CQ 14 - ITU 28
DOK K08
40m QRPp CW-Transceiver nach DC0DA
Die 'CQ DL', Heft 4-2023, enthielt einen Artikel 'Vom Pixie zum Superhet - QRPp-Transceiver für 80 und 40 m'. Jürgen Dahms, DC0DA, beschreibt dort einen QRPp-Transceiver für die Bänder 80m und 40m.
Eigenbau QRP-CW-Transceiver habe ich in ausreichender Stückzahl. Von daher musste ein zusätzliches Gerät nicht aufgebaut werden. Dennoch war mein Interesse an einem Nachbau der 40m-Version geweckt, das hauptsächlich in der geringen Baugröße des Transceivers begründet war.
Die Platine des QRPp-Transceivers hat die Abmessungen 96 x 55 mm und passt somit gut in eine flache TEKO-Box A3. Seitlich ist noch ausreichend Platz zum Einbau von Antennenbuchse, Tasten-und Ohrhöreranschluss, Stromversorgungsbuchse, sowie für einen Antennenabschwächer. Für die Achse des VFO-Abstimmpotis muss an der Kopfseite des Gehäuses seitlich ein Schlitz in das Deckelblech eingebracht werden. Der komplette Transceiver ist nicht somit viel größer als eine Zigarettenschachtel.
Jürgen hat die Transceiver auf einer Lochrasterplatine aufgebaut, mit der ich bisher jedoch noch keinen Aufbauerfahrung habe. Da in dem Beitrag eine Schaltplan mit den für die jeweilige Bandversion erforderlichen Bauelement-Werten enthalten ist, wurde mit 'Sprint-Layout' ein Platinenlayout für den Aufbau erstellt.
Die Herstellung des Layouts auf einer einseitig kupferkaschierten Platine gestaltete sich, wegen der geringen Baugröße, als schwierig. Nachdem verschiedenen Grundanordnungen der Bauelemente ausprobiert wurden, habe ich mich dann doch an der Anordnung orientiert, die Jürgen gewählt hat. Auch hier ließen sich einige Leiterbahnbrücken jedoch nicht vermeiden.
Detailanpassungen wurden vorgenommen, nachdem das Gehäuse vorgebohrt, und die Anschlüsse eingebaut waren. Hierzu wurde eine Ansicht der Platine auf Pappe aufgeklebt und in der Gehäuseschale platziert.
Aufbau eines 40m QRPp CW-Transceivers nach DC0DA
Quelle: DL2KI
| Frequenzbereich | ca. 7001 kHz bis 7038 kHz |
| Frequenzabstimmung | stufenlos (VFO) |
| Modes | CW |
| RX-Typ | Einfachsuper mit 4.915 MHz ZF |
| Cohn-Quarzfilter, ~ 500 Hz Bandbreite | |
| Spannungsversorgung | 12 bis 15 V |
| TX Leistung (2N5109) | 0 bis 1.4 W (hier: ~ 600 mW @13.2V) |
| RX Stomaufnahme | ca. 28 mA @13.2 V |
| TX Stomaufnahme | ca. 240 mA @13.2 V |
Beschaffung der Bauelemente:
Für den Transceiver werden einige Bauelemente benötigt, die inzwischen schwierig zu beschaffen sind. Einen Teil der aktiven Bauelemente war im Bestand vorhanden, andere konnten nachbestellt werden. Hierbei muss man jedoch oft mehrfache Versandkosten in Kauf nehmen, da man bei mehreren Anbietern bestellen muss, wenn man Wert auf Qualität legt.
Die meisten Bauelemente bekommt man bei Reichelt. Die VariCap-Diode bei ID-Electronic (BB112) oder bei Box73 (1SV149). Die BA243, SA612 AN-Mischer und die beiden Trimmkondensatoren (MCT-15/90) bekommt man bei Box73. Ebenso alternative PA-Transistoren 2N3553 oder 2N3866
Standard-Quarze bekommt man bei Reichelt. Die "9,216 MHz, HC49U-S" Quarze z.B. bei Amidon: http://www.amidon.de/contents/de/d379_01.html
Die benötigten Filterspulen-Körper waren ebenfalls vorhanden. Die Spulen wurden dann nach der Vorgabe auf die Spulenkörper neu gewickelt. Die Spulenkörper entsprechen dem 'Neosid-Spulenbausatz 7.1 mit dem Ferritmaterial F10b', die in vielen Bausätzen der DL-QRP-AG verwendet wurden und ursprünglich über "QRP-Project" zu beziehen waren. Diese Bausätze sind jedoch bei Neosid offenbar nicht mehr erhältlich.
