Yaesu FTDX-10: die Endstufe unter der Lupe

 

Bild oben: Fondue draussen in der Natur. Unten: Auf dem Weg von Auta Chia nach La Berra

Es gibt viele seltsame Hobbies. Ich gucke mir u.a. gerne Schaltpläne und Datenblätter an. Ich finde das spannend und beruhigend zugleich. Ich kaufe mir nie einen Transceiver, zu dem es kein Service-Manual und keinen Schaltplan gibt, und als erstes schraube ich bei einem neuen Gerät das Gehäuse auf und schaue in sein Inneres. Deformation professionelle? Nein! Schließlich bin ich Funkamateur.

Ganz besonders interessieren mich die Endstufen der Transceiver. Wie sind diese aufgebaut und welche Transistoren hat der Hersteller verwendet? Endstufen gehen ja ab und zu kaputt, was mir glücklicherweise bisher nur bei selbst gebauten passiert ist. Da lohnt sich ein Blick auf diesen Teil. Und dann stellt man sich natürlich auch die Frage: Könnte ich im schlimmsten Fall den Transistor austauschen? Ist der bei älteren Geräten überhaupt noch erhältlich und was kostet der?

Zurzeit steht auf meinem Stationstisch ein Icom IC-7700. Dessen 200 Watt Endstufe hat eine interessante Vergangenheit. In der ersten Serie werkelten darin zwei MOSFET Transistoren MRF150 des amerikanischen Herstellers MACOM. Macom macht gute Transistoren, die sich in vielen Geräten bewährt haben, doch die Endstufen des IC-7700 gingen immer wieder kaputt. Na ja, einige Funkamateure sind eben Spezialisten im Kaputtmachen von Endstufen. Icom ersetzte die zwei MRF150 dann durch einen MOSFET von STMicroelectronics, eines europäischen Herstellers mit Hauptsitz in Genf. Eingesetzt wurde ein STAC2942BW mit zwei MOSFET in einem einzigen Gehäuse. Ein enorm kräftiger Geselle, denn die Ingenieure gingen nun auf "Nummer Sicher": das Teil könnte auch spielend 350 Watt liefern anstatt nur 200 Watt und ist kaum umzubringen. 

In der Regel sind die Entwickler bei Icom und Yaesu lieber auf der sicheren Seite und bauen in der Endstufe etwas Reserve ein. Beide verwendeten z.B. gerne den RD100HHF1 des japanischen Herstellers Mitsubishi. Natürlich mit zwei Stück in Push-Pull Schaltung. Schon ein einziger dieser Transistoren kann problemlos 100 Watt HF liefern.

Doch Transistoren für HF-Endstufen sind nicht billig. Und bei den "Volkstransceivern" von Yaesu und Icom sind die Entwickler etwas kostensensitiver vorgegangen. 

So u.a. im Yaesu FTDX-10. Einem Hybridgerät, das mir gut gefällt. Im Handbuch steht dort auf Seite vier:     "Der FTDX10 Leistungsverstärker nutzt ein Paar RD70HUP2-Transistoren in einer Push-Pull-HF-. Anordnung mit 100 Watt verzerrungsarmer ... "  blablabla.

Stimmt leider nicht ganz. Es wird natürlich nur ein einziger RD70HUP2 Transistor benutzt. Der beinhaltet nämlich schon eine  Push-Pull-Schaltung mit zwei Transistoren in seinem Gehäuse. Im FTDX-10 ist also nur ein "HUP2" drin. Aber das sind semantische Feinheiten. 

Interessant wird es, wenn man das Datenblatt des RD70HUP2 anschaut. Der ist ein 70 Watt Transistor für VHF/UHF, wie schon seine Bezeichnung vermuten lässt. Die Ingenieure bei Yaesu haben offensichtlichn herausgefunden, dass sich aus dem Teil auf Kurzwelle auch 100 Watt rausquetschen lassen. Reserve ade! 

Für die Entwickler bei Yaesu ist dieser Transistor übrigens kein Unbekannter. Wird doch praktisch der gleiche Transistor in allen Mobiltransceivern der FTM-Serie eingesetzt. Nur hat er dort die Bezeichnung RD70HUF2 und besitzt ein etwas anderes Gehäuse. Elektrisch sind beide Transistoren genau gleich. Der Unterschied liegt in der Art der Montage. Der "HUF2" wird teilw. verschraubt, der "HUP2" vollständig verlötet. Viel Vergnügen bei der Reparatur! 

Zum Vergleich noch kurz ein Blick in den beliebten Yaesu FT-991A und den FTDX-101D: In beiden Transceivern werkeln noch je zwei Transistoren RD100HHF1, genauso wie im Icom IC-7610.

Natürlich werden die Transistoren immer besser und unsensibler gegenüber schlechter Anpassung. Ihr größter Feind ist jedoch die Wärme. In den kleinen VHF/UHF-Mobilgeräten sind sie besonders gefährdet. Wer einen Yaesu Mobiltransceiver der FTM-Serie besitzt, sollte darauf achten, dass das Teil cool bleibt.      

 

Endlich! QMX von QRP Labs

Foto: Dent du Bourgo 1909m SOTA HB/FR-024

Viele meiner Funkkollegen haben sich in der letzten Zeit einen uSDX gekauft. Entweder das Original oder einen der unzähligen chinesischen Kopien. Auch ich hatte mal so ein Teil versuchsweise an der Antenne, doch meine Begeisterung hält sich in Grenzen. "Work in Progress", würde ich sagen. 

