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Grundregeln zum Geräte-Selbstbau

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Funkamateure in DL haben noch das Privileg ihre Geräte selbst bauen zu dürfen, ohne irgendeine Abnahmeprüfung damit absolvieren zu müssen. Eine Ausnahme stellen neuerdings Stationen dar, die als /mm auf deutschen Schiffen betrieben werden sollen.(1) In manchen Ländern ist eine abschließende Inspektion bzw. Freigabeprüfung durch die zuständige nationale Fernmeldebehörde für alle Sendegeräte üblich.

Davon ausgehend ist es für den Funkamateur sehr empfehlenswert, für seine Eigenbaugeräte, insbesondere bei den Bereichen oberhalb 30 MHz, nachfolgende - in Fachkreisen altbekannte - Grundregeln zu beachten; wobei Sender- und Empfänger-Bausteine gleich zu behandeln sind; nicht bloß aus Gründen der Weitabselektion, sondern weil von letzteren bzw. über diese ebenfalls unzulässige Störstrahlungen ausgehen können! Und gerade diese gilt es unbedingt zu vermeiden, um das von der DBP in uns gesetzte Vertrauen nicht durch leichtfertige, offene, Bauweise, das heißt auf unzulässigen Frequenzen strahlende Geräte(2) zu erschüttern.

Denn eine nachträgliche Verbesserung ist wesentlich aufwendiger, als gleich im kommerziellen Stil störstrahlungssicher zu bauen. Dazu sollen die folgenden Hinweise dienen.

A

Konsequente Unterteilung in gegeneinander abgeschirmte Baugruppen entsprechend dem Frequenzschema; also jede Hochfrequenz- oder Misch- oder Zwischenfrequenz-Stufe in ein eigenes Abschirmkästchen. Dabei können HF-oder ZF-Bausteine mehr als 1 Verstärker-element und mehrere Schwingkreise (ihrer Frequenzebene) in einem Kästchen enthalten.

B

Die hochfrequenzdichten Abschirmkästen können aus verzinntem, dünnen Weißblech selbst angefertigt werden, wobei auf eine möglichst "wasserdichte" Ausführung zu achten ist.

C

Überlappende Deckelränder der Gehäuse haben straffedernd, lückenlos abzudichten oder aufschraubbare Flachdeckel erhalten ringsum Federstreifen, die hochfrequenzdicht schließen (siehe kommerzielle Bauweise oder alte UHF-Tuner).

D

Alle Kanten am Kästchen oder Gehäuse, die durch Zusammenbiegen entstehen "wasserdicht" verlöten.

E

Verdrahtungsanschlüsse für Spannungsversorgung oder Relais/Elektronik-Steuerung prinzipiell über bzw. durch keramische HF-Durchführungen, die rundherum eingelötet sind, verblocken. Und zwar mit ca. 10 nF bei 9 MHz; 4,7 nF bei 29 MHz; 1,5 nF bei 145 MHz; 470 pF bei 435 MHz; 150 pF bei 1260 MHz.

F

Alle Baugruppen-Eingänge / Ausgänge auf ca. 60 Ω herauf bzw. herunter transformieren! Ob für die interne Verdrahtung der Bausteine dünne 50 oder 60 oder 75 Ω-Koaxkabel verwendet werden, ist gleichgültig.

G

Über das vorstehend Gesagte hinausgehend, hat sich das doppeltgeschirmte Koaxkabel RG223U zur Verbindung der Baugruppen untereinander besonders bewährt, da es an der AbschirmkastenDurchführung direkt mit dem Masseblech "wasserdicht" zu verlöten ist! Es ist vorteilhaft, für jede Koaxkabel-Durchführung eine passende, lötbare Hülse in die Abschirmgehäuse zu setzen, um für das Kabel eine bessere Lötmöglichkeit und mechanische Abfangung zu schaffen.

