aufbereitung eingegangen werden.
3. ZF-Vorverstärker
Bild 7 zeigt die Schaltung eines mehrfach erprobten ZF-Vorverstärkers, der mit einem DGMOSFET vom Typ BF900 arbeitet. Dieser Transistor ist durch die angewandte Technologie lonen-Implantation, Nitrid-Passivierung - und durch das Stripline-Gehäuse den bisher weitverbreiteten DG-MOSFETs hinsichtlich Rauschzahl und Verstärkung weit überlegen. Man erreicht mit einem BF900 bei 145 MHz eine Rauschzahl von 1,3 dB bei einer Verstärkung von rund 20 dB (nachgeschaltet ein Konverter mit F = 2,6 dB; Messung von DL3WR). Der Gleichstrom-Arbeitspunkt des Transistors ist nach den Vorschlägen von DJ4BG stabilisiert.
Bild 7: Schaltbild des rauscharmen ZF-Vorverstärkers
In der vorliegenden Anwendung ist die Anpassung zwischen Mischdiode und Eingang des BF900 das kritische Detail. Für die notwendige Impedanztransformation wird hier ein Pi-Filter verwendet. Der Mischdioden-Strom kann als Spannungsabfall am Widerstand R1 gemessen werden; die HF-Spannung wird durch eine verlustarme λ/4-Luftdrossel von diesem Widerstand ferngehalten. C1 ist der selbstgebaute Abklatschkondensator im Konverter.
Für beide Spulen im ZF-Vorverstärker gilt:
5 Wdg. versilberter Kupferdraht 1 mm ø auf einen 6-mm-Dorn gewickelt, freitragend eingelötet. Die λ/4-Drossel stellt man aus 50 cm Kupfer-Lack-Draht von etwa 0,5 mm ø her - mit einem Dorn von beispielsweise 3 mm ø, und die Drossel in der Spannungszuführung ist eine 6-Loch-Kern-Breitbanddrossel von Valvo. Eine Leiterplatte für diesen auch anderweitig verwendbaren Vorverstärker zeigt Bild 8.
Bild 8: Leiterplatte DC0DA 007 für den 144-MHz-Vorverstärker nach Bild 7
4. Oszillatorfrequenz-Aufbereitung
Um den Rahmen dieser Arbeit nicht zu sprengen, und um den zahlreichen Beschreibungen nicht noch weitere zuzufügen, werden die Frequenzaufbereitungen nicht bis ins einzelne beschrieben. Die folgende Tabelle 3 gibt zunächst eine Übersicht der Frequenzen, Vervielfachungsschritte und der Halbleiter, wie sie sich beim Verfasser bewährt haben.
| Oszillator für das 23-cm-Band | ||
|---|---|---|
| Quarz | 96 MHz | BF173 |
| x 3 | 288 MHz | 2N5179 |
| x 2 | 576 MHz | BFW92 |
| x 2 | 1152 MHz | BFW92 |
| Oszillator für das 13-cm-Band | ||
| Quarz | 90 MHz | BF173 |
| x 3 | 270 MHz | 2N5179 |
| x 2 | 540 MHz | 2N5179 |
| x 1 | 540 MHz | BFW92 |
| x 4 | 2160 MHz | 1N914 |
| Oszillator für das 9-cm-Band | ||
| Quarz | 92 MHz | BF173 |
| x 3 | 276 MHz | 2N5179 |
| x 2 | 552 MHz | 2N5179 |
| x 1 | 552 MHz | BFW92 |
| x 1 | 552 MHz | BFW16A |
| x 2 | 1104 MHz | 1N914 |
| x 3 | 3312 MHz | HP2835 |
Die Frequenzaufbereitung für das 23-cm-Band zeigt Bild 9. Man erkennt, daß an Basis und Kollektor des letzten Frequenzverdopplers Luftstreifenleitungen verwendet werden. Ausgekoppelt wird etwa 1 cm von einem Ende des 1152-MHz-λ/2-Kreises entfernt; ein dünnes Koaxialkabel bringt die Leistung durch die Bodenplatte hindurch zum Fingerfilter-Konverter.
Bild 9: Foto der Frequenzaufbereitung für den 23-cm-Konverter
Eine Frequenzaufbereitung für das 13-cm-Band wurde unter der Bezeichnung DC0DA 003 bereits in (5) beschrieben. Hier wird - wie die obige Tabelle zeigt - eine "abgemagerte" Version verwendet: die 540-MHz-Leistungsstufe mit einem Transistor BFW16A ist hier weggelassen. Für einen Empfangsmischer mit nur einer Mischdiode reicht die Leistung aus, wenn ein gutes Diodenexemplar für den Vervierfacher gefunden wird, und die Anpassungen in diesem Bereich optimiert werden. Bild 10 läßt den Aufbau erkennen, die Einzelheiten wurden bereits mehrfach beschrieben.