Der uSDX oder (tr)uSDX, wie das Original genannt wird, ist eine Weiterentwicklung des QCX Transceivers von QRP Labs. PE1NNZ und DL1MAN haben dieses Gerät von Hans Summers weiterentwickelt und daraus einen Mehrband-Transceiver gemacht, der neben CW und Digital auch SSB kann. Ihr Ziel dabei: Möglichst wenig Hardware. Was irgendwie möglich war, wurde mit Software realisiert.

Beide Geräte-Linien, QCX und uSDX, bekommt man als Bausatz oder fertig aufgebaut. 

Hans Summers von QRP Labs hat in der Zwischenzeit seinen QCX ebenfalls weiterentwickelt. zuerst zum QCX+, dann zum QCX Mini und schliesslich zum QDX, einem Mehrbandtransceiver für die digitalen Betriebsarten. 

Hans hat nun mit dem QMX einen neuen Bausatz entwickelt, auf den viele QRP Fans schon seit Jahren gewartet haben. Einen Mehrbandtransceiver für CW und Digital. Denn die QCX-Serie hatte nur Einbandtransceiver im Programm und der QMD konnte zwar mehrere Bänder aber nur Digital und kein CW.

Der neue QMX deckt die Bänder 80, 60, 40, 30 und 20m ab, ist winzig klein und leistet 5 Watt, wahlweise als 9V oder 12V Gerät. 

Er kann CW- und FSK-Digi-Betrieb machen (FT-8 und andere WSJT-X Betriebsarten) aber kein SSB und PSK31.
Alles was der QCX-Mini kann, hat er auch: VFO A/B/Split, RIT, Nachrichten- und Frequenzspeicher, Bake, Keyer usw. 
Zusätzlich hat er eine eingebaute SWR-Brücke, sodass man beim Portabelbetrieb nicht noch ein Stehwellenmessgerät mitschleppen muss. Ein grosser Pluspunkt.
Das winzige Gerätchen verfügt über eine eigene 24-bit 48 kbps USB-Soundkarte und lässt sich
über einen USB-COM-Anschluss über CAT-Steuerung kontrollieren.

Der Empfänger braucht nur 80mA, der Sender 1,0-1,1A für 5W Ausgang mit 9V. (ca. 0,7A für 5W mit 12V Versorgung). Das Gerätchen läuft also mit drei 18650er Li-Ion Akkus (nicht eingebaut). Der tiefe Stromverbrauch ist dem Einsatz von Schaltreglern (DC/DC-Konverter) zu verdanken.

Im Gegensatz zum uSDX hat er einen Volumenregler und das Gehäuse ist nicht ein gruseliger 3D-Druck in Sträflings-Orange sondern ein stranggepresstes Alu-Teil. Der kompakte Aufbau des Gerätes ist eine Augenweide, wie man auf den Bildern auf der Webseite von QRP Labs sehen kann. 

Möchte man den QMX nicht selbst bauen (die SMD-Teile sind schon eingelötet), sondern als fertiges Produkt, ist Geduld angesagt. Hans Summers Gerätebauer schaffen nur ca. 25 Stück pro Monat.

Die Nachfrage nach dem Teil wird wohl ziemlich hoch sein. Auch für mich ist es ein Traum-Bausatz. Doch wer nicht CW kann, FT-8 nicht mag und auf dem SOTA-Berg lieber SSB macht, wird auch weiterhin auf den uSDX setzen, entweder auf das Original oder einen Chinesen-Klon.

Der QMX verfügt über einen neuen Mikroprozessor, der den in den QCX und uSDX verwendeten Prozessoren in jeder Hinsicht weit überlegen ist: 168MHz 32-bit ARM Cortex M4 DSP (im Vergleich zum 20MHz 8-bit AVR im uSDX); 512K Flash (im Vergleich zu 32K); 128K RAM (im Vergleich zu 2K) Das hat Potential für zukünftige Erweiterungen. Noch hat Hans nichts versprochen, aber ich bin überzeugt, dass sich damit auch ein gutes SSB Signal machen lässt. Das ist "nur" eine Frage des Programmcodes, der noch geschrieben werden muss.

Was mich betrifft: ich habe bisher gute Erfahrungen mit den Bausätzen von QRP Labs gemacht und freue mich darauf, auch den QMX zu bauen.

Was die Bandwahl anbelangt, bin ich zufrieden. Beim Portabelbetrieb möchte ich vor allem NVIS und Kontinental QSO machen. DX auf den höheren Bändern ist zurzeit zwar attraktiv, doch in einigen Jahren geht der Sonnenzyklus wieder einem Minimum entgegen. Und für den hoffentlich nie benötigten Notfunk stehen sowieso die Bänder 80, 60 und 40m im Vordergrund.

Ob du zu den Early Birds gehören willst, musst du dir gut überlegen. Wie bei solchen Produkten üblich, wird das Gerät beim Kunden fertig entwickelt. Der Entwickler schreibt dazu in einem Forum (aus dem Englischen übersetzt):

 "Ich rechne mit häufigen Updates in den kommenden Wochen und Monaten, um den Transceiver zu verfeinern und neue spannende Funktionen zu implementieren. Die Firmware-Aktualisierung erfolgt nach dem gleichen Mechanismus wie beim QDX: Das Funkgerät erscheint als USB-Flash-Laufwerk, und man kopiert die neue Firmware-Datei hinein, die man von der QRP Labs-Website heruntergeladen hat."

   

Langdrahtantenne mit einem 9:1 UNUN Transformator.

 

Wer rasch und unkompliziert QRV werden will, spannt einen Draht zum nächsten Baum. Möglichst hoch und möglichst weit, lautet die Devise. Die älteren Semester unter den Funkamateuren kennen diese einfachste aller Antennen unter dem Namen Langdraht. 

