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Transverter für das 3cm Band und QO-100

Der Transverter ist für einen 2m Band Allmode Tranceiver TR-751E gedacht.
Das Gerät wurde auf einem Flohmarkt gekauft und hatte einige Macken. Wie so oft hatte dar Lautstärkeregler einen schlechten Kontakt. Außerdem beträgt die Ausgangsleistung nur noch 250mW. Für die vorliegende Anwendung spielt das aber keine Rolle.
Auch die Umschaltung der Betriebsmoden geht nicht mehr. Es befindet sich im Automodus, d.h. die Betriebsmoden werden je nach Frequenz umgeschaltet.
Das spielt aber keine große Rolle, nur können 3-cm Baken nicht empfangen werden da diese in den FM-Bereich fallen würden. Für diesen Bereich kann eine eigene Umsetzung programmiert werden um die Baken in den CW/USB-Bereich zu bringen..
 
Das HF-Schema ist im unteren Bild dargestellt. Das Empfangssignal wird im LNC (Bullseye) auf eine erste Zwischenfrequenz im Bereich von 600..700MHz umgesetzt. Eine weitere Umsetzung erfolgt in einem Mixer (IE-500) auf eine Frequenz im 2m-Band. Je nach Band, X-Band SSB, X_Band Baken oder QO-100 liefert der die PLL eine LO-Frequenz von 474, 474,8 oder 595 MHz. Für das Arbeiten im 3cm Band wird ein interner LNC verwendet, für den Satellitenbetrieb ist ein externern LNC mit einem Parabolspiegel vorgesehen.
Im Sendebetrieb wird das Signal im 2m-Band mit einem Up-Converter von DX-Patrol ins S-Band gemischt und im QO-100 Betrieb über Verstärker auf die Antenne gebracht. Für den terristischen Betrieb im 3cm-Band wird das S-Band Signal weiter ins X-Band hochgemischt. Das LO-Signal für den Mischer (12,8GHz) wird über einen Multiplier mit einer PLL erzeugt. Die Referenzquelle für die PLL-Schaltungen ist ein OCXO-Quelle.
Gesteuert werden alle Schaltungsteile von einem Teensy 4.1 Microcontroller.
Ein wichtiges Bestandteil des Empfängers ist der LNC der letztendlich das Rauschen und die Empfindlichkeit bestimmt. Hier wird ein Bulleye LNC verwendet, ein Teil das für seine Rauscharmut und Stabilität bekannt ist. Für den internen LNC wurde er geöffnet, die Platine ausgebaut und in ein neues Gehäuse mit SMA-Anschlüssen eingebaut.
Von links nach rechts. Die Platine mit dem 10MHz OCXO, die PLL-Platine mit dem ADF5355, ganz rechts der Mischer, das runde HF-Relais schaltet zwischen internen und externen LNC um.
Unten im Bild der TX-LO der eine Frequenz von 12,8GHz liefert. Das Teil stammt vom Flohmarkt, ebenso wie der rechts im Bild zu sehende Mischer der Sendesignal im 13cm-Band ins X-Band hochmischt. Leider lieferte die PLL nur ein stark verauschtes Signal. Deshalb wurde die eigentliche PLL still gelegt und eine neue PLL ( ADF4153) eingebaut und nur der schon vorhandene Vervielfacher (x8) verwendet. Das vom Mischer stammende Signal hat einen Pegel von -8dBm, muss also noch verstärkt werden.
Über dem 12GHz LO und dem Mischer sitzt der Up-Converter von DX-Patrol der das Signal vom 2m-Transceiver ins 13cm Band umsetzt. Dieses Signal wird entweder dem Mischer zugeführt oder für den QO-100 Betrieb auf den 13cm Sendeverstärkerzugeführt. Die Umschaltung erfolgt mit einem SMA-Relais. Links im Bild ist das SMA-Relais das am Eingang die Sende/Empfangsumschaltung vornimmt.
 

In der obersten Etage ein Blech auf dem ein Verstärker für den 3cm Sendezweig und das Ausgangsrelais bestigt sind. Darunter der LNC. Der Verstärker stammt vom Flohmarkt und sollte eine Verstäkung von 38dB haben.
Dieser Wert konnte aber bisher nicht bestätigt werden, gemessen wurden nur 4dB.
Unten im Bild ist noch der Kühlkörper der 13cm Endstufe und derenSpannungwandler zu sehen. Die nötige Betriebsspannung beträgt 20V und wird aus der zentralen 12V Schiene mit dem Wandler erzeugt.

An der linke Seite sitzt der Sendeverstärker für das 13cm Signal. Erliefert etwa 3W Ausgangsleistung.
Empfangsversuche: Der untere linke Film zeigt den Empfang des Q0-100 mit einem externen LNB und einer 60cm Parabolantenne. Im rechten Film der Empfang der 10GHz Bake DL0Wy auf dem Wendelstein in einer Entfernung von etwa 60km. Als Antenne wurde ein 20dB Horn verwendet.
 