Bestandteile der Filterspule
Spulenkörper auf Sockel
Leerer und neu gewickelter Spulenkörper
Alternativ zu den genannten Spulenbausätzen Neosid "7.1 F10b" können folgende Spulenbausätze verwendet werden:
- Spulenbausatz "7F1S" (13mm hoch) oder "7.1K" (10mm hoch) von Amidon
http://www.amidon.de/contents/de/d229.html#p3508- Spulenbausatz "7.1K" (10mm hoch) von Bürklin oder Amidon
https://www.buerklin.com/de/p/neosid/festinduktivitaeten/05-9539-00/79D104/Diese Filterspulen haben jedoch ein kleineres Rastermaß (2.25mm) für die Anschlüsse, so dass hier ein alternatives Platinenlayout erforderlich ist.
Es gibt auch die Möglichkeit sich fertige Bobin-Filterspulen "7.1 F10b" zu besorgen und diese umzuwickeln.
Anleitungen zum Herstellen von Spulen mit Neosid-Spulenbausätzen findet man im Forum der DL-QRP-AG, sowie in den Baumappen zu verschiedenen Geräten, die über QRP-Project, Berlin, zu beziehen waren.
Bei Aufbau ist aufgefallen, das es derzeit offenbar den BS250 in verschiedenen Gehäuseformen gibt. Hier wird dieser Typ verwendet. Die Anschluss-Belegung ist auf dem Gehäuse aufgedruckt.
Den BS250 gibt es auch in der Bauform 'TO-92 (E-Line)'. Bei dieser Gehäuseform ist darauf zu achten, das die abgerundete Seite der flachen Seite des TO-92 Gehäuses entspricht. Bei Einbau dieser Gehäusetypen ist daher auf die richtige Position der Source- und Gate-Anschlüsse zu achten.
Quelle: Wikipedia
Aktuelles
Jürgen hat den TRX inzwischen weiter entwickelt, so dass dieser nun für die Bänder 80m, 60m, 40m, 30m und 20m vorliegt. Für alle Versionen wurden Probeaufbauten durchgeführt, deren Erfahrung hier in das Layout, die Stücklisten und die Baubeschreibung eingeflossen sind. Es macht einen großen Unterschied, ob man einen solchen TRX für den Eigenbedarf aufbaut, oder ob man diesen für die Allgemeinheit der QRP-Bastler zur Verfügung stellt.
Im Download-Bereich (Downloads) können nun alle erforderlichen Unterlagen für einen Nachbau herunter geladen werden. Das Projekt ist nicht unbedingt etwas für Anfänger. Der Nachbauer sollte über Erfahrung bei der Realisierung von Selbstbauprojekten verfügen.
Platinen können in unterschiedlichen Versionen für die jeweiligen Filterspulen bei Dirk, DH4YM, bestellt werden. Er liefert auf Wunsch auch die passenden VFO-Potis mit. Die Bestellnummern der Platinen findet man auch im Bezugsquellenverzeichnis.
| Filterspule-Typ | Bestellnummer |
|---|---|
| 'Neosid 7F1S' und 'Neosid 7.1K', 2.25mm Raster | dc0da-trx_raster225_v03 |
| 'Neosid 7.1 F10b (Bobin)', 2.50mm Raster | dc0da-trx_raster250_v03 |
Danken möchte ich an dieser Stelle Jürgen (DC0DA) und Dirk (DH4YM). Jürgen, der sich mit der Entwicklung des Transceivers und der Weiterentwicklung mit den Probeaufbauten für die zusätzlichen Bänder sehr viel Mühe gegeben hat. Dirk, der in bewährter Qualität die Platinen zu dem Projekt fertigt und auch den Versand der zu der Platine passenden VFO-Potis übernommen hat.
