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"Wie war's beim Kontest?"
"Einfach fabelhaft! Vor allem das tolle pile-up auf 6 cm!"
"Pile-up auf 6 cm???"
"Ja sicher, zwei Stationen in nur neun Stunden..."
Einführung
Dieses nicht unbedingt fiktive Gespräch beschreibt unzweideutig die derzeitige Situation im sogenannten 6-cm-Band (Schmalbandbetrieb von 5760-5762 MHz).
Die Gründe für die geringe Aktivität - übrigens nicht nur auf "6" - sind wohl jedem bekannt und sollen bis auf einen auch nicht Gegenstand dieses Artikels sein. Geht nämlich ein Interessent für diesen Frequenzbereich auf die Suche nach Baubeschreibungen, sei es für Konverter, sei es für Vervielfacher (4), wird er nicht gerade mit Literatur überschüttet. Deshalb werden am Ende dieses Artikels einige Literaturnachweise aufgeführt.
Muß es unbedingt Hohlleiter sein?
Mechanik ist vielen ein Greuel, vor allem dann, wenn ein Werkzeug zwar nicht gerade ins Auge, so doch ins eigene Fleisch geht! Andererseits kann aber ein mechanisches "Gebilde" die einzige Möglichkeit sein, im SHF-Bereich überhaupt noch mit einem akzeptablen Aufwand - auch hinsichtlich der Reproduzierbarkeit von Bauvorschlägen - zu einer funktionierenden Station zu kommen.
Und eben jene Frage, ob ein Konverter "funkentscheidet sich regelmäßig an des Konverterbauers liebstem Kind, der Rauschzahl. Sie steigt leider bei höheren Frequenzen sehr oft verhältnismäßig stark an, wenn man versucht, durch Verkleinern der Abmessungen von Konvertern in "üblicher" Technik auch höhere Frequenzbereiche zu erfassen. (Vgl. zu diesem Problem: Dahms in (7), S.219 und auch: Heidemann in (3) im Vorwort).
Deshalb schied für mich die Bauanleitung von Neie (1) aus, obwohl hier keine externe Oszillatoraufbereitung erforderlich gewesen wäre und damit auch der nicht sonderlich schöne "Zwei-Schachtel-Aufbau" mit Verbindungsleitungen hätte entfallen können.
Die verbleibenden Hohlleiter-Bauvorschläge (2) und (3) sind von mir zu einer "Mischung" verarbeitet worden, deren Ergebnis nun näher beschrieben werden soll. Im wesentlichen beruht die Konstruktion auf den Angaben von Kuhne (2), lediglich die Einkopplung wurde durch den Breitband-Hohlleiter-Koax-Übergang aus (4) ersetzt.
Die Funktion wird mit dem ersten Blick auf Bild 1 klar: Sowohl das Eingangssignal (von der N-Buchse), als auch die im Varaktorvervielfacher erzeugte Oszillatorleistung werden durch Filter 1, bzw. Filter 2 selektiert und der zentral angeordneten Mischdiode zugeführt. Die ZF-Auskopplung erfolgt - wie üblich - über einen Klatschkondensator (C1). Als ZFVerstärker eignet sich beispielsweise eine der in (4) oder in (7) beschriebenen Versionen.
Bild 1: Der in ein Stück Hohlleiter eingebaute 6-cm-Konverter besteht im wesentlichen aus: Breitband-Koax/ HL-Übergang, Signalfrequenz-filter (Fi 1), Mischdiode, Überlagerungsfrequenz-Filter (Fi 2) und Varaktorverfünffacher.
Besonderheiten
Abweichend zum Bauvorschlag aus (3) ist die Varaktorstufe in den Hohlleiter integriert. Wichtigste Änderung ist die Schaltung der Vervielfacherstufe als Verfünffacher, der nun sehr einfach aus einer der bei einem UHF-SHF-Amateur sicherlich nicht nur in einfacher Ausführung vorhandenen 1152-MHz-Oszillatoraufbereitungen angesteuert werden kann. Um die bei einer ZF von 144 MHz erforderliche Injektionsfrequenz von 5616 MHz zu erreichen, muß lediglich der 96-MHz-Quarz gegen eine 93,6-MHz-Ausführung ausgetauscht werden. Die notwendigen Nachstimmarbeiten bei 1123,5 MHz sind minimal und lassen sich wohl in jedem Fall in dem vorhandenen Abgleichbereich der Trimmer und Spulen durchführen.