Bild 10: Die Oszillatorfrequenz-Aufbereitung für den 13-cm-Konverter
4.1. Frequenzaufbereitung für den 9-cm-Konverter
Die letzte Frequenzverdreifachung wird im Fingerfilter-Konverter selbst vorgenommen. Da die Selektion nicht sehr hoch ist, muß das 1104-MHz-Signal möglichst nebenwellenfrei sein. Der Verfasser hatte die Möglichkeit, mehrere verschiedene Frequenzaufbereitungen an einem Spektrum-Analysator untersuchen zu lassen. Dabei zeigte sich, daß bei dem angewandten einfachen, offenen Aufbau nur dann ein "sauberes" 1104-MHz-Signal zu erreichen war, wenn von 552 MHz aus verdoppelt wurde. Durch den großen Abstand von 552 MHz traten die Nebenwellen bei der anschließenden Verdreifachung nicht mehr störend in Erscheinung.
Bild 11 zeigt das Schaltbild einer entsprechenden 1104-MHz-Aufbereitung. Das Schema ist bereits hinlänglich bekannt; bei den niedrigeren Frequenzen sind zur Selektion Bandfilter eingesetzt, bei den höheren Frequenzen Luftstreifenleitungen. Die Anpassung zwischen den Transistoren T5 und T6 besorgt ein Pi-Filter, der Folientrimmer am Kollektor von T5 fehlt allerdings bei dem Aufbau, der in Bild 12 gezeigt ist. Der Transistor T5 ist auf der Leiterbahnseite der Platine angelötet, um kürzeste Leitungen zu erreichen.
Bild 11: Schaltbild der Frequenzaufbereitung für den 9-cm-Konverter
Bild 12: Aufbau des Oszillators nach Bild 10
Der Schwingkreis am Kollektor von T6 ist ein kapazitiv verkürzter λ/4-Kreis mit guter Resonanzüberhöhung. Die Vervielfacherdiode arbeitet dagegen auf einen λ/2-Kreis, der wie der vorhergehende als Luftstreifenleit'ung ausgeführt ist. Dieser 1104-MHz-Leitungskreis wird in der Mitte mit einem keramischen Rohrtrimmer abgestimmt, der durch die Leiterplatte gesteckt ist. Sein aufliegender Flansch wird ringsherum mit der Kupferkaschierung verlötet. An dem der Diode entgegengesetzten Ende wird über eine BNC-Buchse ausgekoppelt. Mit den in der folgenden Bauteileliste unterstrichenen Halbleitertypen und bei den ins Schaltbild eingetragenen Strömen ergibt sich bei optimaler Einstellung eine Leistung von 60 mW bei 1104 MHz. Der Verdreifacher im Konverter benötigt aber meist nur 30 mW, damit ein Mischdiodenstrom von etwa 1 mA fließt. So ist Reserve vorhanden zum Ausprobieren anderer Typen; das wird vor allem bei der Kapazitätsdiode erforderlich sein, da die BA149 nicht mehr gefertigt wird.
Bild 13 schließlich zeigt eine 150 mm × 80 mm große Leiterplatte für die beschriebene Oszillatorfrequenz-Aufbereitung. Sie ist auf der Bauteileseite durchgehend kupferkaschiert und trägt die Bezeichnung DC0DA 006.