Die Länge richtet sich nach den örtlichen Gegebenheiten und in einem ersten Anlauf macht man sich nicht gross Gedanken darüber. Die Anpassung an die 50 Ohm des Senders, bzw. des Koaxkabels geschieht mit einem Antennentuner. Automatisch oder Manuell, selbst gebaut oder gekauft. Natürlich erinnert sich der Funker bei dieser Gelegenheit an das so genannte Gegengewicht, oft auch einfach "Erde" genannt. Ist ein Blitzableiter in der Nähe, scheint das Problem gelöst. Zwar erinnert man sich vage daran, dass Blitzerde und Funkerde getrennt sein sollten. Aber das Wetter ist schön und man verschiebt das Problem in die Zukunft. Prokrastination nennen das die Studierten unter den Funkern. Doch das ändert nichts an der Situation. Plagt den Funker das schlechte Gewissen zu sehr, fährt er in den Laden für landwirtschaftlichen Bedarf und holt sich dort einen Erdspiess. Das ist die Erde für den Bauer, bzw. seinen elektrischen Viehzaun. Dort kriegt man übrigens auch gleich einen tollen Blitzschutz ;-) 

In den meisten Fällen kann der Langdraht mit einem externen Antennentuner auf ein vernünftiges SWR abgestimmt werden. Manchmal weigert sich ein Kurzwellenband, aber es gibt ja immerhin ganze 10 Bänder die dem Funker heutzutage zur Verfügung stehen. Da kann man einen oder zwei Ausfälle verkraften. 

Manchmal geistert auch etwas überschüssige Hochfrequenz rum und beschert dem OM ein heisses Mikrofon oder eine heisse Taste. Ruft aber der Lautsprecher des Nachbarn CQ und fängt der Computer an zu spinnen, sollte man nochmals über die Erde nachdenken. Erste Hilfe kann da eine Mantelwellensperre leisten. Hier erfährst du alles, was du darüber wissen musst. Mantelwellensperren kann man leicht selbst bauen, aber der Funkhändler deines Vertrauens hat sie auch im Gestell. 

Wer sich bei der Langdrahtantenne nicht auf die zufällige Länge verlassen will, der setzt auf eine Hy End Fed, einen endgespeisten Halbwellenstrahler. Der kommt zwar theoretisch ohne Gegengewicht aus, in der Praxis hat sich jedoch ein kleines "Alibi-Gegengewicht" in Form eines kurzen Drahtstücks bewährt. Doch die Hy End Fed Antenne muss eine ganz bestimmte Länge aufweisen, um zu funktionieren. Nämlich eine halbe Wellenlänge. Oder sie wird mit einer Spule auf eine halbe Wellenlänge verlängert, was eine beliebige Längenänderungen ausschließt. 

Eine andere Methode, eine Langdrahtantenne an die 50 Ohm des Senders bzw. des Koaxialkabels anzupassen, ist ein unsymmetrischer HF-Transformator. Ein sogenannter UNUN. Beliebt ist ein Übersetzungsverhältnis von 9:1, also 50 Ohm zu 450 Ohm. Denn oft bewegt sich die Impedanz von Drahtantennen im Bereich von einigen hundert Ohm, wenn sie nicht gerade eine Viertelwellenlänge, bzw. ein Mehrfaches davon lang sind. Mithilfe eines 9:1 UNUNS wird zwar in den wenigsten Fällen eine perfekte Anpassung erreicht, aber das SWR gelangt damit in einen Bereich, der vom eingebauten Tuner des Transceivers abgestimmt werden kann. Ein zusätzlicher, externer Antennentuner wird dann überflüssig. 

Daher ist ein 9:1 UNUN in vielen Fällen der einfachste und günstigste Weg, mit einem Stück Draht auf den Kurzwellenbändern QRV zu werden. Man hat dann zwar nicht unbedingt die effizienteste Antenne an dem zur Verfügung stehenden Platz. Aber wen interessiert das schon im Zeitalter von FT-8 und Konsorten.

In unzähligen Experimenten haben Funkamateure herausgefunden, dass sich folgende Drahtlängen besonders gut eignen, um möglichst viele KW-Bänder mit einem genügend tiefen SWR abzudecken, sodass dem eingebauten Tuner des Transceivers eine Anpassung gelingt. Natürlich immer mit einem guten Gegengewicht.

Der Langdraht muss nicht zwingend waagrecht in der Luft hängen. Man kann ihn auch als inverted V aufspannen. Oder als Sloper (schrägen Draht), oder auch etwas abgewinkelt. Probieren geht über studieren. Allerdings schützt auch hier eine vorgängige Simulation mit EZNEC vor bösen Überraschungen. 

Bleibt nur noch die Frage, wie man zu diesem Wunderteil kommt. 

Man kann einen 9:1 UNUN natürlich selbst bauen. Mit etwas Draht und einem Ferrit-Ringkern aus 43er Material ist man dabei. Ein FT240-43 ist für einen 100 Watt Sender mehr als genug und wird auch noch 1kW SSB aushalten. Wobei ich da eher zwei Ringkerne als Doppeldecker aufeinander packen würde. Verlustlos ist kein Trafo und 10% von einem Kilowatt sind immerhin 100 Watt. 

Natürlich kann man das Teil auch kaufen, wasserdicht verpackt und anschlussfertig. Ich habe für mich einen Mittelweg gewählt und einen bereits bewickelten Kern gekauft und ihn dann selbst in ein Gehäuse gebaut - mit den Anschlüssen meiner Wahl. So musste ich nicht die Katze im Sack kaufen und konnte mir über die Qualität ein Bild machen: ist es der richtige Kern, mit Teflon isoliertem Draht kunstgerecht bewickelt? Gekauft habe ich ihn via Ebay in Frankreich. Bei einem UNUN aus dem Land des Lächelns hätte ich kein gutes Gefühl gehabt.