Eine weitere Abweichung von (2) ist die Abstimmschraube zwischen Varaktordiode und Hohlleiter-Stirnwand, die den Wirkungsgrad deutlich verbessert und demzufolge einen höheren Mischdiodenstrom bewirkt. Eine weitere Abgleichmöglichkeit durch eine Schraube zwischen Filter 2 und Varaktordiode erwies sich als wirkungslos und kann demnach entfallen.
Aufbau
Als Hohlleiter wird ein kurzes Stück R70 (entspricht WR137 oder WG-14), benötigt. Die Innenmaße sollen hier noch einmal angegeben werden, damit ein interessierter Nachbauer für den Fall, daß ein entsprechendes Teil nicht zu beschaffen ist, dieses notfalls auch aus 1 mm bis 2 mm dickem Messingblech selbst anfertigen kann. Die Innenmaße betragen: 34,8 mm × 15,8 mm. Alle wichtigen Maße sind Bild 1 zu entnehmen und bedürfen keiner weiteren Kommentierung.
Wichtige Bauteile
Varaktordiode: BXY 28 oder BXY 38 (Valvo/Philips)
Mischdiode: BAW 95 (Valvo/Philips)
C1, C2: Eigenbau-Plattenkondensatoren mit Teflon-Folie (evtl. glasfaserverstärkt) ca. 0,13 mm dick, Größe: 30 × 18 bzw. 22 × 10
C3: 6 pF Folientrimmer 7,5 mm ø (Valvo: grau)
C4, C5: 6 pF keram. Rohrtrimmer (Valvo/Philips)
C6: Chip-Kondensator 100 - 1000 pF
L1: 1 Wdg. versilb. Draht 1 mm ø, auf 4-mm-Dorn gewickelt, freitragend eingelötet
L2: Messingblech-Streifen 14 × 5, 0,5 mm dick, ca. 5 mm über der Massefläche.
Einzelheiten
Zunächst sollten die 8 Filterdrähte eingelötet werden. Es folgen dann die Muttern für die M 5-Abstimmschrauben, wobei man am besten so vorgeht:
In den Hohlleiter wird ein M 5-Gewinde geschnitten, dann eine Mutter mit einer Aluminium-Schraube aufgeschraubt, so daß sich ein strammer Sitz ergibt - nun kann gefahrlos gelötet werden.
Das größte Problem ist wohl die Halterung für die Mischdiode im Hohlleiter, die überdies wegen der Filter schlecht zugänglich ist. Doch auch dieses Hindernis läßt sich mit etwas Geschick und folgendem Trick schnell bewältigen:
Genau zentral zum späteren Sitz der Diode wird gegenüber der Bohrung für C1 ein Loch von 2 mm Durchmesser angebracht. Durch diese kleine Öffnung kann nun die Diodenhalterung mit einer M 2-Schraube und Mutter unverrückbar festgeschraubt werden. Der Hohlleiter kann jetzt in aller Ruhe von unten erhitzt werden, ohne daß ein Verrutschen zu befürchten wäre. Natürlich müssen die entsprechende Fläche im Hohlleiter und die Unterseite der Diodenhalterung vorverzinnt werden, und zwar nicht zu dick, sonst kommt die Halterung doch noch schief zu sitzen ! Nach den Lötarbeiten wird die Schraube wieder entfernt - die Fassung sitzt (hoffentlich) an Ort und Stelle!
Für die Montage der Baugruppen "ZF-Vorverstärker" und "Varaktorverfünffacher/Eingangskreise (Bild 2) sollten bereits im "Rohbau" zwei entsprechende Messingplatten (0,5 - 1,0 mm dick) als Lötflansche mit dem Hohlleiter hart verlötet werden. Nach Abschluß der Blecharbeiten können die Platinen dann etwas unter diese Messingbleche geschoben und mit einem 100-W-Lötkolben verlötet werden. Sie sind auf dem Foto des Musteraufbaus (Bild 3) an der oberen Längsseite des Hohlleiters zu erkennen.
