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Amateurfunktechnik SSB-Erzeugung auf 9 MHz mit Standardquarzen (1) Ing. FRANK SICHLA – DL7VFS Wer schon einmal einen CW-Minitransceiver gebaut hat, wird es vielleicht bald mit einem SSB-Gerät versuchen wollen. Am gebräuchlichsten und einfachsten ist dabei die Filtermethode. Eine Amateurfunk-Besonderheit stellt hierbei die auf 9 MHz dar, bei der es bekanntlich möglich ist, mit nur einem VFO das 20- und 80-m-Band zu erreichen. Kauft man das 9-MHz-Filter und die speziellen Seitenbandquarze, wird der Spaß allerdings recht teuer. Daß es auch anders geht, zeigt dieser Beitrag. ■ Seitenbandfrequenzen preiswert und zuverlässig Warum etwa 25 DM für zwei Quarze 8,9985 MHz und 9,0015 MHz ausgeben, wenn das Ganze auch mit gezogenen 9-MHz-Standardquarzen funktioniert, die es zwar nicht bei den bekannten Anbietern, dafür aber z. B. bei Simons Electronic, Kerpen gibt (Einzelpreis 1,48 DM)? Die Frequenz für „echte“ Seitenbandquarze wird in der Regel für Parallelresonanz mit 30 pF Bürdekapazität angegeben – so sollte man sie auch erregen. Bei den billigen Standardquarzen kann man hingegen nach Auskunft eines erfahrenen Händlers nicht sicher sein, welche Resonanzfrequenz genannt wird. Die Angabe einer Bürdekapazität findet sich zwar in keiner dieser Listen, was jedoch nicht automatisch Serienresonanz bedeutet. Sechs der erwähnten HC-18-Quarze lieferten in der Schaltung nach Bild 1 ohne L und C Frequenzen zwischen etwa 8997 kHz und 8997,5 kHz. Es ist bei einem solchen Quarz leicht, die Oszillatorfrequenz um einige Kilohertz (mit L nach unten und mit C nach oben) zu ziehen. In diesem Fall würde eine Kondensatorbeschaltung genügen. Ein 22-pF-Serienkondensator erhöht die Oszillatorfrequenz um etwa 3 kHz. L C EQ 27k 290 • FA 3/95 100k 150 100 100 10n BC 548 B B 3,3k B VXO 2 B VXO 3 A 40m 20m 15m 1n fo A VXO 2 A VXO 3 3,3k 3,5MHz 7MHz 14MHz 21MHz 28MHz Diese Abweichung ist noch gering gegenüber dem theoretisch möglichen Wert, um den sich die Frequenz maximal ziehen lassen würde, so daß man eine nennenswerte Beeinträchtigung der Stabilität nicht befürchten muß. Bei der 9-MHz-Methode gibt es beim Mischprozeß auf 20 m und 80 m keine Seitenbandumkehr. Da aber im 20-m-Band vereinbarungsgemäß im oberen, im 80-m- Band dagegen im unteren Seitenband gearbeitet wird, braucht man auch hier die beiden verschiedenen VXO-Frequenzen. Um sie mit gezogenen Standardquarzen zu erhalten, sollten zwei VXOs aufgebaut und per Betriebsspannung umgeschaltet werden. Wie dies erfolgen kann, zeigt Bild 1 ebenfalls. Soll zudem auch CW möglich sein, kommen noch der Transistor in der Betriebsspannungszuleitung und ein dritter Oszillator hinzu, dessen Frequenz von der Filterflanke weg in den Durchlaßbereich zu ziehen ist, so daß die volle Trägerspannung zur Verfügung steht. Diese Lösung bedeutet zwar einigen Aufwand, erlaubt aber einen völlig unproblematischen Aufbau und rückwirkungsfreien Abgleich. Ich habe versucht, die Ziehreaktanzen mittels HF-Schaltdioden und Schalttransistoren umzuschalten. Dabei kam es stets zu gegenseitigen Beeinflussungen und Beein- 8…12V SSB CW BC 558 B 10k +8…12V stab. Bild 1: Frequenzerzeugung mit gezogenen Grundwellenquarzen in Parallelresonanz für einen SSB/CW-Sender Bild 2: Mit