GM47: Einfacher QRP-CW-Transceiver für das 30 m Band

Dieser einfache QRP Transceiver für das 30 m Band ist nicht aufgrund eines detaillierten Anforderungsprofils entstanden, sondern dadurch, dass in der Bastelkiste noch einige Breitband-Verstärker vom Typ NE592 schlummerten und auf irgendeine Anwendung warteten. Nach dem Aufbau einiger Testschaltungen war die Anwendung schnell gefunden. Die IC's sollten Bestandteile eines Superhet-Transceivers werden; denn da gibt es an mehreren Stellen etwas zu verstärken. Angefangen von der ZF über die NF bis hin zur HF für die Ansteuerung der Senderendstufe.

Abb.1: Transceiver Schaltbild

VXO

Die hohe Quarzfrequenz von 14,318 MHz ermöglicht ohne besondere Tricks einen Ziehbereich von 20 kHz. Der mit der Spule L2 eingestellte Empfangsbereich reicht von 10100 kHz bis 10120 kHz. An dieser Stelle ist - wie bei einem VXO üblich - etwas Probieren mit der Windungszahl der Spule angesagt. Die Auskopplung des Oszillatorsignals für den Sender erfolgt über eine Hilfswicklung auf L2, so dass der Sendemischer symmetrisch angesteuert werden kann. Eine zuerst ausgeführte kapazitive Ankopplung, über beispielsweise 10 pF an Pin 7 von IC1, zeigte sich als zu empfindlich gegenüber der eigenen HF.

Abb.2: Detailansicht der Spule L2

Rx-Mischer und ZF-Verstärker

Nach dem ersten Mischer folgt eine mit dem NE592 aufgebaute ZF-Stufe. Aufeinander abgestimmte Gleichspannungspegel an den Mischerausgängen und Differenzeingängen des Breitband-Verstärkers ermöglichen eine bauteilsparende, galvanische Kopplung. Mit nur einem einzigen 4,194 MHz Quarz als Element Z erhält man einen ausreichend schmalen Bandpass für die Selektion der Zwischenfrequenz

Produktdetektor und NF-Verstärker

Der zweite Mischer arbeitet als Produktdektor und der nachfolgende NE592 als selektiver Audio-Verstärker. Der Mischer steuert die Differenzeingänge des NE592 - nach der Unterdrückung der HF-Anteile durch die beiden Kondensatoren C10/C11 - mit dem verbleibenden Nf-Signal an. Bei der gemessenen Resonanzfrequenz von 660 Hz, des mit DR1 und C12 aufgebauten Serienschwingkreises, hat die NF-Stufe eine Verstärkung von 42 dB. Die Lautstärkeeinstellung erfolgt mit dem HF-Abschwächer P1 am Antenneneingang.
Aufgrund des relativ hohen Ausgangswiderstandes des NE592 sind unbedingt Kopfhörer mit Ri > 1 kOhm zu verwenden. Zur Ansteuerung eines Kopfhörers oder 8 Ohm Lautsprechers ist eine LM 386 eigentlich das bevorzugte Bauteil; aber ich wollte einfach mal etwas anderes ausprobieren.

Tx-Mischer, Treiber und Endstufe

Auch hier versieht ein NE592 seinen Dienste. Aufgrund seiner relativ hochohmigen Eingänge kann er direkt an den Parallelschwingkreises L4/C19 angeschlossen werden. Die 8 mW Ausgangsleistung des IC's reichen gerade zur Ansteuerung einer kleinen Gegentaktendstufe aus. Das PNP Transistorpaar 2N3906 erzeugt zusammen mit dem abgestimmten Ausgangskreis einen optisch sauberen Sinus. Eine Messung des Oberwellenspektrums ergab eine Dämpfung von –70 dB (2f) und –37 dB (3f) gegenüber der Grundschwingung. Die maximale Sendeleistung beträgt bei Ub=13,8 V ungefähr 1,5 Watt.

