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188 FA 2/95 SCHWARZ CYAN MAGENTA GELB Amateurfunktechnik Preiswerter 50-MHz- Empfangskonverter mit NE 612 MARTIN STEYER – DK7ZB Der hier vorgestellte Konverter für das 6-m-Band dürfte ein unschlagbares Preis/Leistungs-Verhältnis bieten. Für etwa 15 DM Bauteilekosten (mit IS und Quarz, aber ohne Gehäuse) läßt sich bei minimalem Schaltungsaufwand ein leistungsfähiger Empfangsbaustein erstellen. Auch Aufbau und Abgleich sind problemlos zu bewerkstelligen. Kernstück des Konverters ist eine IS NE 612 AN im achtpoligen DIL-Gehäuse [1]. Dieser Schaltkreis, eine Billigversion des NE 602, wurde schon in verschiedenen Amateurschaltungen verwendet. Den ersten Hinweis auf diesen Schaltkreis erhielt ich durch Schaltungsvorschläge in [2], ein noch einfacherer Konverter ohne Vorstufe in fliegendem Aufbau wurde schon von DL1KBN in [3] beschrieben. Die IS enthält einen „doppelt balancierten“ aktiven Mischer mit acht Transistoren und einer Rauschzahl von etwa 5 dB, einer Verstärkung von 20 dB, einem Mischer-IP von –15 dBm und einer oberen Grenzfrequenz von 200 MHz. Die interne Oszillatorstufe ergibt mit wenigen externen Bauteilen einen Quarzoszillator oder auch VFO. Eine Pufferstufe sorgt für rückwirkungsfreie Einkopplung des Mischersignals. So sind einfache, aber effektive Direktmischempfänger, Superhets und Konverter zu erstellen. Da die IS in drahtlosen Telefonen zu Hunderttausenden im Bereich 46 bis 50 MHz eingesetzt wird, liegt nichts näher, als sie auch für das 6-m-Amateurband zu verwenden. Bild 1 gibt vereinfacht das Innenleben wieder. An den Pins 1 und 2 wird das Eingangssignal eingekoppelt. Die Beschaltung muß potentialfrei erfolgen; das gilt auch für die Auskopplung des ZF-Signals an den Anschlüssen 4 und 5. An die Pins 6 und 7 kommt die externe Oszillatorbeschaltung; zwischen Basis und Emitter können ein 188 • FA 2/95 Bild 1: Vereinfachter Innenaufbau des NE 612 Quarz oder auch ein abstimmbarer Schwingkreis in Clapp-Schaltung angeschlossen werden. Die Rückkopplung erfolgt über einen kapazitiven Spannungsteiler aus zwei Kondensatoren. Auch hier darf keine Gleichstromverbindung zum Massepotential bestehen. Ein- und Ausgangswiderstand des NE 612 liegen bei je 1,5 kΩ. Wie eine Beschaltung als Quarzoszillator für Grundwellenquarze bis 30 MHz aussieht, ist aus Bild 2 zu ent- Spezialbauteile VT1 FET BF 256 C A1 NE 612 AN (Philips, Signetics) L1 9 Wdg.; 1-mm-CuAg; 8 mm Innendurchmesser, Anzapfg. bei 1 Wdg. (Antenne) und 4 Wdg. (Source BF 256 C) L2, L3 10 Wdg.; 1-mm-CuAg; 8 mm Innendurchmesser L4 18 Wdg.; 0,8-mm-CuL, 8 mm mit Innendurchmesser L5 3 Wdg.; isolierter Schaltdraht in der Mitte von L4 C1...C5 45-pF-Folientrimmer, 7 mm (Kennfarbe violett) Widerstände 0,25 W, Festkondensatoren Keramik (60 V) Bezugsquelle für alle Bauteile (einschl. 22-MHz-Quarz): Reichelt-Elektronik nehmen. Bild 3 zeigt, wie sich ein abstimmbarer Oszillator (VFO) realisieren läßt. Dient der NE 612 in einem einfachen Transceiverkonzept als Mischer, erweist es sich als nachteilig, daß alle integrierten Stufen einseitig an der Versorgungsspannung liegen. Da der Oszillator ja auch bei Sendebetrieb durchlaufen muß, ist immer auch der Mischer angeschlossen. Abhilfe schafft ein extern aufgebauter VFO. Er wird über eine geringe Kapazität (etwa 3,3 bis 10 pF) an Pin 6 eingekoppelt, Pin 7 liegt dann über 4,7 nF hochfrequenzmäßig auf Masse. Die gleiche Methode wendet man an, wenn z. B. ein Quarzoszillator mit Obertonquarzen getrennt aufgebaut werden Bild 2: Beschaltung des NE 612 als Quarzoszillator Bild 3: Oszillator als VFO