mit Röhren bestückter Transceiver für das 2 m Band

Im folgenden Projekt wird ein Transceiver für das 2 m Band beschrieben wie sie in der 50er Jahren des letzten Jahrhundert üblich waren.

Sender:
Der Quarz gesteuerte Sender ist aus fünf Stufen aufgebaut. Der Oszillator (ECF802)mit einer Triode verdreifacht schon die 8 MHz Schwinung des Quarzes auf 24 MHz. In einer folgenden Verdopplerstufe (ECF802)wird das Signal auf 48 Mhz verdoppelt. Darauf folgt ein Verstärker (EL90) um für die weiter folgende Verdreifacherstufe (QQE03/12)genügend Leistung zu haben. Das 144 MHz Signal der Verdreifacherstufe wird in der Endstufe (QQE03/20) weiter verstärkt und der Antenne zugeführt. Die Amplitudenmodulation erfolgt über das Schirmgitter der Endstufenröhre. Aufgrund des etwas schwachen Netzteils wurde nur eine Ausgangsleistung von ca, 6 Watt erreicht, obwohl der Endstufe wesentlich mehr zugemutet werden könnte.
Einen geeigneten Quarz zu finden ist nicht ganz einfach. Es mußten verschiedene 8 MHz Quarze getestet werden um auf die gewünschte Ausgangsfrequenz zu kommen. Der noch für Amplitudenmodulation im 2m Band freigegebene Bereich reicht von 144,5 bis 144,794 MHz. Mit einem Quarzexemplar konnte, den maximalen Ziebereich ausnützend, eine Ausgangsfrequenz von 144,442 MHz erreicht werden.
Der Sender kann im A1,A2 A3 und F3 Modus betrieben werden. Im A2 Modus wird zusätzlich zur Tastung der HF-Verstärker der Sender durch einen eingebauten Tongenerator mit ca. 800 Hz moduliert. So ist der Empfang bei der Partnerstation im CW- und AM-Betrieb möglich. Im später nachträglich eingebauten F3 Modus wird der Quarzoszillator mit einer Diode moduliert.

Empfänger: Im Gegensatz zum Quarz gesteuertem Sender ist der Empfänger über einen Bereich von 144 MHz bis 148 MHz abstimmbar. Die Schaltung lehnt sich an den früher sehr beliebten >>Nogoton UKW Modulen<<, an. Und auch die meisten Bauteile wurden aus einem alten, ziemlich verrotteten, Nogoton-Chassis entnommen. Der Empfänger ist nach dem Superhet-Prinzip aufgebaut. Auf eine Eingangsstufe in Cascode-Schaltung (E88CC) folgt ein selbstschwingender Mischer (EC92) und ein 2-stufiger ZF-Verstärker (EF183,EF89). Die AM-Demodulation wird mit einer Germaniumdiode Diode (OA172) bewerkstelligt. Der im Original eingebaut NF-Impedanzwandler wurde nicht übernommen und stattdessen ein Tongenerator (E80CF) für den A2-Betrieb eingebaut.
Grenzempfindlichkeit im A2 Modus: Dazu wurde der Messender mit 800 Hz moduliert und im Sekundentakt getastet. Als Kriterium wurde das mit dem Ohr gerade noch hörbare Signal verwendet. In Bandmitte bei 145 MHz ist ein Signal mit -127 dB hörbar. Natürlich ist das eine sehr subjektive Methode aber liefert zumindest Anhaltspunkte über die Empfindlichkeit.
Grenzempfindlichkeit im A3 Modus: Hierzu wird der Messender mit einemSignal aus dem Walkman moduliert. Mit einem Signal von -115 dB wird ein aufgenohmener QSO-Text einigermaßen verständlich.
Grenzempfindlichkeit im F3 Modus: Natürlich kann auch eine F3-Sendung durch Flankendemodulation aufgenommen werden. Mit 3kHz Hub wird eine Grenzempfindlichkeit von -104 dBm, mit 10 kHz Hub werden es -110 dBm

Der Empfängerzug von oben. Von links nach rechts: Cascode-Vorstufe, Abstimmkondensator, Mischer, 1. Zf-Stufe, 2. ZF_Stufe, NF-Vorstufe und NF-Endstufe.

