Home - Techniek - Electronica - Radiotechniek - Radio amateur bladen - UKW-Berichte - Quarzoszillator mit einem Ziehbereich von ca. 200 kHz im 2-m-Band
Es wird ein ziehbarer Quarzoszillator beschrieben, der speziell für den Mini-Transceiver für das 2-m-Band(1) vom gleichen Autor entwickelt wurde. Er liefert ein sehr sauberes Signal mit einem Pegel von rund 7 dBm, das von 135,15 bis 135,35 MHz abgestimmt werden kann. Dies entspricht einem Arbeitsbereich des Sende-Empfängers von 144,15 bis 144,35 MHz, also dem SSB-Bereich. Es wird angegeben, wie die Quarzfrequenz zu errechnen ist, so daß man diesen Oszillator auch für andere Frequenzbereiche dimensionieren und einsetzen kann. Die Abmessungen des Abschirmgehäuses aus Weißblech betragen nur 74 mm × 37 mm × 30 mm. Seine Länge entspricht also der Breite des Transceivers, so daß der Oszillator neben dem Quarzfilter des Grundgeräts Platz findet.
1. Zur Schaltung
Ziehbare Quarzoszillatoren setzt man vorzugsweise dann ein, wenn ein verhältnismäßig kleiner Frequenzbereich kontinuierlich - im Gegensatz zur Kanal-Umschaltung bei FM - abgestimmt werden soll. Die Frequenzstabilität liegt zwischen der eines nicht gezogenen Quarzoszillators und der eines guten VFOs (LC-Oszillator mit Drehko- oder Dioden-Abstimmung). Ziehbare Quarzoszillatoren (VXOs) wurden bereits mehrfach in den UKW-Berichten beschrieben - zuletzt eine Ausführung mit 8 Quarzen, deren Frequenzbereiche aneinander anschließen.(1)
Um einen ausreichenden Ziehbereich sicherzustellen, wird ein Grundton-Quarz mit 1/6 der Ausgangsfrequenz verwendet. Der Quarz schwingt mit dem DG-FET T1. (Bild 1). Die Ziehspule L1 und der Ausgangskreis mit L2 gestatten es, Ziehbereich und maximalen Ausgangspegel mit nur geringer gegenseitiger Beeinflussung einzustellen. Durch die an der Diode D1 entstehende Regelspannung bleibt die Ausgangsspannung von T1 über den Ziehbereich weitgehend konstant.
Bild 1: Ziehbarer Quarzoszillator mit Versechsfachung der Quarzfrequenz.
Der auf den Oszillator folgende GegentaktEintakt-Verdoppler mit den Schottky-Dioden D4 und D5 erzeugt 45 MHz. Ein nachgeschaltetes Bandfilter mit den Spulen L4 und L5 befreit das 45-MHz-Signal vor allem von seiner Subharmonischen (22,5 MHz), und liefert ein sauberes Steuersignal für den Verdreifacher mit T2.
Das im Verdreifacher erzeugte 135-MHzSignal passiert ein Dreikreis-Filter, und steht an den Ausgangs-Anschlüssen mit mindestens 7 dBm zur Verfügung. Diese Leistung reicht für Standard-Schottky-Dioden-Mischer, wie SRA-1, IE-500, MD-108.
1.1. Wahl des Quarzes
Um den erforderlichen Ziehbereich von 200 kHz bei der Endfrequenz im 2-m-Band sicherzustellen, muß - wie gesagt - ein Grundton-Quarz bei 1/6 dieser Frequenz verwendet werden. Da der Ziehbereich unsymmetrisch zur Nennfrequenz liegt,(2) muß man die Bestellfrequenz des Quarzes nach der folgenden Formel errechnen:
fu = untere Frequenzgrenze
fo = obere Grenze des Ziehbereichs
Für den Ziehbereich von 135,15 bis 135,35 MHz ergibt sich fq = 22,55 MHz. Man bestellt einen Grundton-Quarz im Halter HC-43/U (HC-18/U), mit 30 pF Bürde-Kapazität für die errechnete Frequenz (Fa. Telequarz GmbH, Neckarbischofsheim: TQ 31.05.18).
1.2. Spezielle Bauteile
T1: BF981 (Valvo), BF 907 (TI) oder ähnl. rauscharmer DG-MOS-FET im Plastik-Gehäuse
T2: BFT66 (Siemens oder ähnl. rauscharmer UHF-Transistor im TO-18 Gehäuse
I1: LM2931 (National Semiconductor)
D1: C5V6 Z-Diode
D2, D3: BB505B oder 505G
D4, D5: HP2800 (Hewlett Packard) oder ähnl. Schottky-Diode
D6: 1N4148, 1N4151 oder ähnl. Schaltdiode
L1: 32 Wdg. Kupfer-Lack-Draht 0,2O in Spulenbausatz Neosid 7V1S (Größe 7,5 × 7,5) mit Schraubkern gelb (früher: blau) Neosid F 40. Wicklung mit Uhu-plus blasenfrei auf dem Spulenkörper festkleben. Ausführung nach Bild 2.
L2: 13 + 2 + 2 Wdg., Draht und Spulenbausatz wie für L1. Wicklungen festkleben. Ausführung nach Bild 3.