 

Die Kommunikation der fünften Art

 

Niederhorn 1950m, dahinter links der Niesen (auch mit einem Relais auf dem Gipfel)

Gerade habe ich eine neue Art Amateurfunk entdeckt um vom einen Alpental ins nächste oder übernächste zu funken. 

Die erste Art, dies zu tun, und meine bevorzugte, ist natürlich die direkte. Auf UKW mittels Reflexion oder Diffraktion und auf den längeren Kurzwellen via NVIS.

Die zweite Art ist der Relaisfunk. Umsetzer gibt es hierzulande auf fast jedem Gipfel mit Stromanschluss. In FM und verschiedenen digitalen Betriebsarten und kreuz und quer verschaltet mit dem Internet. Ein Paradies für die IT Fuzzies und ein Geschäft für die Gerätehersteller und Händler, aber ein Alptraum für den normalen Funkamateur, der sich für jeden neuen Modulationsfurz einen neuen Transceiver anschaffen sollte. 

Die dritte Art ist via Oscar 100. Sofern einem nicht ein Berg die "Sicht" auf den Satelliten versperrt. Kostet noch mehr als ein Digitaltransceiver und wenn der Satellit mal tot ist, hat die teure Anlage nur noch Schrottwert.

Die vierte Art ist die Hamsphere. Eine Amateurfunk-Simulation übers Internet. Sie ist etwas aus der Mode gekommen, seit die "Antennengeschädigten" FT-8 entdeckt haben. Allerdings ermöglicht FT-8 keine echte Kommunikation wie die drei ersten Arten. Sie ist im Prinzip eine in Schablone gepresste Illusion.

Mit der fünften Art jedoch, ist wiederum ein freier Austausch von Sprache und Daten möglich. Nicht nur das! Es stehen auch eine sehr grosse Anzahl paralleler Kanäle zur Verfügung, auf denen gleichzeitig gefunkt werden kann. "Funken": ihr habt richtig gelesen! Und zwar klassisch in FM und SSB. Ganz Vergiftete dürfen darüber auch CW machen und Nostalgiker auch AM.

"Aha!", werdet ihr jetzt sagen. "Also ein Transponder anstelle eines Relais. Ein alter Hut und nichts neues im Aether. So ein Ding hat es ja auch im Oscar100."

Knapp vorbei ist auch daneben. Aber lasst mich mal die neu entdeckte Betriebsart erklären. Die Kommunikation der fünften Art geht so:

Auf einem Berg, 48 km Luftlinie und ein paar Täler von meinem QTH entfernt, steht in 1950m Höhe ein SDR. Er empfängt auf dem 11m, 2m und 70cm Band in allen Betriebsarten. Zugang hat man übers Internet, wo man auf einer x-beliebigen Frequenz und Betriebsart hören kann. Zwar liegen zwischen mir und dieser Empfangsstation ein paar hohe Berge, aber mein Signal ist dort gerade noch zu hören. 

Aber ich will mich ja nicht selbst hören wie ein Politiker, sondern mit anderen sprechen. Und da gibt es jede Menge OM mit denen eine direkte 2m Verbindung nicht möglich ist, die aber auch auf dem SDR zu hören sind. Problem gelöst: Beide Stationen schicken ihre Signale in den Aether und hören dabei über den SDR via Internet. 

Der SDR in 1950m Höhe ist also sowas wie ein einbeiniger Transponder. Eine ganz tolle Einrichtung und wesentlich vielseitiger als eine Relaisstation. Ob diese Art der Kommunikation auch bei Mobilbetrieb funktioniert, ist noch zu testen. Mich hat dieser Remote-Empfänger begeistert. Vielen Dank an die Sektion Thun der USKA.   

Und hier lass ich die Katze aus dem Sack: Der SDR auf dem Niederhorn

Auf dieser Seite sind noch einige andere Schweizer SDR zu beobachten.

  

Yagi Nummer 4

 

In Zofingen gesehen: Eine Oldtimer-Station (Atlas 210x) in einem Oldtimer.

Driver and OP ist HB9WQ

Bisher hatte ich die 2m Yagis von DK7ZB (4 und 6 Element) und von DG7YBN (5 Element) nachgebaut und damit sehr gute Erfahrungen gemacht. es steckt enorm viel Arbeit in den Entwicklungen der beiden Funkamateure. Meines Wissens basieren sie auf den Versuchen und Entwicklungen vorgängiger Pioniere wie DL6WU. Die Designs dieser Yagis zu verbessern, ist kaum mehr möglich. 

Aber man kann sie seinen Bedürfnissen anpassen. Das habe ich in meinem Fall getan. Nachdem ich die 5 Element Yagi von DG7YBN nachgebaut hatte, wollte ich versuchen, sie noch etwas kürzer zu bauen, damit sie vollständig unter dem Vordach unseres Chalets Platz hat. Anstatt 1.5m sollte der Boom nur 1.25m lang sein. Trotzdem sollte die Yagi den gleichen Gewinn aufweisen: 10dBi. Anforderungen, die natürlich ohne Abstriche bei den anderen Spezifikationen nicht möglich sind. 

Die Yagi sollte, wie bereits ihre Vorgängerin, über einen gestreckten Dipol verfügen, der direkt mit 50 Ohm Koaxialkabel gespeist ist. Schleifendipole sind für meine bescheidenen mechanischen Fähigkeiten weniger geeignet und zu auffällig. Die Yagi sollte ja eine "Stealth Yagi" sein und möglichst wenig auffallen. Daher sollte sie auch schwarz lackiert werden. 