Abb. 3: Oberwellenspektrum

Rx/Tx-Umschaltung

Im Sendebetrieb wird die ZF-Stufe über die beiden Schottkydioden D1 und D2 sofort stumm geschaltet. Über Pin 2 den Emitter des Eingangstransistoren im NE592 nach Masse zu ziehen, ist nicht die feine englische Art, aber wirksam. Die durch das Anschwingen des Quarzoszillators Q4 verzögerte Erzeugung des Sendesignals reduziert die Intensität des Einschaltklicks in der NF. Der Empfänger ist beim Senden nahezu taub und im Hintergrund ist als Mithörton nur noch das eigene Signal hörbar.
Beim Übergang auf Empfang wird der Sender durch Öffnen der Masseverbindung zum Mischer und Treiber sofort abgeschaltet. Die ZF-Stufe nimmt ihre Funktion, bedingt durch die Ladezeit von C15, mit einer Verzögerung von t2 wieder auf. Diese Verzögerung reduziert den Ausschaltklick auf ein erträgliches Mass, da beim Loslassen der Taste der Empfangszweig noch gesperrt ist.
Die Steuerung ist für den Betrieb mit einer Handtaste, d.h. für eine mittlere Tastgeschwindigkeit und einem kleinen EIN-Widerstand ausgelegt. Beim Anschluss einer ELBUG bringt eine 0,47 uF Kondensator zwischen Pin 1 von IC6 und der Kathode von D3 eine merkliche Verbesserung des Einschaltverhaltens.

Abb.4: Rx/Tx-Steuerung

Spannungsversorgung

Der Transceiver arbeitet in einem Spannungsbereich von 8...15 V. Die Breitband -Verstärker werden direkt mit Ub versorgt; die Mischer erhalten über IC 5 eine Konstantspannung von 6 V. Die Diode D3 sorgt dafür, dass beim Empfang die Spannung an Pin 3 von IC7 bis auf +Ub ansteigen kann. IC7 ist damit spannungslos und verursacht kein zusätzliches Rauschen. Der Transceiver hat beim Empfang eine Stromaufnahme von 40 mA und beim Senden maximal 180 mA.
Die Stromaufnahme des Gerätes lässt sich beim Empfang auf 20 mA und beim Senden auf 160 mA reduzieren, wenn man in der NF-Stufe anstelle eines NE592 einen Doppel-OP vom Typ TL072/082 und zur Spannungsstabilisierung einen 6-V-Regler mit geringerem Querstrom einsetzt (siehe NF-Verstärker)

Aufbau und Abgleich

Der Aufbau des Musters erfolgte auf zwei kleinen Streifenleiter-Platinen mit den Abmessungen 5 cm x 10 cm. Die Platzierung der Bauteile auf den Platinen ist annähernd identisch zu der im Schaltplan. Daher ist eine eine Layouterstellung - z.B. mit Eagle-light oder einem Grafikeditor - relativ einfach.

Abb.5: Aufbau der Muster

Zwischenzeitlich ist das auch das etwas professionellere Layout fertig. Nachstehend die Bestückungsseite und die Lötseite. Die Platinen sind nicht auf minimalen Platzbedarf getrimmt. Im Vordergrund stand eine einfache, unkomplizierte Anordnung mit genügend Abstand zwischen den Bauteilen.

Abb. 6: Rx/Tx Platinenlayout und Bestückung

Empfänger
Sender

Für den Abgleich des Transceivers reichen die vorhandene KW-Station und ein Oszilloskop aus. Zuerst zieht man die VXO-Frequenz mit L2 auf 14294 kHz (C3 max.) und 14314 (C3 min.). Nun den Eingangskreis mit C2 auf 10110 kHz abstimmen; d.h. maximale Lautstärke einer der dort zu hörenden Stationen. C9 bestimmt den BFO-Frequenzversatz und damit die Tonhöhe des NF-Signals. Das Ausgangssignal des NF-Verstärker ist am Größten, wenn der Frequenzversatz des BFO mit der Resonanzfrequenz von C12 / DR1 übereinstimmt.
Die beiden Trimmerkondensatoren im Senderteil sind in der Reihenfolge C19 und dann C20 auf bestem Sinus und maximale Ausgangsleistung einzustellen. Bei Ub=13,8 V sollen ca. 25 Vss an einem 50 Ohm Widerstand zu messen sein. Anschließend den Wert bei angepasster Antenne kontrollieren. Allerdings sieht das Sendesignal dann, bedingt durch die über die Antenne hinzukommenden Empfangssignale, etwas verrauscht aus.

Stückliste

Die elektrischen und mechanischen Bauteile kann man für weniger als 70 DM bekommen. Etwas Probleme kann es ggf. mit dem Rundfunk-Drehkondenstor und dem hochohmigen Kopfhörer geben, aber da hilft vielleicht ein Blick in die Bastelkiste eines befreundeten OMs, ein AFU-Flohmarkbesuch oder das Ausschlachten eines alten Radios.

Betriebserfahrungen

Durch die hier, im Gegensatz zu anderen einfachen QRP-Tranceivern, vorhandene ZF-Verstärkung konnte vor dem Rx-Mischer ein sehr schwach angekoppelter Schwingkreises hoher Güte angeordnet werden. Die Vorselektion, der s