NF-Teil:
Für den Empfänger besteht der NF-Verstärker aus einer Vorstufe (E80CF) und der Lautsprecherendstufe (EL82). Für den Modulationsverstärker wird nur die Endstufe verwendet da das verwendete Kohlemikrofon schon genügend Ausgangsspannung liefert und damit die etwas kritische Signalumschaltung am Eingang eines empfindlichen Verstärker wegfällt.
Ein "Magisches Auge" EM84 dient zur Feldstärkeanzeige und im Sendefall zur Modulationskontrolle.

Netzteil:
das, wie schon erwähnt, etwas zu schwache Netzteil, bedingt durch den vorhandenen Netztrafo, liefert neben 6,3V Wechselspannung für die Röhrenheizungen 450V für die Sendeendstufe, 250V für die Vorstufen, Empfänger und NF-Verstärker und ´+12V für die Umschaltrelais und die Vorspannung für das Mikrofon.
Im Empfangsbetrieb beträgt die Betriebspannung 250V, bzw. 375V für die Endstufe, die aber im Sendebetrieb auf 200V bzw. 310V abfallen.

>Schaltplan im PDF-Format<

Antenne:
Das Gerät besitzt getrennte BNC-Buchsen für den Empfängereingang und Senderausgang deshalb wird ein externes Antennenrelais verwendet. Diese Konfiguration hat den Vorteil dass noch ein externer Vorverstärker oder/und eine stärkere Endstufe eingeschleift werden können.
Die Antenne ist ein Selbstbau einer 6 Element Yagi nach einem Vorschlag von >>DK7ZB<< mit einem Gewinn von ca. 9dBd.

Betrieb: Zum Test wurde die Ausgangsspannung des Senders bei den beiden Betriebsarten oszillografiert. Bei leichter Übersteuerung erreicht man bei A3 etwa 2 Watt, bei A2 mehr als das Doppelte.

Ein erster OnAir-Test wurde über das >>SDR-Radio am Münchner Olympiaturm << durchgeführt. Die Entfernung beträgt etwa 8 km. Die Aussendung war gut zu hören, 20dB über S9, wie der Mitschnitt rechts zeigt. Im Empfangsbetrieb konnte das Relais DB0ZU (145,725 MHz) auf der Zugspitze klar empfangen werden obwohl das Relais in NFM arbeitet und deshalb mit Flankendemodulation gearbeitet wurde.	Sendetest zum Olympiaturm	Empfangstest Zugspitze
Eine Besonderheit des Zugspitzrelais im Bakenbetrieb ist eine Ansage mit Absenkung der Sendeleistung. Die Leistung wird in 3dB-Schritten von 15 Watt auf 15 mW abgesenkt um Empfänger testen zu können. Das Soundsample zeigt dass man die Ansage mit etwas gutem Willen bis zu einer Absenkung von 12 dB, entsprechend einer Sendeleistung von ca. einem Watt gut hört. Die Zugspitzstation (Höhe 2960m) ist vom eigenem Standort etwa 85 km entfernt. Mit einer Gegenstadion mit normaler Antennenhöhe darf man aber solche Reichweiten natürlich nicht erwarten.		Empfindlichkeitstest

Endstufe mit Vorverstärker:
Da, wie schon geschrieben das Netzteil etwas schwach ist wurde beschlossen ein externes Netzteil aufzubauen. Und wenn man schon dabei ist kann man im externen Netzteil auch eine zusätzliche Endstufe einbauen, und auch der Empfänger kann durchaus eine zusätzliche Vorstufe vertragen.
Die Endstufe ist nach einem Vorschlag von DJ6CA (>>UKW-Berichte, 1976<<) aufgebaut und mit einer QQE 06/40 bestückt. Und da noch genügend Platz im Gehäuse war wurde auch noch ein Empfangsvorverstärker mit einer 417A Triode eingebaut.