Zubehör für den Selbstbau einer kleinen Portabelstation:
QRP-Matchbox nach DK6SX
Wer den DC0DA-QRPp-Transceiver portabel benutzen möchte, ist vielleicht an einem kleinen Antennen-Koppler interessiert, den man in der gleichen Baugröße aufbauen kann. Hier käme die "QRP-Matchbox" nach DK6SX in Frage, die ich vor längerer Zeit in einer ALTOIDS-Dose aufgebaut habe.
"QRP-Matchbox" nach DK6SX
Bedienelemente
Die Matchbox funktioniert sehr gut im Bereich 80m bis 10m und lässt sich, in Verbindung mit der Messbrücke, mit nur 2 Drehkos schnell und einfach abstimmen. Der Einbau in ein TEKO A3-Gehäuse würde sich dann anbieten.
'JackYack' - Attiny85 CW-Keyer
Auch ein Keyer lässt sich in dem TEKO A3-Gehäuse leicht selbst aufbauen.
'JackYack' - Attiny85 CW-Keyer
Die Keyer-Firmware ist frei verfügbar und lässt sich z.B. mit einem vorhandenen 'Arduino' selbst in den Attiny85-Chip einprogrammieren.
Endgespeiste Halbwellenantenne
Als Antenne geringer Baugröße würde sich diese hier eignen, die auf der Seite der "(c) Funkamateure e.V." beschrieben ist. Diese Antennenform verwende ich hier auch, allerdings mit einem Trafo (Koppler) in größerer Bauform.
https://funkamateure.jimdofree.com/2021/09/09/efhw/Die Antenne ist so, oder in abgewandelter Form, leicht aufzubauen, benötigt wenig Platz und lässt sich portabel überall einfach verwenden. Einen Verweis auf den Original-Artikel findet sich unten auf der Seite.
DC0DA-QRPp-Transceiver im Funkbetrieb
In Anlehnung an das Bild mit dem "TRX40cw" sieht die Station, die nun für einige Test-QSO's verwendet wird, so aus. Ein RBN-Test war bereits erfolgreich.
- DC0DA-QRPp-Transceiver
- Antennentuner nach DK6SX
- 'JackYack' - Attiny85 CW-Keyer
Modifikationen
Wenn man schon einen solchen Transceiver aufbaut, möchte man möglicherweise auch einige Modifikationen ausprobieren, die man z.T. vielleicht immer schon mal ausprobieren wollte. Die folgenden Beispiele sollte nur derjenige durchführen, der die Modifikationen benötigt und diese auch technisch sauber ausführen und wieder rückbauen kann. Es macht keinen Sinn, sich dadurch Beschädigungen an der Platine oder am Transceiver einzuhandeln.
LM386 Filter
Wem das relativ starke Rauschen des Audioverstärkers (LM386, bekanntes Feature) nicht so gefällt, kann zwischen Pin1 und Pin5 einen Widerstand von 10k in Reihe mit 10nF schalten. Dadurch wird die Verstärkung bei hohen Frequenzen verringert. Man kann hier auch andere Werte ausprobieren.
Hier wurden die Bauelemente einmal über einen Zwischensockel eingebaut. Der Unterschied ist deutlich, so dass die Modifikation hier im TRX verbleibt und später auf der Platinenunterseite ergänzt wird.
Wenn man sich einen solchen Adapter herstellt und diesen unter der Platine an Pin1 und Pin5 des LM386 anlötet, kann man verschiedene Werte im laufenden Betrieb leicht ausprobieren.
Hier habe ich mich entschieden, die Modifikation einzubauen, die in dem Artikel "Einfache NF-Filterung für den Pixie" (KX7L, QRP-Quarterly 4-1998 / QRP-Report 4-2001) beschrieben ist. C26 wird von 10µF auf 4,7µF reduziert. Zusätzlich werden 2k und 6,8nF in Reihe zwischen Pin1 und Pin5 des LM386 geschaltet.