Abstriche musste ich erstens bei der Unterdrückung der Seitenkeulen hinnehmen. Soweit kein Problem, da diese Yagi nicht mit anderen gestockt werden soll. Da sie direkt an der Hauswand montiert wird, sollte jedoch das Vor- Rückwärtsverhältnis gut sein. Weitere Kompromisse war ich bereit, bei der Bandbreite und beim Stehwellenverhältnis einzugehen. Ein SWR von max. 1:1.5 ist für mich akzeptabel, da die Zuleitung vom Sender zur Antenne nicht mehr als 5 Meter beträgt. Der abzudeckende Frequenzbereich muss in meinem Fall 144.05 bis 145.575 MHz betragen. Die FM Direktfrequenzen haben dabei Priorität. 

Bei der Simulation der Antenne mit EZNEC Pro2+ V7.0 habe ich die Beschichtung mit Acryllack berücksichtigt, da dieser die Resonanz nach unten verschiebt. Interessant an diesem Yagi Design ist der Umstand, dass die Direktoren 1 und 2 die gleichen Längen haben. Zudem wurden für den Reflektor (8mm) und den Dipol (6mm) andere Durchmesser gewählt als für die Direktoren (4mm). Das hat zwar keinen grossen Einfluss, aber das Material war bereits vorhanden. 

Die Yagi wird vertikal polarisiert betrieben, da die Gegenstationen fast ausnahmslos auch vertikal arbeiten. Das Azimut Diagramm wird bei EZNEC also zum Elevations Diagramm und umgekehrt, was in meinem Anwendungsfall von Vorteil ist.

Hier die Daten der Antenne:

                    Länge der Elemente    Abstand zum Reflektor    Durchmesser

Reflektor                1028mm                        0                                8mm

Dipol                        982mm                    260mm                          6mm

Direktor 1                944mm                     355mm                          4mm

Direktor 2                944mm                     755mm                          4mm

Direktor 3                906mm                    1250mm                         4mm

Der Boom ist aus viereckigem Aluprofil 10x10mm.

Alle Elemente werden isoliert mit 10mm Abstand montiert (Nylon), Die Schichtdicke, des mit einem Pinsel aufgetragenen Acryllacks (schwarz, seidenmatt aus dem Baumarkt) beträgt ca 0.2mm.

Der Gewinn der Antenne beträgt gemäss EZNEC 10.07 dBi und das Vor/Rück-Verhältnis 30.58 dB, was ausgezeichnet ist. 

Im folgenden Bild das SWR, gemessen am Montageort:

Im nächsten Bild sehen wir den Unterschied zwischen Theorie und Praxis: Die SWR-Kurve aus der EZNEC-Simulation.Wie wir sehen, ist dieser Unterschied gering.

Im folgenden Bild sehen wir das Elevations Diagramm der Yagi. Sie zeigt auf eine 1719m hohe Bergkuppe, die das Signal in Richtung Norden beugt und zum Teil auch reflektiert.

Im letzten Bild das Azimut Diagramm. Die starken Seitenkeulen sind ein Resultat der Verkürzung der Antenne, aber in meinem Anwendungsfall irrelevant.

Als Mantelwellensperre dienen zwei Ferrit Lochkerne mit je 2uH, die an der Anschlussstelle auf das Koaxialkabel geschoben wurden. Die Yagi wurde mit ihrer 1.5m langen Vorgängerin verglichen (gleicher Montageort). Dazu diente die Bake auf dem Lindenhofspital in Bern (144.426 MHz), die hier ein sehr stabiles Signal liefert. Es war kein Unterschied festzustellen. 

Kerkos für die Katz

 

Bild: Große Katze irgendwo nördlich von Johannesburg. 

Keramik Kondensatoren (Kerkos) sind zum Basteln unverzichtbar. Man braucht sie zum Koppeln von Verstärkerstufen, zum Trennen von HF und DC und in Filtern und Resonanzkreisen. Bei letzteren ist es unabdingbar, dass sie temperaturstabil sind. Diese Sorte trägt die Bezeichnung NPO oder CGO und gehört zu den Klasse 1 Kondensatoren.

Mein Kerko-Sortiment weist einige Lücken auf und ich dachte, es wäre eine gute Idee, eines jener günstigen Sortimente auf E-Bay oder Aliexpress zu ordern um damit die fehlenden Werte aufzufüllen. 50 verschiedene Werte mit je 20 Stk. Insgesamt also 1000 Kondensatoren für eine Handvoll Dollar. Vor allem tiefe Werte ab 1pF.

Die Kerkos aus China waren rasch da und in kleinen Plastikbeuteln sortiert. Die Werte sind korrekt angeschrieben und stimmen. Aber ich kann sie gleich entsorgen. Es sind keine NPO/COG Kondensatoren. Eine Nachlässigkeit meinerseits. Darauf hätte ich bei der Bestellung achten müssen.

Die grösseren Werte (>10nF) werde ich behalten. Man benötigt sie in der Regel zum Koppeln/Entkoppeln und ist dabei nicht auf eine gute Temperaturstabilität angewiesen. Kerkos mit hohen Werten werden meist auch nicht mit NPO/COG-Material gefertigt.

Ob es sich bei Kerkos um NPO/COG handelt, kann man leicht prüfen. Es braucht dazu aber ein gutes L/C-Meter. Und vor allem eines, das tiefe Kapazitäten und Induktivitäten messen kann. Also pF und nH. Das schaffen leider nicht viele, bzw. nur teure Profi-Instrumente. Trotzdem: ein solches Instrument gehört auf den Tisch jedes Radiobastlers. Dafür kann man das Grid-Dip-Meter entsorgen, das heute kaum noch jemand benutzt. 