L3: Miniaturdrossel 120µH
L4: 2 + 8 Wdg., Draht und Spulenbausatz wie für L1. Ausführung nach Bild 4
L5: 8 Wdg., Draht und Spulenbausatz wie für L1. Anschlußschema in Bild 2. L6 ... L8: Fertigspule Neosid-Typ 05118
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| Bild 2: Anschlußbild von L1 und L5 (oben), und Wickelschema von L1 (unten). Zweilagig mit je 16 Windungen wickeln! | Bild 3: Wickel- und Anschlußschema von L2. | Bild 4: Wickel- und Anschlußschema von L4. |
Quarz: Siehe Abschnitt 1.1.
Gehäuse: Weißblech, Fa. Schubert, Typ 3707430
Abstimmpotentiometer: 100 kΩ, 10-Gang-Wendelpoti
2. Aufbau-Hinweise
Alle Bauteile finden auf der in Bild 5 gezeigten beidseitig kaschierten Platine DC6HL 012 Platz. Sie ist 70 mm × 32,5 mm groß, und ihre Massefläche ist so gestaltet, daß auf ihr keine HF-Ströme von Subharmonischen zu den Ausgangsstiften fließen können.
Bild 5: Die beidseitig kaschierte Platine muß an den mit Kreuzen gekennzeichneten Stellen durchkontaktiert werden.
An den mit Kreuzen gekennzeichneten Stellen müssen die Bauteile-Anschlüsse auf beiden Seiten der Platine gelötet werden (Durchkontaktierung).
Die Spulen L1, L2, L4 und L5 wickelt man nach den oben angeführten Bildern. Es ist wichtig, daß die Wicklung von L1 zweilagig mit 0,2 mm Kupfer-Lack-Draht ausgeführt wird. Eine einlagige Wicklung mit entsprechend dünnerem Draht würde eine zu geringe Wicklungskapazität und eine zu niedrige Güte ergeben. T1 wird mit der Beschriftung nach unten, zur Leiterplatte, eingelötet.
Die fertig bestückte Platine lötet man in den Außenrahmen des genannten Weißblechgehäuses ein. Betriebs- und Abstimmspannungen sind über Durchführungs-Kondensatoren (kurze Bauform) von ca. 1 nF zuzuführen. (4 Stück). Für das Ausgangssignal kann man dünnes Koaxialkabel (RG-174/U oder PTFE-Kabel) durch eine Bohrung im Gehäuse führen und direkt an die Anschlußpunkte Pt 5 und Masse löten - Lötstifte sind überflüssig. Einen Musteraufbau zeigt Bild 6.
Bild 6: Für den Aufbau sollte man eine ruhige Hand, scharfe Augen und einen spitzen Lötkolben haben.
3. Abgleich
Betriebsspannung und Abstimm-Potentiometer anschließen. Die durch I1 und D stabilisierte Spannung kontrollieren, sie soll 10,5 V betragen.
Das Potentiometer auf höchste Abstimmspannung stellen, den Kern von L1 herausdrehen.
Beim Durchstimmen von L2 muß der Oszillator anschwingen. Dies kann man mit einem (hochohmigen) Voltmeter an den Kathoden der Verdoppler-Dioden kontrollieren: es sollten 0,3 bis 0,35 V zu messen sein.
Die Spulen L4 und L5 auf maximalen Betriebsstrom der Gesamtschaltung abgleichen; es sollten 15 mA erreichbar sein.
L6, L7 und L8 auf maximale Ausgangsleistung abgleichen: es sind ca. 10 dBm zu erreichen.
Durch Eindrehen des Kerns in L1 wird nun die Ausgangsfrequenz auf fQ × 6 + 50 kHz abgeglichen. Stellt man nun das Abstimmpotentiometer auf die kleinste Abstimmspannung, so sollte fQo × 6 - 150 kHz erreicht werden. Wird die Induktivität von L1 durch weiteres Eindrehen des Kerns darüberhinaus vergrößert, so wird der Ziehbereich zu tieferen Frequenzen hin noch erheblich größer. Die Frequenzstabilität wird mit wachsendem Ziehbereich jedoch immer weniger durch den Quarz bestimmt. Deshalb sollte ein über 200 kHz (-150 bis +50 kHz von der Nennfrequenz) hinausgehender Ziehbereich vermieden werden.
4. Meßwerte
Stabilisierte Spannung (mit 5-V-Regler und Z-Diode 5V6): 11,5 V
Betriebsstrom (je nach Frequenz): 16 - 18 mA
Frequenzbereich: 135,15 bis 135,35 MHz
Ausgangsleistung: ≥ 7 dBm (5 mW)
Nebenwellenabstand (fo + 22,55 MHz): mindestens 80 dB alle anderen: mindestens 80 dB
Oberwellenabstand (2. Harmonische): 80 dB alle weiteren: mindestens 80 dB
Frequenz-Instabilität bei einer Temperatur-Änderung von 20 auf 50°C: ca. 2 kHz
Anmerkung
Wie bei einem VFO sollte man auch für diesen VXO im Gerät einen Einbauplatz wählen, der einer möglichst geringen Erwärmung ausgesetzt ist. Außerdem erscheint es vorteilhaft, das Weißblechgehäuse des Oszillators mit mindestens 5 mm dickem Styropor zu umgeben.
5. Literatur
- Schöpf, K.J., DB3TB: Frequenzaufbereitung mit gezogenen Quarzen für 2-m-Transceiver, UKW-Berichte 21 (1981) Heft 3, Seite 154-158
- Neubig, B., DK1AG: Entwurf von Quarzoszillatoren 1, UKW-Berichte 19 (1979) Heft 1, Seite 54ff.
DC6HL, Gerd Otto.