Es bietet sich hier an, den 6,8nF-Kondensator in SMD Bauform 1208, mit Abstand zur Platine, an Pin 1 des LM386 anzulöten und von dort einen passend gebogenen Drahtwiderstand an Pin5 zu führen. Die Ausführung mit einem flachen bedrahteten Kondensator ist aber geprüft und ebenfalls möglich, da die Platine etwas erhöht (ca. 5mm) über dem Gehäuseboden eingebaut wird. Man kann hier 2 Stück M3-Muttern verwenden.
LM386 Gain
Im Original ist die Verstärkung des LM386 ist dem Kondensator C26 auf 200 eingestellt. Eine hohe Verstärkung erhöht natürlich auch das Grundrauschen.
Wie im Datenblatt des LM386 beschrieben, lässt sich der Verstärkungsfaktor durch einen Widerstand beeinflussen der in Reihe mit C26 geschaltet wird. Ein Widerstand von 1k2 in Reihe mit C26 stellt z.B. eine Verstärkung von 50 ein.
Wenn man sich einen ähnlichen Adapter herstellt und diesen unter der Platine an den Anschluss von C26 und Pin8 des LM386 anlötet, kann man auch hier verschiedene Werte im laufenden Betrieb leicht ausprobieren.
Vorher muss die Leiterbahn zwischen C26 und Pin8 aufgetrennt werden. Den Adapter lötet man an die Anschlusspins und nicht an die Leiterbahn selbst.
Wenn man es dann doch beim Original belassen möchte, lötet man eine Drahtbrücke über die aufgetrennte Leiterbahn.
Hinweis: Eine Veringerung des Gain-Levels kann sich auf die Funktionsweise der AGC auswirken.
PA-Transistor
Der PA-Transistor wurde in meinem Aufbau gesockelt. Hierdurch kann man diesen einfach austauschen und auch andere Transistortypen ausprobieren, die z.T. auch höhere Sendeleistungen ermöglichen. Der Transistor sitzt fest in den Sockelstiften.
Hier wurde das mit den Typen 2N2219A, 2N3553, 2N3866 und 2N5109 gemacht. Da es sich hier aber um einen QRPp-Transceiver handelt, wurde die Sendeleistung bei ca. 600mW belassen.
AGC-LED
Wenn man die Funktion und Ansprechschwelle der AGC im Auge behalten will, kann man die LED in den Frontbereich des Gehäuses einbauen und mit 2 dünnen Litzen mit den Lötaugen auf der Platinenunterseite verbinden.
Aufbau mit Platine "_v02"
Der Prototyp wurde nun auf die Platinenversion '_v02' umgebaut. Damit ist das Projekt hier abgeschlossen.
Abgleich
Mit "Spectrum Lab" und einem Rauschgenerator wurde die Durchlasskurve des Quarzfilters dargestellt und die BFO-Frequenz mit CT1 auf 600Hz eingestellt. Der Sender-BFO wurde dann über den Mithörton mit einen Audio-Analyser ebenfalls auf 600Hz festgelegt. Wenn man schon dabei ist, kann man hier auch gleich die Filterspule L2 auf maximale Amplitude der Durchlasskurve abgleichen.
Zu diesem Thema gibt es hier zwei Dateien zum Download:
| BFO-Abgleich mit dem Rauschgenerator | BFO-Abgleich mit dem Rauschgenerator.pdf |
| Konfigurationsdatei für 'SpectrumLab' | solf_filter.usr |
Der VFO-Vorabgleich erfolgt mit einer "Schnüffelsonde" am VFO-Oszillator und dem Stationstransceiver "Elecraft K3/P3". Abweichend von der Bauanleitung wurde für C9 ein Wert von 330pF eingebaut, durch den der Abstimmbereich des VFO vorab eingeengt wird.
Der Abstimmbereich ließ sich dann mit PT1 und PT2 auf einen VFO-Frequenzbereich von 2.087,5 kHz bis 2.127,5 kHz einstellen. Dies entspricht ~7.000 kHz bis ~7.040 kHz. Nach dem Einbau in das Gehäuse wird der VFO-Abgleich nochmal mit einer Messung der tatsächlichen Sende- und Empfangsfrequenz wiederholt und endgültig festgelegt.