Ich gehöre zu den glücklichen Besitzern eines L/C Meters IIB von "Almost All Digital Electronics." Ein Bausatz aus Australien. Die Firma gibt es leider nicht mehr. Ihr Inhaber Neil Hecht ist 2015 verstorben. Wenn ich heute Ersatz beschaffen müsste, würde ich mich wohl für ein AE20204 von ASCEL entscheiden. Dabei handelt es sich ebenfalls um einen Bausatz. Die Erfahrungen damit scheinen gut zu sein.

Mit diesem hoch präzisen L/C-Meter können Kerkos rasch getestet werden. Hält man den heißen Lötkolben in die Nähe des Prüflings, darf sich dessen Kapazität nicht verändern. Sonst ist es kein NPO/COG-Typ.

Ein derartiges L/C-Meter für sehr kleine Werte (pF/nH) ist aber nicht nur zum Ausmessen von Kerkos praktisch. Für selbst gewickelte Spulen ist es m.E. ebenfalls unverzichtbar. Zwar liefert der Mini-Ringkern-Rechner eine gute Ausgangsbasis, doch die Toleranzen der Ringkerne sind erstaunlich breit. In der Praxis müssen oft eine oder mehrere Windungen hinzugefügt oder ausgelassen werden, um den Sollwert zu erreichen.

Diese L/C-Meter sind aber nicht für grössere Kapazitäten und ESR-Messungen geeignet. Will man den Innenwiderstand von Elkos messen, braucht man dazu ein anderes Gerät.

Was die Lücken in meiner Bastelkiste anbelangt: ich werde wohl oder übel die fehlenden Werte einzeln bestellen müssen. 

    

Endgespeister Halbwellenstrahler für NVIS

 

Bild: auch eine Art High End Fed. Die Druckleitung zu "meinem" EW.

High End Fed, oder endgespeiste Halbwellenstrahler sind sehr populär. Im Internet gibt es unzählige Anleitungen zum Selbstbau und auch der Funkhändler eures Vertrauens hat sie sicher im Gestell. Wahrscheinlich auch euer Chinese.

Diese Sorte Antenne ist im Prinzip ein Halbwellendipol, der nicht in der Mitte, sondern am Ende gespeist wird. Das ist in vielen Fällen praktisch. Ein Draht vom Shack-Fenster zum nächsten Baum ist die einfachst mögliche Antennenkonstruktion. 

Da ich als Talbewohner gezwungenermassen ein NVIS, bzw. "Springbrunnenfunker" bin, wollte ich mal eine solche Antenne für die typischen NVIS-Bänder bauen: 30, 40, 60, 80 und 160m. Das sind auch die Bänder, die für den Notfunk von Interesse sind. Geht es doch im Katastrophenfall nicht um DX sondern um Verbindungen bis maximal 500km. Hier in den Alpen vom einen Tal ins andere.

Das Herzstück eines endgespeisten Halbwellenstrahlers ist ein Transformator, ein UNUN, der 50 Ohm auf die hohe Impedanz am Ende des Halbwellenstrahlers transformiert. Also auf einige Kiloohm. Bewährt haben sich in der Praxis UNUN's mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:49. Das Verhältnis der Windungszahlen im Trafo ist die Wurzel aus dem Übersetzungsverhältnis. In diesem Fall also sieben. 2 zu 14 Windungen wird daher oft genannt. 

Und hier lauert schon die erste Falle, in die viele Antennenbastler tappen. Der Trafo sollte eine wesentlich höhere Eingangsimpedanz als 50 Ohm haben, damit er richtig funktioniert. Faustregel >4x. Man muss also erstens einen Ringkern wählen, der genügend Permeabilität hat und auch die Windungszahl auf der Primärseite muss genügend hoch sein.

Eisenpulverkerne sind daher nicht geeignet. Hat der Trafo einen roten oder gelben Amidon-Kern ist das schon mal falsch. Auch die zwei Primärwindungen genügen in der Regel nicht. Am besten konsultiert man den Mini-Ringkernrechner und schaut sich die Sache mal an.

Für meinen 1:49 UNUN habe ich daher einen Ferritkern FT140-43 gewählt. Das Windungsverhältnis beträgt 4:28. Damit hat die Primärwicklung 14uH. Im 80m Band ergibt das eine Induktanz von >300 Ohm.

Die zweite Falle, in die der Antennenbastler tappen kann, ist ein zu kleiner Kern. Denn ein UNUN ist nie verlustfrei. Man muss damit rechnen, dass ein Teil der eingespeisten Leistung im UNUN verbraten wird. Wird das Teil heiß, funktioniert es nicht mehr. Ist der Kern ein Ferrit, wie in meinem Fall, geht er irreversibel kaputt. Für QRP ist der FT140-43 ok, möchte ich 100 Watt machen, würde ich zum grösseren FT240-43 greifen. Man sollte nicht kleckern, sondern klotzen. 

Die dritte Falle ist die Antenne selbst. Je nach Aufbau ist die Impedanz unterschiedlich. Sie kann zwischen 2 und 5 Kilo Ohm variieren. Je näher am Boden, desto tiefer ist sie. Auch bei einem als Sloper oder inverted V aufgespannten Draht sinkt sie unter die Impedanz eines hoch in der Luft aufgespannten. Das SWR verändert sich also. Wer 1:1 hinkriegt hat Schwein gehabt. Alles unter 1:1.5 sollte man nicht mehr anrühren und alles unter 1:2 ist noch akzeptabel. 

Überhaupt wird das SWR in Amateurkreisen überbewertet.

In den meisten Anleitungen zum Bau eines 1:49 UNUN ist die Primärwicklung mit der Sekundärwicklung verdrillt. Das ist für die Bänder zwischen 1.8 und 10.1 MHz nicht notwendig. Auch wird meistens die Wicklung in zwei Hälften aufgeteilt und über kreuz gewickelt. Das ist für den NVIS-UNUN auch nicht nötig. Irgendwer hat mal damit angefangen und seither kupfert das jeder ab. 