geschaltet muß. So läßt sich mit einer Oszillatorfrequenz von 94 MHz (5. Oberton) das 6-m- Band auf die 144 MHz eines 2-m-Transceivers hochmischen oder mit 116 MHz Oszillatorfrequenz ein 2-m/10-m-Konverter erstellen. Der NE 612 verträgt nur maximal 9 V Betriebsspannung. Deshalb wird die Versorgungsspannung mit einer Z-Diode auf 6,8 V begrenzt. Das kommt auch der Stabilität des Oszillators zugute. ■ Schaltung Obwohl die Rauschzahl des aktiven Mischers für optimale Empfindlichkeit im 6-m-Band genügt, wurde eine HF-Vorstufe vorgesehen, denn Weitabselektion und Spiegelfrequenzunterdrückung reichen bei nur einem Schwingkreis am Eingang nicht aus. Ein Bandfilter beseitigt diese Mängel weitgehend, verschlechtert aber die Rauschzahl. Deshalb sorgt eine Vorstufe in Grounded- Gate-Schaltung mit einem FET BF 256 C für den Ausgleich der Bandfilterverluste. Die Rauschzahl dürfte so insgesamt bei 2 bis 3 dB liegen; allemal genug, da in diesem Frequenzbereich der natürliche Rausch- und Störpegel recht hoch ist. Ein Schwingkreis am FET-Eingang verbessert die Selektion weiter. Die Bandbreite der drei Kreise reicht für den in Deutschland zugelassenen Bandabschnitt aus. Ein billiger Quarz von 22 MHz liefert das Oszillatorsignal; mit Hilfe von C5 läßt sich seine Frequenz um 2 bis 3 kHz ziehen. Die ZF von 28 MHz steht an der Koppelinduktivität L5 des Schwingkreises L4/C4 zur Verfügung. Der Stromlaufplan ist in Bild 4 dargestellt. ■ Aufbau Der Aufbau erfolgt auf einer doppelseitig kaschierten Epoxid-Platine der Abmessungen 70 mm × 70 mm. Das ermöglicht die Verwendung unkomplizierter Luftspulen. Die Platine aus zweiseitig kaschiertem Material wird nur auf der Unterseite geätzt (Bild 5), die Oberseite bleibt als durchgehende Massefläche stehen. Nach Bohren der Löcher werden sie auf der Oberseite mit einem Bohrer von 5 bis 6 mm Durchmesser angesenkt, um Kurzschluß der Bauelementeanschlüsse mit der Massefläche zu vermeiden. Die Bauteile befinden sich liegend, aber mit geringem Abstand, auf der Oberseite, die an Masse führenden Bauelementeanschlüsse werden dort angelötet,
die anderen auf der Unterseite. Bild 6 zeigt den Bestückungsplan. So ergibt sich bereits ein gut geschirmter Aufbau: Auch ohne Einbau eines Trennblechs für den Eingangskreis arbeitet die Schaltung schwingungsfrei, man sollte es trotzdem sicherheitshalber vorsehen. Die Spulen wickelt man mit eng aneinander liegenden Windungen auf den Schaft eines 8-mm-Bohrers. L1 bis L3 werden dann so weit auseinandergezogen, daß die Bohrungen auf der Platine passen. L4 bleibt enggewickelt, die Auskopplungswicklung L5 kommt über die Mitte von L4. Pin 3 der IS ist vor dem Einsetzen in die Platinenbohrungen hochzubiegen und oben auf der Masseseite anzulöten. Die fertigbestückte Platine muß unbedingt in ein allseits geschlossenes Metallgehäuse eingebaut werden. Es gibt sie aus Weißblech in den Standardmaßen 72 mm × 72 mm, so daß die Leiterplatte ringsum eingelötet werden kann. Anderenfalls erfreut uns vor allem in den Abendstunden Rundfunkempfang, weil die superstarken Rundfunksender aus dem 49-m-Band auf der Spiegelfrequenz direkt in den Mischer einstrahlen (22 MHz + 6 MHz = 28 MHz). ■ Abgleich Zunächst wird mit einem KW-Empfänger auf 22 MHz überprüft, ob der Quarz Bild 4: Stromlaufplan des Konverters schwingt. Mit C5 läßt sich die Frequenz noch auf den exakten Wert ziehen (Eindrehen bewirkt eine Verringerung der Frequenz). Danach schließt man den Nachsetzer, einen KW-Empfänger auf 28 MHz, an. Es folgt der Abgleich von C4 auf Rauschmaximum, anschließend wird anhand eines schwachen Empfangssignals mittels der