Hinweise:
Die VFO-Frequenz wird in den Sendemischer "IC5" eingespeist und mit der Zwischenfrequenz (4.915,2 MHz) gemischt. Am Ausgang von "IC5" stehen verschiedenen Mischfrequenzen an, aus denen mit dem einstufigen Filter "L3/C37" die Sendefrequenz herausgefiltert wird. Diese wird dann der Pufferstufe mit "T3" zugeführt, die dann die Treiberstufe "T4" ansteuert.
Der VFO lässt sich hier über einen Bereich von ca. 40kHz abstimmen. Dieser Frequenzbereich ist breiter als die Durchlasskurve des einstufigen Filters "L3/C37", so dass die Amplitude des Signals am Ausgang des Filters an den Rändern der eingestellten VFO-Frequenz geringer wird. In der Konsequenz ist die Sender-Ausgangsleistung über die VFO-Frequenzbreite nicht konstant, sondern fällt an den Rändern ebenfalls ab.
Dies ist systembedingt und ließe sich nur vermeiden, wenn der Variationsbereich des VFO auf die Filterbandbreite des Filters "L3/C37" reduziert würde (was man einstellen könnte).
Beim Abgleich der Filterspule "L3" ist daher darauf zu achten, das vorher diejenige VFO-Frequenz eingestellt ist, bei der die höchste gewünschte Sendeleistung erreicht werden soll. Bei QRP-Transceivern kleiner Ausgangsleistung ist es sinnvoll, das diese der jeweiligen QRP-Frequenz des Bandes entspricht, da hier in der Regel die meisten QSO's getätigt werden. Man kann das aber beliebig anders entscheiden.
Werden nun Sendefrequenzen in den Randbereichen des VFO-Abstimmbereichen eingestellt, ist die Sender-Ausgangsleistung hier etwas geringer. Um einen Eindruck zu vermitteln hier meine Einstellungen.
Aufgrund des geringen Platzangebotes auf der Platine konnte nach dem Sendemischer lediglich ein einstufiges Filter eingebaut werden und beim Tiefpassfilter war lediglich ein 5-poliges Filter möglich. Daher sieht das Ausgangssignal des Senders nicht so sauber aus, wie bei Schaltungen mit zweistufigem Filter nach dem Sendemischer und einem 7-poligen LP-Filter.
Die Sendeleistung kann nach dem L3-Abgleich mit PT3, abhängig vom PA-Transistor, auf eine Amplitude von 0Vss bis ~23,4Vss (@13,2V) eingestellt werden. Wie im Artikel vorgeschlagen, wurde die Sendeleistung hier auf einen Wert von ~600mW @13,2V bei der QRP-Anruffrequenz eingestellt.
Gehäuseeinbau
Zwischenzeitlich wurde die Platine in das Gehäuse eingebaut und ein entsprechender Folienaufkleber entworfen. Der TRX sieht nun so aus.
Die Platine ist nun fertig aufgebaut. Empfänger und Sender funktionieren. Im Weiteren erfolgen nun der fertige Abgleich von Empfänger und Sender und die Messung verschiedener Werte.
Danach kann die Platine in das TEKO-Gehäuse eingebaut werden. Aktuell unklar ist aber noch die Einbauposition des VFO-Potis und des RX-Abschwächers.
Im weiteren Verlauf wird nun das vorhandene Layout, aufgrund der Erfahrungen beim Aufbau, entsprechend angepasst und korrigiert. Es handelt sich weitgehend um geringfügige Lage-Anpassungen einzelner Bauelemente, Anpassungen des Bestückungslayers und ggf. um Änderungen bei der Anordnung des VFO-Poti's.
Für den weiteren Abgleich wurde die Platine provisorisch auf meinem Testboard verkabelt. Hier kann man auch die ersten Empfangsversuche durchführen.
Die Platine ist nun, bis auf den PA-Transistor fertig bestückt. Für den PA-Transistor wurden 3 Stecksockel eingebaut. Dadurch kann der Transistor ohne Lötarbeiten ausgetauscht werden. Der Transistor sitzt hierbei fest in den Sockelstiften.