Bild 13: Leiterplatte für die schaltung nach Bild 10
4.1.1. Bauteil-Hinweise für DC0DA 006
| T1 | BC108, BC109 oder anderer NPN-NF-Transistor |
| T2,T3 | 2N5179 |
| T4 | BFY90, BFX89, 2N5159 |
| T5 | BFW92, BFR34A, BFR90, BFR91 |
| T6 | BFW6A, 2N3866 (mit Kühlstem) |
| D | BA149, BA102, BB105, BB141, 1N914 |
| Spulen L1 bis L6, sowie L8 aus versilbertem Kupferdraht, 1 mm ø | |
| L1 | 5 Wdg. auf Spulenkörper 5 mm ø mit UKW-Kern |
| L2, L3 | 1,5 Wdg. auf 5-mm-Dorn gewickelt, freitragend eingelötet |
| L4, L5 | 0,5 Wdg. auf 6,5-mm-Dorn gewickelt, 10 mm über Massefläche Anzapf bei L5: 7 mm vom heißen Ende |
| L6 | 2 Wdg. auf 4-mm-Dorn gewickelt, freitragend eingelötet |
| L7 | Streifen (Kupfer, Messing vers.) 5 mm breit, 0,5 mm dick, gerade Länge 27 mm ca. 4 mm über der Massefläche. Auskoppeltrimmer ca. 12 mm vom kalten Ende. |
| L8 | 2 Wdg. auf 5-mm-Dorn gewickelt, freitragend eingelötet |
| L9 | Streifen wie L7; gerade Länge 65 mm, ca. 4 mm über der Massefläche. Anzapf für den Vervielfacher: 15 mm vom kalten Ende; für den Ausgang: 10 mm vom kalten Ende. |
| Dr1 | 6-Loch-Kern-Breitband-Ferritdrossel (Valvo) |
| Dr2, 3, 4, 8 | 3 Wdg. Kupfer-Lack-Draht 0,5 mm ø durch eine Ferritperle |
| Dr6 | 2 Wdg., sonst wie Dr2 |
| Dr5, Dr7 | λ/4-Drossel aus Kupfer-Lack-Draht 0,5 mm ø auf 3-mm-Dorn gewickelt, freitragend eingelötet. |
| C1 | keramischer Rohrtrimmer 0,2 - 1,3 pF (kleine Ausführung) |
| C2 | keramischer Rohrtrimmer 1 - 4 pF (niedrige Bauform) |
4.1.2. Anpaßnetzwerk
Bild 14 zeigt ein Netzwerk für die Anpassung zwischen der Baugruppe DC0DA 006 und der Vervielfacher-Diode im 9-cm-Fingerfilter-Konverter. Die Induktivitäten und Kapazitäten werden auf maximalen Spannungsabfall am Widerstand R2 abgeglichen. Der Aufbau, der für diese Aufgabe auch bei anderen Frequenzen verwendet werden kann, ist in Bild 5, rechts, zu sehen. Für die hier benötigten Frequenzen gelten folgende Werte:
| L1 | Kupferblech oder Messingblech, versilbert, 5 mm breit, 25 mm lang, ca. 6 mm über der Massefläche. |
| L2 | 1 Wdg. versilberter Kupferdraht 1 mm 0, über 5-mm-Dorn gewickelt, etwas auseinander gezogen. |
| λ/4-Drossel | für 1104 MHz aus ca. 7 cm Draht 0,5 mm ø, auf 3-mm-Dorn gewickelt, etwas auseinander gezogen und freitragend eingelötet. |
| C1 ... C3 | ca. 1 - 4 pF keramische Spindeltrimmer. |
Bild 14: Anpaßnetzwerk für eine Vervielfacher
5. Abgleich
Werden die angegebenen Maße eingehalten, so ist ein Fehlabgleich praktisch unmöglich. Zuerst sollte aber die Frequenzaufbereitung zum Ansteuern des Mischers beziehungsweise des Vervielfachers mit einem Absorptionsfrequenzmesser sorgfältig überprüft werden.
Zu Beginn sind beide Abstimmschrauben ganz herausgedreht. Nun wird der Resonator für die Oszillatorfrequenz durch langsames Hineindrehen der Schraube abgestimmt, was am Gleichstrom durch die Mischdiode erkennbar ist. Der maximal erzielbare Diodenstrom sollte zwischen 0,8 und 1,5 mA liegen.
Die Resonanzüberhöhung ist sehr scharf, was auf eine hohe Güte der Finger-Resonatoren schließen läßt. Als Anhaltspunkt dienen die in der Tabelle 2 angegebenen Eintauchtiefen der M 5-Abstimmschrauben. Die Schraube für die Eingangsfrequenz ist immer mindestens 2 Umdrehungen (bei 145 MHz ZF) weniger tief hineingedreht als die Oszillatorfrequenz-Schraube. Ein genauer Abgleich läßt sich jedoch nur durchführen, wenn man ein echtes Signal über die Antenne empfängt.
Der ZF-Vorverstärker wird vorerst nur auf maximale Durchgangsverstärkung abgeglichen. Bei einem schwachen Empfangssignal kann er später auf optimales Signal-Rauschverhältnis nachgestimmt werden.
6. Bemerkungen
6.1. Diodenmischer
In jedem Konverter mit passivem Mischer (Diodenmischer) sind die Betriebsbedingungen der Mischdiode für die Empfindlichkeit entscheidend. Ein paar wichtige Punkte sollen hier in Erinnerung gebracht, und zwei Diagramme, die vielleicht nicht jedem zugänglich sind, gezeigt werden. Als Beispiel dient die vielfach eingesetzte Schottky-Diode des Typs 2817(6). Bild 15 zeigt die erreichbare Einseitenband-Rauschzahl in Abhängigkeit von der Signalfrequenz. Diese Werte gelten aber nur, wenn die ins Diagramm eingetragenen Randbedingungen erfüllt sind ! Das heißt optimale Impedanz-Transformation an den ZF-Vorverstärker, der eine Zusatzrauschzahl von (nur) 1,5 dB haben darf, sowie eine Oszillatorleistung von 1 mW. Ferner muß eine Spiegelfrequenz-Unterdrückung von wenigstens 20 dB gegeben sein. Ist keine Spiegelfrequenz-Selektion vorhanden, so müssen von vornherein 3 dB addiert werden. Jedes dB, um welches der ZF-Vorverstärker schlechter als 1,5 dB ist, kommt ebenfalls dazu.