Bild 2: Der Varaktorverfünffacher wird über diese Schaltung mit etwa 100 mW bei 1123,5 MHz angesteuert.
Bild 3: Probeaufbau des 6-cm-Konverters.
Abgleich
Nach Zuführen einer Oszillatorleistung von ca. 100 bis 200 mW bei 1123,5 MHz werden die Eingangskreise des Varaktorvervielfachers mit Hilfe eines zwischen Meßpunkt 1 und Masse geschalteten nA (mA)-Meters vor-abgeglichen. Alle weiteren Abstimmarbeiten sollten sich dann am Mischdiodenstrom orientieren.
Beim Durchstimmen der Schraube von Filter 2 werden sich mehrere Anzeigen für Mischdiodenstrom ergeben. Das richtige Maximum ergab sich im Musteraufbau bei einer geringen Eintauchtiefe der M 5-Schraube in den Hohlleiter.
Die Stellung der Schraube von Filter 1 ist bei richtiger Abstimmung auf 5760 MHz nur wenig von Filter 2 abweichend!
Meßergebnisse
Die Rauschzahl des Konverters wurde mit einem zufällig eingesetzten Diodenexemplar BAW 95 zu 9 bis 10 dB ermittelt. Weitere Meßdaten sind Tabelle 1 zu entnehmen.
| Eingangsleistung 1123,5 MHz | Mischdiodenstrom | |
|---|---|---|
| BXY38 | BXY28 | |
| 120 mW | 4 mA | 2,5 mA |
| 700 mW | 45 mA | 25 mA |
Die Messung bis 120 mW erfolgte nach Reduzierung der Eingangsleistung ohne einen Neuabgleich.
Nach Entfernen der Mischdiode und Abstimmung beider Filter auf 5616 MHz wurde an der Eingangsbuchse eine Ausgangsleistung von ca. 65 mW gemessen (1123,5 MHz in: 700 mW, Varaktor: BXY 38).
Schlußbemerkungen
Vieles läßt sich verbessern - an diesem Konverter wohl zuerst der Varaktorvervielfacher. Mit einem Kurzschlußschieber und einer in der Vertikalen beweglichen Diodenhalterung dürfte der Wirkungsgrad ganz sicher über 10 % hinaus zu steigern sein. Auch die ZF-Auskopplung über einen Klatschkondensator ist verlustbehaftet, so daß die Drosselauskopplung von (3) die Empfindlichkeit steigern dürfte.
An dieser Stelle möchte ich Rolf Heidemann, DC3QS, für seine meßtechnische Unterstützung danken.
Literatur
- Neie, C., DL7QY: 5760/28 MHz Converter (6 cm), Dubus-Information 1/77, S. 20 ff. oder in: VHF-UHF-Technik, S. 163 ff., Berlin 1978
- Kuhne, M., DB6NT: A 6 cm Waveguide Converter, Dubus-Information 2/79, S. 74 ff.
- Heidemann, R., DC3QS: Empfangsmischer für das 6-cm-Band, UKW-Berichte 19 (1979) Heft 3, S. 142-146
- Neie, C., DL7QY: QRV an 9 cm and 6 cm (and 3 cm as well) with Narrowband Equipments, Dubus-Information 4/76, S. 179 ff. (S. 185 f.) oder in: VHF-UHF-Technik, S. 210 ff. (S. 216 f.) Berlin 1978
- Neie, C., DL7QY: High Power Varactor Frequency-Multipliers, Dubus-Information 3/80, S. 136 ff.
- Neie, C., DL7QY: Multi-Band-Strahler 1-12 GHz, Dubus-Information 2/80, S. 66 ff.
- Dahms, J., DC0DA: Fingerfilterkonverter für die Amateurbänder im GHz-Bereich, UKW-Berichte 17 (1977) Heft 4, S. 206 ff.
DD0QT, Thomas Morzinck.