Trimmer C1 bis C3 ein wechselseitiger Abgleich auf besten Empfang durchgeführt. Die richtigen Abgleichpunkte sind auch ohne Signal mit einem eindeutigen Rauschmaximum verbunden und leicht zu finden. Beim Eingangskreis fallen maximale Verstärkung und minimale Rauschzahl etwa zusammen, so daß der Abgleich auf Signalmaximum ausreicht. Auch ohne angeschlossene Antenne arbeitet die Vorstufe einwandfrei ohne wilde Schwingungen. Dies ist beim Durchdrehen von C1 leicht nachzuprüfen. ■ Weitere Schaltungsvarianten Die Schaltung eignet sich für beliebige Eingangs- und Zwischenfrequenzen – mit der Einschränkung, daß der Oszillator des NE 612 Quarze nur auf der Grundwelle erregen kann. Eine Umsetzung auf eine ZF von 144 MHz erfordert einen getrennten Oszillator mit einem 94-MHz-Obertonquarz. Dessen Signal gelangt über 5 pF am SCHWARZ CYAN MAGENTA GELB FA 2/95 189 Amateurfunktechnik Pin 6, Anschluß 7 ist dann über 4,7 nF zu erden. Wer als Indikator für Ausbreitungsbedingungen die in ganz Europa verbreiteten schnurlosen Telefone nach dem amerikanischen FCC-Standard als ES-Indikatoren benutzen will, braucht nur deren untere Duplex-Frequenz abzuhören (ist natürlich nicht erlaubt). Sie liegt zwischen 46 und 47 MHz, die Eingangskreise brauchen dazu lediglich mit C1 bis C3 auf die niedrigere Frequenz getrimmt zu werden. Die ZF liegt dann bei 24 bis 25 MHz, auch sie ist mit C4 noch erreichbar. Daß die Verwendung dieser Geräte hier einen Verstoß gegen das Fernmeldeanlagengesetz darstellt, sei nur am Rande erwähnt. Leider sind sie trotzdem weit verbreitet; einige stören dadurch, daß ihre oberen Duplexfrequenzen (normalerweise mit 3,06 MHz Versatz) bis über 50 MHz ins Bakenband reichen. Auch auf der DX-Frequenz 50,110 MHz finden sich so Telefongespräche! ■ Erfahrungen In der Praxis ergaben sich während der letzten zwei Jahre mit diesem Konzept keinerlei Probleme mit Kreuz- oder Intermodulationsstörungen, denn die Signale im für Amateurfunkbetrieb freigegebenen Segment erreichen an meiner Halbwellen-Vertikalantenne keine problematischen Feldstärken. Deshalb macht sich auch die hohe Durchgangsverstärkung von mehr als 25 dB nicht nachteilig bemerkbar. Als Nachsetzer dient bei mir ein FT-890, so daß ich dessen Scan-Möglichkeit zum laufenden Überwachen des Bandes nutzen und E S-Öffnungen so umgehend erkennen kann. Wie die einwandfrei aufzunehmenden Signale von 5T5CJ und JY7SIX am Vertikalstrahler im Juni 1994 zeigten, hängt ein optimales Empfangsergebnis keineswegs von komplizierter Schaltungstechnik und entsprechendem finanziellen Aufwand ab! Bild 5: Leitungsführung der Platine Bild 6: Bestückungsplan des Konverters Literatur [1] FUNKAMATEUR-Bauelementeinformation: Symmetrischer Mischer und Oszillator NE/SA 602, NE 612, FUNKAMATEUR 43 (1994), H. 4, S. 293 [2] Hawker, P., G3VA: Complex ICs simplify receivers, in „Technical Topics“, Radio Communication 65 (1989), H. 1, S. 36 [3] Hardelt-Serafin, A. (DL1KBN): Ein 50-MHz-Konverter für DM 2,65, Funktelegramm (1993), H. 5, S. 40 FA 2/95 • 189
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Kragen befestigt und das Handy dabe
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Klingenfuss, J.: 1995 Utility Radio
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zu erleben, was das Hobby bietet. M
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der Firma Index: Laboratories „Mo
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Die 50-MHz-Multihop-Sporadic-E- Exp
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Bemerkenswert waren Verbindungen mi
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