Niemand baut einen 2m Steampunk Transverter

Heute ist wieder einmal der Armin am Zug. Diesmal mit einem technischen Thema direkt aus der Anstalt.
Und zwar zum Thema Transverter. Doch bevor ich ihn darüber schreiben lasse, ein paar einleitende Worte:
Ein Transverter ist eine Krücke für ein Funkgerät. Damit kann ein minderbemittelter Transceiver in Aetherregionen vorstoßen, die seine Entwickler nicht vorgesehen haben. So kann zum Beispiel ein ordinärer KW-Transceiver im 2m Band senden und empfangen.
Wer braucht sowas? Niemand, denn dafür gibt es spezielle 2m Transceiver wie wir alle wissen. Die können das von zu Hause aus. Das ist Fakt und nicht Fake.
Wer trotzdem darauf beharrt, aus obskuren Gründen einen Transverter einzusetzen, der kauft sich einen. Die gibt es auf Ebay für lau und anderswo für den Preis eines IC-7300. Aber selber machen? Sowas kann einem nur in der Anstalt einfallen, oder nachdem man zuviel Tastenöl reingeschüttet und die Taste knallvoll ist.
Wie dem auch sei: Armin hat es getan, und nach den Gründen für den Selbstbau gefragt, sagte er:
"Erstens weil es Spaß macht und zweitens weil ich ein paar Bauteile im Keller der Anstalt gefunden habe."
Was ist denn das für ein komisches Argument? Nur weil ich eine Schraube übrig habe, bau ich mir doch keinen Kran. Aber lassen wir Armin selbst zu Wort kommen:

Liebe Leserinnen und Leser
Heute möchte ich euch meinen neuen 2m Transverter vorstellen, der das 28 MHz Band auf 144 MHz umsetzt. Bevor ich in die Details gehe, seine Highlights:

- Er ist auf den IC-7300 zugeschnitten, der in meinem Fall ca. 700mW als Minimalleistung im 10m Band liefert (Leistungsregler auf Null). Die Verwendung der Spektrums- und Wasserfallanzeige des IC-7300 ist übrigens ein tolles Feature für das 2m Band, auf das ich nicht mehr verzichten möchte.

- Der Transverter  liefert 80 - 90W in SSB und CW und besitzt eine ausgezeichnete Empfindlichkeit. Die Rauschzahl ist besser als 1dB und der Empfangsteil besitzt einen hohen IP3.
Apropos Rauschzahl: für terrestischen Betrieb ergeben Rauschzahlen unter ein dB wenig Sinn, da das Rauschen der Erde schon höher ist.

- Die Schaltung kommt mit wenigen Bauteilen aus: 3 MMIC, einem Verstärker Modul und zwei Diodenringmischern, alle in 50 Ohm Technik, sowie einem fertigen, hochpräzisen TCXO-Baustein. Diskrete Transistoren werden keine verwendet. Die Schaltung ist daher sehr stabil und der Aufbau relativ unkritisch.

- Die Bandpassfilter sind alle einheitlich mit Ringkernspulen und Trimmkondensatoren ausgeführt, es werden keine Spulen in Abschirmbechern benötigt.

- Alles ist Steampunk mäßig aufgebaut, wie wir gleich sehen werden, und es braucht keine Leiterplatte, die man nirgends bekommen kann oder gar selber herstellen müsste. Die Mischer und das Mini-Relais werden in "Tote-Käfer" Technik montiert und eingelötet. Als Lötstützpunkte werden Platinenstücke augeklebt (Bitte Kapazität einberechnen).

- Alle Nebenwellen sind mindestens -60dB gedämpft.

- Der Sender ist recht sauber. Als Intermodulationswerte wurden -26/-41/-56dB ermittelt (3. 5. 7. Ordnung)

Im nächsten Bild ist der Transverter ohne Endstufe zu sehen. Er wurde direkt in ein TEKO-Gehäuse eingelötet:

In der rechten Kammer befindet sich der Empfangsverstärker, bestückt mit einem MMIC PGA-103+.
Die Selektion geschieht durch einen Einzelkreis hoher Güte (versilberte Spule und Airtronic Lufttrimmer). Nach dem MMIC folgt ein zweikreisiges Bandpassfilter. Die Spannungsversorgung besorgt ein separater 5V-Regler, der als schwarzes Klötzchen zu erkennen ist.

