Home - Techniek - Electronica - Radiotechniek - Radio amateur bladen - UKW-Berichte - Spektrum-Generator für das 24-GHz-Band
Auch bei Arbeiten in den Amateurbändern um 10 GHz und 24 GHz benötigt man für Prüf- und Eichzwecke in allererster Linie einen Signalgenerator. Für diesen Frequenzbereich sind kommerzielle Meßgeräte meist entweder völlig unerreichbar oder so voluminös und schwer, daß man sie nicht einmal über das Wochenende ausleihen kann. Glücklicherweise lassen sich sehr viele Prüfungen mit verhältnismäßig einfachen Signalquellen durchführen und diese lassen sich leicht im Eigenbau herstellen.
Für das 10-GHz-Band ist in (1) ein sehr brauchbarer Eichspektrum-Generator beschrieben. Der Verfasser betreibt schon seit über 4 Jahren ein ähnliches Gerät, wobei die erzielbare Ausgangsleistung durch Einsatz eines schnellen Speichervaraktors ganz erheblich gesteigert werden konnte. Angesteuert mit einem Quarzsignal bei 100 MHz und mit einem nachgeschalteten 3-Kreis-Hohlleiter versehen, reicht die ausgesiebte Frequenz in Reinheit und Leistung aus, um einen Leistungs-Gunn-Oszillator im Bereich zwischen 10,0 und 10,5 GHz zu synchronisieren.
Für das 24-GHz-Band wird nun nachfolgend ein Aufbau beschrieben, dessen Ausgangsleistung so groß ist, daß mit 30 bis 40 dB Antennengewinn auf der Übertragungsstrecke und den im Amateurfunk üblichen Empfangssystemen eine Entfernung von mehr als 500 m überbrückt werden kann. Mit einem selbstgefertigten Hohlleiter-Dämpfungsglied lassen sich Empfindlichkeitsabschätzungen an Empfängern durchführen.
1. Die Schaltung
Die einfache Blockschaltung in Bild 1 zeigt, daß der Eichspektrum-Generator aus 3 Baugruppen besteht und mit 12V Gleichspannung betrieben wird. Er ist in einem TEKO-Gehäuse der Größe 2 B untergebracht.
Bild 1: Eichspektrum-Generator für das 24-GHz-Band.
Die erste Baugruppe ist ein 50-MHz-Quarzoszillator, dem als zweite Baugruppe ein 50MHz-Verstärker folgt, der die Leistung auf etwa 1 W anhebt. Diese Leistung steuert einen Speichervaraktor D aus, der auf einen λg/2-Resonator arbeitet. Der Resonator ist die dritte Baugruppe und besteht aus einem Stück Hohlleiter des Typs WR-42 (R220). Das Resonatorstück ist voll an den weiterführenden Hohlleiter (evtl. mit Antenne) angekoppelt und dadurch stark bedämpft. Eine Abstimmung durch eine Abstimmschraube oder einen Schieber kann deshalb entfallen.
Der Verfasser verwendete einen Speichervaraktor des Typs BXY18AB (Siemens) und konnte damit eine Ausgangsleistung im Bereich um 24 GHz - bestimmt durch die Bandbreite des Resonators - von 1,2 mW messen. Zur Messung der spektralen Leistungsverteilung standen leider keine Geräte zur Verfügung; sie kann jedoch unter Annahme einer Bandbreite von ca. 2 GHz folgendermaßen abgeschätzt werden:
Ps = Leistung einer Spektrallinie
Pout = gemessene Gesamtleistung
B = Bandbreite in der Linien auftreten
f = Spektrallinien-Abstand (hier: 50 MHz)
2. Aufbau der Ansteuerschaltung
Im Muster wurde ein zufällig vorhandener Quarzoszillator der USA-Firma "Monitor" verwendet. Er wird mit 5 V Gleichspannung betrieben und gibt die Ausgangsfrequenz von 50 MHz an zwei gegenphasigen TTL-Ausgängen ab. Es ist gleichgültig, welchen Ausgang man anschließt.
Als Ersatz für diesen Baustein kommt praktisch jede beliebige Schaltung in Frage, Beispiele sind in (2) zu finden. Es ist lediglich darauf zu achten, daß der nachfolgende Verstärker wenigstens 0,5 W für den Speichervaraktor abgibt.
In Bild 2 ist der interessierende Teil der Schaltung dargestellt. Wegen der hohen Wärmebelastung des Transistors 2N3866 ist unbedingt ein Kühlkörper vorzusehen. Mit dem Emitter-widerstand R1 läßt sich die Ausgangsleistung und damit auch der Arbeitspunkt des Speichervaraktors D einstellen. Angepaßt wird er durch den Trimmkondensator C5 und die Spule Dr2, deren Windungsabstand man experimentell ermitteln muß.