dieser Oszillatorschaltung können 27-MHz-Oberwellenquarze in Serienresonanz auf ihrer Grundwelle erregt werden. Wegen der großen Ausgangsspannung sollte das Signal noch einmal geteilt werden. trächtigungen der Oszillatoramplitude bis hin zum Aussetzen der Funktion, so daß ich von derartigen Lösungen abraten möchte. Die Anordnung ist sowohl gegenüber niedrigen Reihen- als auch hohen Parallelwiderständen zum Ziehkondensator sehr empfindlich. Es geht aber auch ohne die seltenen 9-MHz- Quarze. Schließlich gibt es überall 27- MHz-Standardquarze, und deren Grundwelle ist 9 MHz. Bild 2 zeigt, wie man sie auf dieser Frequenz erregen kann. Das funktioniert, wie verschiedene Tests zeigten, erstaunlich gut: Man erhält eine Ausgangsamplitude, die fast den gesamten Betriebsspannungsbereich ausnutzt, und die Einstellung des Trimmers im 9-MHz- Resonanzkreis ist völlig unkritisch. Man kann so bereits die Oszillatorfrequenz um etwa ±1 kHz verändern. ■ 9-MHz-SSB ohne 9-MHz-Quarz Neben dem Ziehen ist das Mischen die zweite Ausweichmöglichkeit, preiswert auf 9 MHz zu kommen. Bild 2 zeigt dazu eine erprobte Schaltung, die auf überall erhältlichen Standardquarzen basiert. Der Einsatz eines TBA 120 S (der als A 222 D sein sozialistisches Äquivalent fand) als Balancemodulator ist dem am Selbstbau interessierten Funkamateur ja nichts Neues mehr. Daß dabei eine gut stabilisierte Betriebsspannung zur Verfügung stehen muß, sei hier noch einmal erwähnt. Normalerweise werden dem internen symmetrischen Koinzidenzdemodulator Träger- und NF-Spannung zugeführt. Hier aber erzeugt der Schaltkreis selbst den Träger. Dessen relativ niedrige Frequenz verschafft der ganzen Angelegenheit einen bemerkenswerten Vorteil: Das dynamische Mikrofon kann direkt angeschlossen werden, die sonst notwendige NF-Vorverstärkung entfällt. Das Geheimnis liegt in der Tatsache begründet, daß das Ausgangssignal bei Erhöhung der Oszillatorfrequenz auf 9 MHz um über 20 dB absinken würde. 10n 100 150k 100 μH EQ 30 10 25 BC 548 B 10k 1,5k 10n 1,5k +8…12V fo
1k 14 1 10n 100μ 10n 33n 10n 56 56 3 x 10 Wdg. zum 9-MHz- 56 33n Filter 33n TBA 120 S 1MHz Mit dem Einstellwiderstand 1 MΩ wird die Symmetrie optimiert. Der Einstellwiderstand 5 kΩ hingegen erlaubt das Variieren der inneren Verstärkung. Bei einem NF- Signal von U SS = 10 mV und vollem Widerstandswert erreicht das Signal am leerlaufenden Ausgang (Pin 8) U SS = 500 mV! Da die Gleichspannung hier etwas höher als die halbe Betriebsspannung ist, läßt sich ein Emitterfolger direkt ankoppeln. Auf diesen Transistor wurde wegen des recht niedrigen Eingangswiderstands des HF-Verstärkers des TCA 440 nicht verzichtet. Auch diese AM-Radio-IS ist dem Funkamateur gut bekannt. Er enthält mit Ausnahme eines Demodulators alle Funktions- 1μ 8 7 10n 10n 5k 33n 1M 1μ 1k Mikrofon BC 548 B 1k 16 1 TCA 440 10n 10n fo (≈8 oder ≈10 MHz) Bild 3: Eine vorteilhafte Schaltung zur SSB-Aufbereitung mit Standardquarzen durch Mischung 33n 12V Ue 13 12 11 TCA 440 33n 7 Ua 9 1,8k Bild 4: Beschaltung des internen ZF-Verstärkers des TCA 440 Ua 150 [mV] 100 50 UB = 12 V f = 9 MHz U9 = 0 V 0 5 15 20 Ue [mV] Bild 5: Zum Verstärkungslauf des internen ZF-Verstärkers beim TCA 440 gruppen für einen kompletten Super mit geregelter HF-Vorstufe. Deren Differenzeingang (Pin 1 und 2) wird unsymmetrisch betrieben. Die Gleichspannung an Pin 3 bestimmt die HF-Verstärkung. Sie ist hier maximal, da dieser Anschluß an Masse liegt. Die Pins 4, 5 und 6 sind für die etwas komplizierte Oszillator-LC-Beschaltung vorgesehen. In diesem Fall wird eine externe Frequenz von etwa 8 MHz oder 10 MHz eingespeist. Für beide Frequenzen gibt es Standardquarze. Eine weitere mit Standardquarzen mögliche Kombination wäre 500 kHz im Modulator und 8,5 MHz vom VXO. Der auf den HF-Verstärker folgende Mischer arbeitet multiplikativ. Wegen seines symmetrischen Ausgangs wird die Filteranpassung per Transformator vorgenommen. Es eignen sich viele kleine Eisenpulver- oder Ferritringkerne. Das 9-MHz-Filter wurde, wie aus Bild 4 bereits ersichtlich ist, mit sechs Einzelquarzen aufgebaut. Als Abschlußwiderstand habe ich dabei 250 Ω gewählt. Diesen Wert „sieht“ es auch durch die Impedanz-Viertelung des Transformators, so daß weitere Anpaßmaßnahmen entfallen können. Soll ein Filter mit dem verbreiteten Wert 500 Ω benutzt werden, so kann man nur die beiden Wicklungen links verdrillen und die Auskoppelwicklung Bild 6: Ansicht der auf einer Universalleiterplatte mit Einzellötaugen realisierten Schaltung nach Bild 3 einschließlich des 9-MHz-Filters aus sechs Standardquarzen 9 8 +12V Amateurfunktechnik extra mit 14 Wdg. aufbringen, so daß das Filter richtig angepaßt ist. Den Quellwiderstand an der Auskoppelwicklung ermittelt man, indem man dort mit einem Einstellwiderstand die Spannung gegenüber Leerlauf halbiert und dann den entprechenden Wert mißt. Die Schaltung läßt sich mit einem Oszilloskop einfach abgleichen. Dazu ist ein NF-Signal von etwa 1 kHz und U SS = 10 mV einzuspeisen. Zum Symmetrieabgleich mißt man an Pin 1 des TCA 440, danach am ordnungsgemäß abgeschlossenen Filterausgang. Wird nun an Pin 5 eine variable Frequenz eingespeist, müssen zwei „spitze“ Maxima kurz hintereinander nachweisbar sein – die beiden Seitenfrequenzen. ■ TCA 440 als 9-MHz-Verstärker Wenn der interne ZF-Verstärker des TCA 440 dazu dienen soll, das Filter- Ausgangssignal weiter zu „bearbeiten“, muß man beachten, daß halbwegs lineare Verstärkung in diesem Frequenzbereich praktisch nicht möglich ist: In der Beschaltung nach Bild 5 wird eine 460-kHz- Eingangsspannung von 1 mV bei bereits leichter Begrenzung zwar auf etwa 1 V angehoben; bei 9 MHz und U B = 12 V entstehen aus 4 mV etwa 135 mV, danach bleibt die Ausgangsspannung konstant (Bild 5). Der Hinweis in einem Datenbuch, der TCA 440 könne auch als Amateurempfänger mit 9 MHz ZF beschaltet werden, ist daher mit Skepsis zu betrachten. Kritisch ist der Lastwiderstand, dessen Optimum für maximale Ausgangsspannung zwischen 1,5 kΩ und 2 kΩ liegt. Mit einem 50-MHz-Oszilloskop ließ sich keinerlei Verzerrung der Ausgangsspannung erkennen (natürlich unterdrückt der Verstärker selbst die erste Oberwelle bereits erheblich, was aber wenig über Intermodulation aussagt). Dies scheint eine simple, aber wirkungsvolle Möglichkeit für Dynamikkompression auf HF-Ebene zu sein. Im Gegensatz zur HF-Klippung ist es dabei nicht erforderlich, noch ein zweites SSB-Filter zur Beseitigung der Harmonischen nachzuschalten. (wird fortgesetzt) FA 3/95 • 291
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