Was ich jedoch empfehlen würde, ist die Verwendung von Teflon isolierten Draht. Kupferlackdraht kann viel zu leicht beschädigt werden und ist nicht hochspannungsfest.

Darüber, ob ein Gegengewicht für einen endgespeisten Halbwellenstrahler notwendig ist, scheiden sich die Geister und man kann im Internet seitenweise Abhandlungen zu diesem Thema lesen. 

Ein paar Meter können sicher nicht schaden. Doch ob mit oder ohne: Der Nachteil der High End Fed Antenne ist die HF im Shack. Störungen sind quasi vorprogrammiert und ohne Mantelwellensperre hat man sowieso schon verloren, bevor man auf die Taste drückt.   

   

Der Kondensator über der Primärwicklung verbessert den Frequenzgang. Ein keramischer Kondensator mit 200pF/6kV. Im nächsten Bild ist der SWR-Verlauf für eine Antennenimpedanz von 2200 Ohm zu sehen:

In den nächsten drei Bildern sind die SWR-Kurven für 2700 Ohm, 3300 Ohm und 3900 Ohm zu sehen. Wie wir sehen, ist dieser UNUN nicht für die DX-Bänder 10 - 20m geeignet. Für diese halte man sich an eine der unzähligen Beschreibungen im Internet mit den verdrillten Wicklungen, anderen Kondensator Werten und überkreuzten Wicklungen:

Soweit die Messungen im Labor. Im Feld sieht es dann nochmals anders aus. Doch das kann der Tuner des Transceivers zurechtbiegen. Don't worry, be happy!

Chaos auf dem Relais

 

Die Schweiz hat fast so viele Relaisstationen wie Berggipfel. Da die zugänglichen Berge nicht für alle Relais reichen, werden die Relais auch ins Flachland gepflanzt. Reichweite egal, Hauptsache jeder Schmock hat seinen Repeater. Das 2m Band ist natürlich komplett zugepflastert und auf 70cm weiss man auch schon nicht mehr, wohin mit dem Zeug und es herrscht Wildwuchs wie in den wenigen Urwäldern, die hier in den Bergen verblieben sind. Die Frequenzkoordination der USKA scheint die Kontrolle schon längst verloren zu haben. Jeder macht was er will. Wieso eigentlich nicht? Der Amateurfunkdienst ist ja Experimentalfunk. Oder wie es neuerdings so schön auf der USKA Webseite heißt: 

USKA – The Experimental Wireless Technology Society of Switzerland

Ein Spruch der mir übrigens gut gefällt.

Um das experimentelle Chaos zu komplettieren, gibt es neben den klassischen FM-Umsetzern verschiedene Sorten nicht kompatibler digitaler Betriebsarten. Und das Ganze ist noch zusätzlich weltweit übers Internet vernetzt.

Gestern Abend habe ich auf einem nahen D-Star Relais eine interessante Konversation verfolgt. Da war eine XYL aus Massachusetts, die versuchte eine Verbindung mit einem Funkamateur in Florida herzustellen. Die Modulation war so lausig, dass sich die beiden kaum verstanden haben. Immer wieder unterbrochen durch andere Stationen, haben die beiden am Schluss aufgegeben. Interessant war, dass sich die zwei gefragt haben, über welchen Pfad sie eigentlich arbeiteten. Ihnen zuzuhören war wie im Cabaret. Ich hatte meine helle Freude daran. Allerdings fragte ich mich, was das mit einem Relais in good old Switzerland zu tun hatte.

Für den Notfunk scheinen mir diese Relais-Chaos-Netze wenig nützlich zu sein. Doch dafür treten andere in die Lücke. In unserer Region wurde zu diesem Zweck die ARRS gegründet. Die Association Romande Radio Secours. Ihr Ziel ist es, auf den Spitälern (Kliniken) der Westschweiz Relaisstationen einzurichten, die an die Notstromversorgungen angeschlossen sind. Ein erster Vertrag zur Zusammenarbeit wurde mit dem Kantonsspital in Fribourg HFR abgeschlossen und auf dem Dach des Spitals wurde eine Relaisstation installiert. Notabene ein Hochhaus, das auf einem Hügel steht.

In anderen Regionen sind ähnliche Aktivitäten im Gange. Eine interessante Entwicklung.

Das ARRS Relais (HB9ARRS) ist hier in den Westalpen sehr gut zu empfangen. Es ist sehr empfindlich und funktioniert perfekt. Im Gegensatz zum 70cm Relais auf dem Lindenhofspital in Bern. Das kommt zwar auch gut rein, ist aber eine taube Nuss.

Apropos Notfunk. Vielleicht ist euch auch schon aufgefallen: Die am weitesten verbreitete Betriebsart, FT-8, ist für den Notfunk absolut nutzlos. Das entbehrt nicht einer gewissen Ironie ;-) 

 

Jäger und Sammler

 

Bild: Pré de l'Essert in der Nähe der Kartause Valsainte

Einige Spielarten des Amateurfunks kann man als Sport bezeichnen. Geht es doch darum, sich mit anderen zu messen und seine Fähigkeiten zu beweisen. Beim Peilsport ist neben technischen und handwerklichen Fähigkeiten auch die körperliche Leistungsfähigkeit entscheidend. Bei anderen Sportarten im Amateurfunk stehen mehr die operativen Fähigkeiten beim Funkverkehr und das Durchhaltevermögen im Vordergrund. Zum Beispiel bei den Funk Wettbewerben, den sogenannten Contests.