H

Verstärkerstufen neigen zu parasitären Schwingungen im Bereich der Grenzfrequenz fT der Verstärkerelemente. Abhängig vom elektrischen und mechanischen Schaltungsaufbau sowie vom Abstand der Arbeits- zur Grenz-Frequenz treten nun über passive Bau- und aktive Verstärker-Elemente hinweg Phasenverschiebungen von 270° über 360° bis 450° zwischen dem Eingang und Ausgang der Stufe bei fT auf.

Bei einstufigen Schaltungen läßt sich dieser Oszillatoreffekt leicht durch "Schwingschutz-Widerstände" unterbinden, die, ganz kurz, direkt an den Kollektor (bzw. die Anode) angelötet werden. Es haben sich folgende Werte bewährt: 455 kHz - 4,7 kΩ; 9/10,7 MHz - 470 Ω; 29 MHz - 220 Ω; 52 MHz - 100 Ω; 145 MHz - 47 Ω; 435 MHz - 10 Ω. Wobei natürlich induktionsarme Typen verwendet werden sollten: alte Kohlepulvertypen oder moderne Kohlegemischschicht-Widerstände oder Metallschicht-Widerstände (keinesfalls die verbreiteten Kohletypen mit eingeschliffenen Wendeln!).

Die Werte sollten sicherheitshalber nicht kleiner gewählt werden, da sie im Verhältnis zu den 10 bis 100fach hochohmigeren Resonanzwiderständen der nachfolgenden Schwingkreise sowieso fast keine Verstärkungsverluste verursachen! Für die im Verhältnis zur Nutzfrequenz meist wesentlich höhere Grenzfrequenz reicht der kleine Widerstand zur zusätzlichen Phasendrehung aus, um den unerwünschten Oszillatoreffekt zu verhindern.

I

Schwingt ein mehrstufiger Verstärker bei seiner Nutzfrequenz "wild", so hilft nur wesentlich bessere Strahlungs- und/oder Strom-Entkopplung zwischen dem empfindlichen, niederpegeligen Eingang und dem hochpegeligen Ausgang. Am einfachsten ist dies durch weitere Aufteilung in "wasserdichte" Abschirmboxen entsprechend den Punkten a) bis g) zu erreichen; wobei zusätzliche HF-Drosseln in den Betriebsspannungsleitungen helfen können.

J

Jede Mischstufe sollte ebenfalls in ein eigenes Abschirmkästchen gesetzt, und die HF-, Oszillator- und ZF-Signale jeweils über Koaxkabel zu- bzw. weggeführt werden. Wobei darauf zu achten ist, daß hochohmig, das heißt an den Hochpunkten von Parallelschwingkreisen, angeschlossene Koaxkabel nur sehr kurz ausfallen dürfen! Denn sie haben pro 1 m Länge etwa folgende Eigenkapazitäten: 50 Ω - 100 pF, 60 Ω - 80 pF, 75 Ω - 68 pF, 95 Ω - 47pF. Für einen Oszillator/Verstärker-Schwingkreis bei 136 MHz mit nur 15 pF Gesamt-Kreiskapazität und einem 10-pF-Abgleichtrimmer (Mittelwert bei 6,5 pF) ist es schon wesentlich, ob das am Hochpunkt angeschlossene 10 cm lange Kabel noch 10 pF oder nur 4,7 pF Lastkapazität hat!

Deshalb, und aus zusätzlichen Selektionsgründen, ist es meist besser, entsprechend Punkt f), an beiden Seiten auf beispielsweise 60 Ω herauf und herunter zu transformieren; was natürlich dann in jeder der beiden Boxen einen Schwingkreis erfordert, wenn nicht zufällig ein niederohmiger Diodenringmischer oder ein FETGitterbasisverstärkereingang (P 8000) angesteuert wird.

Um hinreichende Signalentkopplung zwischen den Ein-/Ausgängen zu erzielen, werden bevorzugt DoppelgitterfeldeffektTransistoren oder Gegentaktschaltungen bzw. Diodenringmischer eingesetzt, wobei letztere in Phase und Amplituden zu symmetrieren sind - Fertigbausteine natürlich nicht mehr.