Der 3cm Sender:

Das Sendesignal erscheint am Ausgang des Mischers mit -8dBm. Mit dem 2-stufigem Verstärker wurden dann -4dB erreicht. Eine Untersuchung des Verstärkers ergab dass er ziemlich schmalbandig ist.
Die beschrifteten 38dB erreicht zwar nicht, aber auf 11,7 GHz sind's immerhin 13 dB. Aber bei dem gewünschten Band ab 10,368 GHz werden nur die besagten 4 dB erreicht. Alle Versuche das zu verändern, z.B. mit kapazitiven Fänchen schlugen fehl. Im Gegenteil wurden die Verstärkung bei 11,7 GHz sogar nocht größer und bei der Wunschfrequenz kleiner.
Deshalb wurde ein neuer Verstärker aufgebaut, basierend auf einer einer Platine aus einem LNB. Auf der Platine wurde die Eingangssonde für den Hohlleiter entfernt und durch eine SMA-Buchse ersetzt. Der Ausgang des Verstärkers zum Mischer wurde unterbrochen und auch hier eine SMA-Buchse eingebaut.
Im ursprünglichem Zustand beginnt die Begrenzung bei etwa .3dBm Ausgangsleistung. Nach dem Einbau eines etwas stärkeren Transistor, ATF137 und entsprechend höherem Ruhestrom konnte der Wert auf etwa 2 dBm erhöht werde.
 
Am Messplatz funktionierte der Vestärker ganz gut. Groß war die Enttäuschung als nach dem Einbau in das Gerät nur noch etwa -8dBm am Ausgang erreicht wurden. Die Ursache war schnell gefunden. Das Problem liegt am Mischer, an dessen Ausgang auch das LO-Signal von 12,8 GHz mit hohem Pegel anliegt. Durch dieses Signal wird der Verstärker schon in die Sättigung getrieben und somit das Nutzsignal nur noch wenig verstärkt wird.
Die Lösung des Problems ist ein Filter zwischen Mischer und Verstärker. Zu diesem Zweck wurde ein Bandfilter aus zwei Koaxresonatoren gewählt. Solche Filter, die kupferne Rohrverschlüssen aus dem Sanitärbereich verwenden sind einfach aufzubauen und der Abgleich ist auch nicht zu schwierig.Die Rohrkappen haben hier einen Durchmesser von 13mm, die Innenleiter sind M3-Schrauben. Durch Ein- oder Ausschrauben der Schrauben wird die Länge des Innenleiters verändert und so kann das Filter abgestimmt werden.
Mit dem Filter wird eine Abschwächung des LO-Signals gegenüber dem Nutzsignal um 40dB erreicht.


Der Pegel nach dem Kappenfilter beträgt etwa 1 dBm. Mit einen nachgesetzten Verstärker von MITEQ werden am Hohlleiterausgang.etwa 12 dBm erreicht.
Natürlich sind alle Pegel und Leistungsangaben hier mit Vorsicht zu betrachten. Billige SMA-Kabel haben bei der Frequenz von 10GHz schon bemerkbare Verluste und auch der Hohlleiterübergang von R120 auf SMA ist sicher nichr verlustfrei.
Aber man kann doch sagen dass die gemesenen Werte wahrscheinlich Minimalwerte sind.
 
In einem nächsten Schritt wurde die Hornantenne durch eine Schlitzarrayantenne aus einer Sat-Flachschüssel ersetzt. Diese Antenne hat laut Hersteller um die 30dB Gewinn, deutlich mehr als das Horn und ist zudem wegen dem verwendeten Kunststoff deutlich leichter als das Messinghorn.
Mit dieser Antenne konnte nun auch die Wendelsteinbake auf dem heimischen Balkon in Mittersendling problemlos empfangen werden.
 

Ein erster praktischer Test wurde auf dem Gipfel des Blomberg unternommen. Der Blomberg liegt am Alpenrand circa 50km südlich von München. Der Gipfel ist einfach mit einer Seilbahn zu erreichen.
Von einem Bänkchen unterhalb des Gipfelkreuzes hat freie Sicht übers Voralpenrand bis nach München und auch das 10GHz Signal der Wendelstein-Bake ist, als Referenz gut zu empfangen.
Leider war an dem Tag zwar schönes Wetter aber auch ein eiskalter böhiger Ostwind. Die Aktion lief etwas chaotisch ab weil immer wieder die Finger unter der Jacke aufwärmt werden mußten um am Gerät etwas zu bedienen. Aber immerhin konnte die Station von Helmut, DJ3NF in Dietersheim, nördlich von München gut aufgenommen werden und auch das Signal von Helmut wurde am Blomberg einwandfrei empfangen.
Aber ein richtiges QSO kam leider nicht zustande

Der nächste Versuch erfolgte vom Turm des Deutschen Museums aus. Der Turm ist ein idealer Standort für solche Tests. Natürlich kann man nicht so einfach mit dem Transceiver ins Museum spazieren aber eine sehr hilfreiche Mitarbeiterin, ebenfalls Amateurfunkerin, machte das möglich.
Die Wendelstein-Bake ist sehr gut zu empfangen und nach dem Drehen der Antenne nach Norden war eine sehr gute Verbindung mit DJ3NF in Dietersheim möglich. Andere dem Verfasser bekannte 10GHz-Fans im Münchner Raum waren zu dem Zeitpunkt leider verhindert.

Nach diesem Test wurde der Transverter wieder zerlegt um einen Teil der Bauteile in einem Neubau wieder zu verwenden.