Die Endstufe arbeitet im A-Betrieb mit einem Ruhestrom von 50 mA und bringt eine 13 fache Leistungsverstärkung (11 dB), sodass je nach Betriebsart zwischen 30 und 60 Watt Ausgangsleistung erreicht werden. Allerdings wird im A2-Modus die Endstufe stark übersteuert sodass Nebenwellen entstehen die ein breites Band einnehmen. Es empfiehlt sich mit dem Leistungsverstärker den Tongenerator abzuschalten und stattdessen in der Betriebsart A1 zu fahren.

>Schaltplan im PDF-Format<

Eine Enttäuschung war der Vorverstärker mit der besonders steilen und rauscharmen Röhre 417A. Er brachte erstmal keine wesentliche Verbesserung Verbesserung der Empfangsleistung. Diesmal wurde nicht das Gehör benutzt sondern eine objektive Messung mit einem Leistungsmesser am Lautsprecherausgang unternommen. Mit dem Messender (AM, 800Hz) wurde ein Signal/Rauschverhältniss von 10 dB eingestellt. Die erhaltenen Ergebnisse sind rechts zu sehen. Eigentlich garnicht so schlecht, sie entsprechen in etwa den Werten des originalen Nogotonchassis. Wird statt des 417A Vorverstärkers ein moderner LNA eingefügt werden die Werte wesentlich besser. Zum Vergleich die Daten eines kommerziellen Breitbandempfängers AOR3000 der Mittelklasse.

S/N 10dB, 145 MHz, 800Hz 100% AM
-115 dBm	0,398 µV	ohne Preamp
-117 dBm	0,316 µV	mit Preamp
-125 dBm	0,125 µV	mit LNA

AOR 3000 2,5 MHZ bis 1,8 GHz AM 1,0 µV

Auf jeden Fall ist die Verstärkung der 417A Stufe in der gewählten Gitterbasisschaltung zu klein. Es wurden verschiedene Auskopplungen verwendet und das Kennlinienfeld bis hart an das Erlaubte (Anodenstrom 30 mA) getestet aber die Unterschiede blieben gering. Einen Umbau in eine Kathodenbassisstufe wäre zwar möglich wird aber durch die Konstruktion der Röhre erschwert, sie besitzt vier Gitter- aber nur eine Kathodenzuleitung.

Bleibt noch die Möglichkeit die 417A durch eine E88CC in Kaskode-Schaltung zu ersetzen. Die erste Stufe der Kaskode arbeitet in Zwischenbasisschaltung, einem Mittelding aus Kathodenbasis- und Gitterbasisschaltung. Das wird erreicht indem nicht die Kathode auf Masse liegt sondern eine Anzapfung der Eingangsspule.Je nach Lage der Anzapfung hat man eher eine Gitterbasischaltung mit kleinerer Verstärkung oder eine Kathodenbasisschaltung mit größerer Verstärkung aber auch höherer Schwingneigung, die aber mit einem Neutralisationskondensator C_Nverringert werden kann.
In der aufgebauten Schaltung wurde die Anzapfung auf höchste Verstärkung bei ausreichender Stabilität eingestellt. Die Verstärkung der beiden Stufen beträgt über 10 dB. aber an der Gesamtempfindlichkeit ändert sich nicht soviel da auch das Rauschen zunimmt.

Ein QSO-Versuch mit Helmut, DJ3NF über 18 km vom Süden Münches (Sendling) bis in den Norden der Stadt (Dietersheim) verlief negativ. Zwar konnte der Partner die Aussendung des Verfassers( DD2RT) aufnehmen aber der ihn nicht empfangen. Nur über den SDR-Empfänger auf dem Olympiaturm, etwa auf halber Strecke, auf dem beide Aussendungen zu hören waren kam die Verbindung zustande, rechtes Hörbeispiel.
Allerdings wurde etwas Leistung verschenkt da bei DJ3NF eine vertikal polarisierte Discone-Antenne steht während in Sendling die oben beschriebene horizontal polarisierte Yagi arbeitet.

Zur Ehrenrettung des Selbstbaus muss aber gesagt werden dass auch mit einem kommerziellem Gerät >>CRT Space V << keine Verbindung gelang.

Von einem anderen Teststandort (Garching, Forschungsgelände) aus war die Verbindung mit einer einfachen Groundplane-Antenne problemlos möglich, sind aber auch nur etwa 800m Entfernung.