Außerdem muß noch der Gleichstromweg des Mischdiodenstroms genau betrachtet werden:
Bild 16 zeigt, daß es durchaus nicht gleichgültig ist, ob man den Diodenstrom mit einem Instrument, das 1 kΩ Innenwiderstand hat, mißt, oder ob man den Spannungsabfall an einem 100- Q-Widerstand mißt. Die niedrigste Rauschzahl erreicht man mit einem Gleichstromwiderstand von RL = 100 Ω, aber man benötigt wenigstens 3 mW Oszillatorleistung, damit die Verbesserung gegenüber anderen Lastwiderständen RL meßbar wird.
Eine weitere wichtige Größe ist die ZF-Lastimpedanz ZIF, an welche der ZF-Vorverstärker angepaßt werden muß, damit gleichzeitig die Mischdiode die optimale ZF-Impedanz, und der ZF-Transistor die optimale Quellimpedanz sehen. Die ZF-Impedanz liegt für den Diodentyp 2817 zwischen 250 und 400 Ω, wobei bei kleiner Oszillatorleistung höhere, und bei höherer Oszillatorleistung niedrigere Werte für ZIF auftreten.
Bild 15: Rauschzahl in Abhängigkeit von der Frequenz
Bild 16: Rauschzahl als Funktion der Oszillatorleistung
Um die optimale Rauschzahl zu erreichen, müssen alle erwähnten Kriterien gleichzeitig erfüllt beziehungsweise optimiert sein. Bei einem verlustbehafteten geätztem Ringhybrid mit liebloser ZF-Anpassung, veraltetem ZF-Transistor und vor allem ohne Spiegelselektion sind Rauschzahlen unter 12 dB nicht zu erreichen.
Die erreichten Daten mit den Fingerfilter-Konvertern, speziell für die Bänder 13 cm und 9 cm wurden von Amateuren, die sich intensiv mit dem Konverterbau befassen, als gut bezeichnet. Bei einem Vorschalten von Vorverstärkern ist kein Filter vor dem Konverter erforderlich; die Selektion des beschriebenen Aufbaus reicht aus. Für die meßtechnische Hilfe möchte sich der Verfasser an dieser Stelle bei Rolf Heidemann, DC3QS, und Franz Eichhorn, DJ8QL, noch einmal herzlich bedanken.
6.2. Konverter für das 6-cm-Band
Es wurde versucht, den Fingerfilter-Konverter mit entsprechend verkleinerten Maßen a und b auch für das 6-cm-Band aufzubauen. Das Verhältnis zwischen Länge und Durchmesser der "Finger" und die Abstände zwischen den Fingern werden jedoch recht ungünstig. Das interdigitale Filter müßte für dieses Band völlig neu dimensioniert werden. Verfasser und Verlag sind sehr daran interessiert, von jemanden zu hören, der dies durchführt.
Im übrigen sollte die verwendete Zwischenfrequenz eventuell auf 433 MHz gelegt werden, damit die Spiegelfrequenz-Selektion ausreichend hoch wird. Allerdings muß dann ein zeitgemäßer ZF-Vorverstärker mit einer Rauschzahl von maximal 2,5 dB eingesetzt werden, damit der Vorteil der höheren ZF nicht wieder verloren geht. Hierfür läßt sich der Transistortyp BFT66 verwenden (Anm. der Redaktion).
7. Literatur
- Vollhardt, D.: Rauschen von Misch- und Vorstufen bei SHF, UKW-Berichte 16 (1976) Heft 1, Seite 51 - 59
- Griek, R.: Interdigitale Filter für das 24-cm- und das 13-cm-Band, UKW-Berichte 16 (1976) Heft 2, Seite 120 - 125
- Vollhardt, D.: Schmalbandige Filter für die Bänder bei 23 cm, 13 cm und 9 cm, UKW-Berichte 17 (1977) Heft 2, Seite 97 - 106
- Fisher, R.E.: Interdigital Converters for 1296 and 2304 MHz QST Vol. 58 (1974) Heft 1 (Januar), Seite 11 - 15
- Dahms, J.: Konverter für das 13-cm-Band mit 2 Vorstufen und aktivem Mischer Teil 2: Die Oszillatorbaugruppe, UKW-Berichte 16 (1976) Heft 3, Seite 138 - 142
- Hewlett-Packard: 1977 Diode and Transistor Designers Catalog Seite 1 - 19 Figure 6 und Seite 1 - 20 Figure 8
DC0DA, Jürgen Dahms.