Werden bei Eigenbaugeräten alle genannten Punkte konsequent erfüllt, so kann der Funkamateur sehr sicher sein, auf Anhieb die Mindestforderung der DBP zu erfüllen.(3) In der Verordnung zur Durchführung des Gesetzes über den Amateurfunk vom März 1967 heißt es im § 12:

"Die Amateurfunkstelle muß nach dem jeweiligen Stand der Technik errichtet sein und erhalten werden. - Die unerwünschten Ausstrahlungen sind auf das geringstmögliche Maß zu beschränken." Die Dämpfung der unerwünschten Ausstrahlungen in bezug auf die Leistung der Betriebsfrequenz soll bei Sendern über 25 Watt unter 30 MHz mindestens 40 dB, über 30 MHz mindestens 60 dB, betragen.

Die Störstrahlungsleistung von Oszillatorenoder Harmonischen-Frequenzen, die in die Ton- oder Fernseh-Rundfunkbereiche fallen, darf nicht größer als 4 × 10-9 Watt sein.

Werden alle Bauteile eines Transceivers auf eine Platine gesetzt und diese in ein durchlöchertes Metallgehäuse oder gar in einen Plastikkasten geschraubt, so sind obige Werte sicher nicht einzuhalten. Die Störstrahlung der diversen Oszillatoren und ihrer Verstärker wird ja allgemein stark unterschätzt!

Es ist auch bekannt, daß nicht- oder schlecht-geschirmte VFO-Bausteine sowie Quarzoszillatoren (besonders mit zahlreichen Vervielfachern für UHF & SHF) um so unstabiler arbeiten, je mehr amplitudenmodulierte HF z. B. von der SSB-Linearendstufe rückwärts in diese hineinstrahlt. Im Rhythmus der NF erhalten die Oszillatoren eine leichte Frequenzmodulation, die bis zur Unverständlichkeit der SSB führen kann." (Siehe manche ,,U-Stationen" auf den KW-Bändern).

Nicht umsonst wird die Güte vieler Hochfrequenzgeräte immer noch an ihrem Gewicht gemessen. Es gibt auch heute leider noch nichts geschenkt; aber wenn man die alten Grundregeln der Hochfrequenztechnik genau beachtet, dürfte der Erfolg sicher sein, und das Selbstbaugerät bei der Abschlußprüfung am Spektrum-Analysator Störträger im Bereich von 1 bis 800 MHz ziemlich sicher mit mindestens -60 dB Abstand zum Nutzträger oder weniger als 4 × 10-9 Watt am KoaxAntennenanschluß anzeigen.

Im Störungsfall dürfen die in unseren Transceivern laufenden diversen Oszillatoren bzw. deren Verstärkerstufen außerhalb der Amateurfunkbereiche nur folgende maximale Störleistungen abstrahlen:

Zwischen 30 und 300 MHz = 1,25 × 10-9 Watt oder 31 dB (pW); oberhalb 300 MHz = 2 × 10-9 Watt oder 2 nano Watt oder 33 dB über 1 pico Watt!

Daß alle Verstärker- und Mischstufen selbst nicht als "wilde Oszillatoren" schwingen, das heißt keine wesentliche eigene Störstrahlung produzieren, wird als selbstverständlich vorausgesetzt.(4)

Literatur

  1. cq-DL 1/1981, Seite 34 und cq-DL 2/1981, Seite 81;
  2. VwAnw DV-AFuG von 1980, Punkt 9, Seite 46;
  3. DV-AFuG vom März 1967, § 12 (Seite 13) und § 16 (Seite 15);
  4. cq-DL 4/1981, Seite 177, Punkte 1 bis 5 (Linearstufen-Ü bersteuerung).

DF4UW, Wolfgang Günther.