Bild 2: 50-MHz-Verstärkung mit Ankopplung des Varaktors.
Die angegebenen Werte für C5, Dr2 und R2 haben sich im Musteraufbau als optimal erwiesen. Je nach Diodencharakteristik können Anderungen - zumindest an Dr2 und R2 - erforderlich sein. Die optimale Einstellung wird am besten experimentell vorgenommen, wozu man die Ausgangsleistung mit einem Leistungsmesser oder einem Meßdetektor überwachen muß.
2.1. BAUTEILE
| Oszillator | TTL Clock, 50 MHz Fa. Monitor, Typ 801280 |
| T1 | 2N3866, 2N4427 o.ä. mit Kühlstem |
| D | BXY18AB (Siemens) oder ähnlicher Speichervaraktor |
| C1, C4, C5 | Folientrimmer 20 pF (Valvo, grün) |
| C2, C3 | 10 nF keram. Abklatschkondensator |
| R1 | 100 Ω Trimmpotentiometer |
| R2 | 100 kΩ Kohleschicht-Widerstand, Wert experimentell optimieren! |
| L1 | 7 Wdg. versilb.Draht 0,8 mm ø auf 6-mm-Dorn, ca. 15 mm lang, Anzapf in der Mitte |
| Dr1 | 7 Wdg. Kupfer-Lack-Draht 0,3 mm ø auf 3,5-mm-Dorn, freitragend eingelötet |
| Dr2 | 12 Wdg. Draht und Dorn wie für Dr 1; Windungsabstand experimentell optimieren! |
Nachdem in den allermeisten Fällen der Oszillatorbaustein im Eigenbau erstellt werden wird, hat es wenig Sinn, hier eine geätzte Schaltung für den 50-MHz-Verstärker anzugeben - zumal der Aufbau keineswegs kritisch ist. Wirklich achten muß man lediglich auf eine definierte Masseverbindung zwischen dem Oszillator/Verstärker einerseits und dem Hohlleiterteil andererseits.
3. Aufbau des Hohlleiterteils
Bild 3 zeigt den Gesamtaufbau des Hohlleiter-teils mit angelötetem Flansch, sowie ein kleines Drehteil und Form und Abmessungen der erwähnten Diode. Nachdem dieser Diodentyp eine ebene Stirnfläche hat, ist ein passendes Gegenstück (Teil 7) nötig, das isoliert eingebaut wird. Über die Lötfahne kann dann die Steuerleistung zugeführt werden. Die Mittenfrequenz des bedämpften Resonators hängt vom Maß "d" ab - hier 8,5 mm. Der Kühlkörper der Diode hat ein Gewinde nach USA-Norm, das man durch einen Adapter (Teil 8) an das M 4-Feingewinde anpaßt.
Bild 3: Hohlleiteraufbau, Teil 7 und Diode BXY18AB.
Hat man keine Möglichkeit, diese Gewinde selbst herzustellen oder herstellen zu lassen, kann man sich wie folgt helfen:
Eine Mutter M5 am Hohlleiter festlöten. Der Gewindeadapter (Teil 8) bekommt nun außen M5-Gewinde, innen lediglich eine glatte Bohrung mit dem Außendurchmesser des 3-48 UNC-Gewindes. Aus Federbronze von ca. 0,2 mm Dicke stellt man eine kleine Scheibe her, die durch die Bohrung des Gewindeadapters geschoben werden kann. Die Scheibe bekommt eine zentrische Bohrung, durch die sich das Diodengewinde schrauben läßt. Diese Scheibe fixiert die Diode in der Adapterbohrung und wirkt als Anschlag.
Die zentrische Bohrung sollte auf einer Drehbank ausgeführt werden, doch kann man es auch mit einer Bohrmaschine schaffen. Es ist keine Flucht mit Teil 7 erforderlich, deshalb ist eine geringe Exzentrizität unschädlich.
Im übrigen ist der Verfasser bereit, solche Adapter gegen Erstattung der Unkosten in Einzelstücken herzustellen.
3.1. BAUTEILE
| 1 | Abschlußwand, Messing 1 mm dick |
| 2 | Schraube M2, 5 mm lang |
| 3 | Lötfahne |
| 4 | Scheibe 6 mm ø, 1 mm dick, Messing, zentrische Bohrung 3 mm ø |
| 5 | 2 Stück PTFE-(Teflon-)Scheiben, 7 mm ø, 0,1 mm dick, zentrische Bohrung 3 mm ø |
| 6 | Isolierbuchse für die Schraube, PTFE (Teflon) oder notfalls Tesafilm |
| 7 | Drehteil nach Detailzeichnung, Material: Messing |
| 8 | Adapter 3/48 UNC auf M4 × 0,5 für BXY18AB - Material: Messing |