An denen ist der Trend zur Betriebsart FT-8 nicht spurlos vorüber gegangen. So finden jetzt auch FT-8 Wettbewerbe statt, wie man hier auf der Webseite des Europäischen FT-8 Clubs nachlesen kann. Das könnte man u.U. mit den Gamer Wettbewerben vergleichen, wo die Spieler in grossen Hallen vor ihren Computern sitzen und alle gegeneinander in einer virtuellen Realität kämpfen. Doch so einfach ist das nicht. FT-8 ist zwar in einem gewissen Sinne auch eine Art Computerspiel, doch ohne technische und operative Fähigkeiten kommt man dabei nicht aus. Zudem sitzen die meisten dabei in ihrem stillen Kämmerlein, müssen eine eigene Antenne benutzen und schießen nicht aufeinander.

Im Gegensatz zu den klassischen Contests verdrängen die Teilnehmer nicht die anderen Bandbenutzer in die WARC-Reservate, was ein gewaltiger Vorteil ist. Ob es dabei gesitteter zugeht, kann ich nicht beurteilen, da ich kein FT-8 bzw. FT-4 mache. Wie auch immer: sie sind mir sympathisch, die FT8-er. Sie versauen nicht das ganze Band mit ihrem Gebrüll aus Kilowatt-Nachbrennern. 

Ein weitere beliebter Sport im Amateurfunk ist das Sammeln von Diplomen und Auszeichnungen. Das ist am ehesten vergleichbar mit dem aus der Mode gekommenen Sammeln von Briefmarken. Das Angebot ist riesig und ist man mal angefixt, wird man rasch süchtig, wie ich aus eigener Erfahrung weiss. 

Jagen und Sammeln, die seit Urzeiten von Menschen ausgeübten Tätigkeiten spiegeln sich also auch im Amateurfunk.

        

Kein Geld für eine Referenz?

Wie kommt es, dass viele OM einen teuren aber nicht sehr frequenzstabilen Icom IC-9700 ihr Eigen nennen, aber kein Geld mehr übrig haben, um einen Referenzoszillator zu kaufen?

Nach der Theorie von Ockhams Rasiermesser müsste es daran liegen, dass sie nach dem Kauf eines teuren Transceivers kein Geld mehr übrig haben.

Vielleicht ist es aber nur eine Frage der Prioritäten. Ein GPS gesteuerter 10 MHz Oszillator ist nicht sexy. Fürs gleiche Geld bekommt man ein neues Handy, mit dem man rumspielen kann.

Wie dem auch sei.

Wenn man nicht nur sein Funkgerät gerne exakt auf der angezeigten Frequenz haben möchte, sondern auch ein paar Messgeräte benutzt, kommt man nicht um einen Referenzoszillator herum. Sonst ist alles Messen, Reparieren und Justieren für die Katz. Ein Messender oder ein Frequenzzähler die nicht stimmen sind ein Witz. 

Das bedingt jedoch, dass diese Geräte einen Eingang für eine Referenzfrequenz haben, oder sogar selbst einen TCXO oder OCXO eingebaut haben. Wenn nicht, sollte man mindestens eine Möglichkeit haben, sie regelmässig zu eichen. 

In den meisten Fällen wird eine Frequenz von 10 MHz mit einigen wenigen Milliwatt Leistung benötigt. Hier eine Auswahl von Möglichkeiten, die dem Selbstbauer und Funkamateur zur Verfügung stehen:

OCXO (Oven controlled Crystal Oscillator): Ein Quarzoszillator mit einer Heizung, welche die Temperatur und somit die Frequenz konstant hält. Auf dem Gebrauchtmarkt (z.B. Ebay) sind gute Gebrauchte ab 30$ zu bekommen. Ich habe mit dem Doppelofen-Typ (Ofen im Ofen) der Schweizer Firma Oscilloquartz gute Erfahrungen gemacht. OCXO werden in teuren Messgeräten (Zähler/Generatoren) und in den "Flaggschiffen" der Transceiver eingesetzt. Nachteil: sie brauchen etwas Aufheizzeit. 

 TCXO (Temperature controlled Crystal Oscillator): Ein Quarzoszillator, der sein Temperaturverhalten selbst ausgleichen kann ("intelligenter" Oszillator). Die günstigste und kleinste, aber auch am wenigsten stabile Lösung. Neu bereits ab 10$ erhältlich. Wird oft als Option für Funkgeräte angeboten. 

RUBIDIUM Normal, auch Atomuhr genannt: Aus der Zustandsänderung des Rubidiumatoms wird eine Referenzfrequenz abgeleitet. Neu sehr teuer aber als Gebrauchte ab 200$ bis 300$ erhältlich. Noch stabiler als ein OCXO. Nachteil: Begrenzte Lebenszeit, da das verwendete Rubidiumgas verbraucht wird. Ein Unsicherheitsfaktor beim Kauf von Gebrauchten.  

GPSDO (GPS disciplined Oscillator): Ein GPS-Empfänger, der eine genaue Frequenz aus den Signalen der GPS-Satelliten ableitet, die alle selbst über Atomuhren verfügen. Heutzutage die beste Lösung. Ebenso genau wie ein eigenes Rubidium Normal aber günstiger. Nachteil: die meistens mitgelieferte GPS-Antenne muss Verbindung zu den Satelliten haben. Klappt bei mir problemlos durch das Holzdach, könnte aber bei Betondecken schwierig werden.

 Hier auf dem "Dach" meines IC-9700: links die Antenne, rechts davon ein GPSDO von Leo Bodnar und ganz rechts ein Verteiler für Zähler und Signalgenerator. Ein einfacher Wilkinson-Teiler mit Widerständen (Der Bodnar hat nur zwei Ausgänge):