In der Kammer links davon befinden sich die Diodenringmischer SBL-1 - für Senden und Empfang separat. Als Selbstbauer muss man ja nicht so auf den Preis schauen :-)
Die Umschaltung der 28MHz ZF vom IC-7300 erfolgt über ein Miniaturrelais. Dieses kann direkt vom IC-7300 angesteuert werden. Eine Schutzschaltung aus einem Widerstand und zwei antiparallel geschalteten Dioden schützt den Empfangsmischer für den Fall, dass die Umschaltung mal nicht klappen sollte. Ein 32 dB Abschwächer bringt das 28 MHz Signal auf einen für den Sendemischer zuträglichen Pegel. Der 116 MHz TCXO-Bausstein befindet sich zwischen den Mischern und besitzt ein Tiefpassfilter 5. Ordnung mit Ringkernspulen. Auf einen Wilkinson-Teiler wurde verzichtet. Die entstehende Fehlanpassung und Kopplung scheint mir verkraftbar und eine zusätzliche Verstärkerstufe für den TCXO kann man sich sparen.

In der nächsten Kammer werkelt ein PGA-103+ als Sendeverstärker, flankiert von zwei Bandpassfiltern analog dem im Empfangsverstärker. Die Ein- und Auskopplung dieser Filter geschieht induktiv und die Kopplung der Einzelkreise wird mit einem Gimmick auf "kritisch" eingestellt. Dieser Sendeverstärker wird, wie auch sein Kollege in der Kammer links außen, mit einem separaten 5V-Regler alimentiert. Um Strom zu sparen und die Erwärmung des Transverters zu begrenzen, wird die Spannungsversorgung des Sendezugs mit dem zweiten Umschaltkontakt des Relais nur bei Senden zugeschaltet. Denn die PGA-103 sind durstige Kerle und verputzen je 100mA.

Der zweite Sendeverstärker in der Kammer links außen hat nur ein Bandpassfilter am Eingang. Am Ausgang sitzt ein Tiefpassfilter 7.Ordnung. Er liefert 17dBm (50mW), gerade richtig für das Endstufenmodul, das in den nächsten Bildern zu sehen ist:

Das Modul ist ein RA80H1415M1, das speziell auf das 2m Amateurfunkband ausgelegt ist. Es liefert mit 50mW Input gut 90 W. Gemessen habe ich bei meinem sogar 100W bei einem Wirkungsgrad von fast 60%.
Den Bias-Strom habe ich auf 6A eingestellt, was bei SSB eine ausreichend gute Linearität ergibt.
Die Platine für derartige Sendemodule kann für wenig Geld auf Ebay erstanden werden.
Als Kühlkörper dient ein Alukühler mit eingelassener Kupferplatte und Heatpipes. wie er in Server-CPUs zum Einsatz kommt. Ohne Lüfter geht es natürlich nicht; die Luft darf nicht zwischen den Lamellen stecken bleiben. Im Einsatz ist ein extrem leiser Shadow Wings von be quiet! mit 2000 U/min. Für FM müsste wohl ein stärkeres Teil vorgesehen werden, für FT-8 dürfte es aber reichen.

Da die Dämpfung der ersten Oberwelle bei 288 MHz bei diesem Modul nur -40dB beträgt, wurde ihm ein "sanftes" Tiefpassfilter 5. Ordnung verpasst. Dessen Dämpfung ist vernachlässigbar gering und die Rückflussdämpfung ist besser als -20dB (SWR besser als 1:1.2):

Die Luftdrehkos habe ich in Ermangelung passender Glimmer oder Keramikkondensatoren eingesetzt - ein Glücksfall, erlaubten diese doch das Feintuning dieses Filters. Die Abschirmung mit einem Stück Leiterplatte ist übrigens nicht notwendig. Man beachte den gegenteiligen Wicklungssinn der beiden Spulen aus 2mm versilbertem Kupferdraht :-)

That's all folks. Wenn mich der Betreiber dieses Blogs nochmals ran lässt, werde ich noch das Schema nachliefern.

Euer Armin