Die spätere Verkabelung erfolgt z.T. über die Anschlüsse der Lötnägel, z.T. auch über unter der Platine angelötete Litzen.
Hier einige Bilder vom Baufortschritt.
Begonnen wurde mit dem Einbau der Leiterbahnbrücken, der 8V-Stromversorgung und den IC-Sockeln. Hierdurch kann man vorab schon einmal die 8V- und 12V-Punkte kontrollieren und die Stromversorgung an den IC's. Der weitere Baufortschritt orientiert sich hier eher an den Gegebenheiten, die die engen Platzverhältnisse hergeben. Für Nachbauer kann es sinnvoller sein, zuerst den RX-Zweig aufzubauen und zu testen und dann auf den TX-Zweig über zu gehen.
Da es sich bei der Platine um einen "Prototyp" handelt, werden die Erkenntnisse, die sich während des Aufbaus der Platine ergeben werden notiert, und später in ein angepasstes Layout übernommen.
Vorbereitung
Vorab werden zunächst die Bohrungen für die Befestigungsschrauben M3 im Gehäuse und in der Platine fertiggestellt. Hierzu wurde die Platine mit einem Stück Papiertaschentuch unterlegt und im Gehäuse ausgerichtet. Dann wurden die Befestigungsbohrungen mit einem kleinen Bohrer von der Platinenseite durch Platine und Gehäuseboden vorgebohrt. Hierdurch stimmen die Bohrungen nach dem Aufbohren exakt überein.
Danach erfolgt der provisorisch Einbau in das Gehäuse. Im Weiteren wurden die Anschlussbuchsen und der Poti montiert, sowie die größeren Bauelemente lose in die Platine eingesetzt. Hierdurch kann nun abgeschätzt werden, ob die Platine, die externen Buchsen und Potis, sowie die größeren Bauelemente passen. Aus meiner Sicht sieht das erst mal ganz gut aus.
Von Jürgen, DC0DA, kam noch der Vorschlag, den VFO-Poti ebenfalls an die Seite zu setzen. Hierdurch ist man bei der Auswahl des VFO-Potis flexibler und der frei werdende Platz auf der Platine kann für die Bauteilentzerrung verwendet werden. Zudem würde der Schlitz im Gehäusedeckel für die Achse des VFO-Potis entfallen. Man kann diese Variante ja mit der vorhandenen Platine und einem zusätzlichen Gehäuse ja einmal ausprobieren.
Im Rahmen der Vorbereitung werden auch die Filterspulen und die Ringkerne bereits gewickelt und nachgemessen. Weiterhin müssen die für den Aufbau erforderlichen Quarze ausgemessen und vorsortiert werden.
Begonnen wird mit der Erstellung der Platinenlayouts und der Beschaffung der Bauelemente (siehe oben). Die Layouts werden mit der Software "Sprint-Layout" erstellt. Die Platine hat die Abmessungen 96 mm x 55 mm und passt in eine TEKO-A3 Gehäuse.
So sieht die Platine für den QRPp-Transceiver nach DC0DA nun aus. Das Bild zeigt eine noch ungeprüfte Version. Die Herstellung hat wieder Dirk (DH4YM) übernommen.
Downloads
In allen technischen Fragen zu dem Transceiver wenden Sie sich bitte direkt per eMail an den Autor und Entwickler: Jürgen Dahms, DC0DA
| Schaltpläne | DC0DA-TRX_Schaltpläne.pdf | Stand: 11.08.2023 |
| Stücklisten | DC0DA-TRX_Stücklisten.pdf | Stand: 25.07.2023 |
| Bezugsquellen | DC0DA-TRX_Bezugsquellen.pdf | Stand: 23.07.2023 |
| Aufbau- und Abgleichanleitung | DC0DA-TRX_Bestückung und Abgleich.pdf | Stand: 26.07.2023 |
| Bestückungsplan | DC0DA-TRX_Bestückungsplan.pdf | Stand: 26.08.2023 |