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Sonntag, 21. Juni 2020

10 MHz Referenz Eingang des Icom IC-9700



Wieviel HF-Leistung verträgt der REF-Eingang des IC-9700? Wo liegt die untere Grenze für eine sichere Funktionsweise, und muss das 10 MHz-Signal ein Sinus oder ein Rechteck sein? Fragen, zu denen geneigte OM in Foren gerne ihren Senf dazu geben. Hier mein eigener Senf:

Schaut man in der Bedienungsanleitung nach, so gibt Icom einen Wert von ca. -10 dBm an. Das sind 0.1 mW, bzw. 100 uW. Sapperlot, das ist verdammt wenig, finde ich.
GPDSO (GPS kontrollierte Oszillatoren) und OCXO (Quarzofen) liefern in der Regel wesentlich mehr. Mein GPSDO hat zum Beispiel 13 dBm, also 20 mW. Kann man mit dieser Leistung dem IC-9700 Schaden zufügen?

Betrachten wir den REF-Eingang des 9700er etwas genauer. Im Blockschatbild des Service Manual wird er so dargestellt:


Auf den Eingang folgt ein Dämpfungsglied (-6 dB). Darauf folgt ein Limiter (Clipper) mit zwei antiparallel geschalteten Dioden. Was dort rauskommt wird wieder verstärkt und passiert einen zweiten Limiter und anschließend einen Buffer, bevor es in die eigentliche Oszillatorschaltung gelangt.

Die ersten drei Stufen sehen im Detail so aus:


Was haben sich die Ingenieure überlegt, die diese Schaltung gebaut haben?
Wieso begrenzen, wieder verstärken und wieder begrenzen?
Nun, ich denke, sie sind vom DAU ausgegangen, wie jeder vernünftige Ingenieur - vom Dümmsten Anzunehmenden User. So wie ich zum Beispiel. Der hängt einfach seinen Quarzofen oder sein GPDSO an den REF-Eingang, ohne groß nachzudenken. Das ist genau das, was ich getan habe.

Darum haben sie ein Dämpfungsglied von -6 dB eingebaut. Das reduziert mal das Gröbste, bzw. die Leistung des 10 MHz-Signals um das Vierfache. Die SMD-Widerstände sind zwar winzig klein, aber sie vertragen auch noch 20 dBm (100 mW), wenn es sein muss. Und im Notfall brennen sie einfach ab - das kann man wieder reparieren. 

Die nachfolgenden Dioden begrenzen das Signal auf maximal 1 Vpp und machen bei großen Pegeln einfach aus dem Sinus ein gruseliges Rechteck-Signal. Die Dioden 1SS390 sind robuste Kerle und schützen den nachfolgenden Verstärker vor tödlichen Signalpegeln. 
Wenn z.B. von 13 dBm am REF-Eingang nach dem Dämpfungsglied noch 7 dBm bei ihnen ankommen, lachen die sich bloß kaputt. Ich wage zu behaupten: auch bei 20 dBm (100 mW) am REF-Eingang lachen die noch.

Nach dem Begrenzer mit den beiden Dioden folgt wieder ein Verstärker. Logisch: Die Ingenieure wissen ja nicht genau, mit welchem Signal der DAU hantiert. Wird es schon von den Dioden begrenzt oder liegt es noch unter dem Begrenzer-Pegel?
Anschließend kommt der Witz der ganzen Schaltung: nach einer kräftigen Verstärkung in einer Basisschaltung wird das Signal nochmals begrenzt. Wenn das bisher noch nicht geschehen ist: spätestens hier entsteht eine Art Rechteck-Signal. Damit ist auch die Frage geklärt, ob der REF-Eingang ein Sinus- oder Rechteck-Signal benötigt: es ist schlichtweg wurscht.

Bei meinen 13 dBm aus dem Leo Bodnar GPSDO fühlt sich der IC-9700 gerade richtig wohl. Kein Problem. Doch kann man dem IC-9700 auch zuwenig Signal zumuten und was passiert dann?

Die Frage ist berechtigt, denn nach dem DAU wie mir, gibt es noch den übergscheiten User (ÜGU). Der liest das Handbuch genau und dort wird ihm gesagt, dass man -10 dB auf den Referenzeingang geben soll. Dann misst der Übergescheite natürlich auf die zweite Kommastelle genau und greift dann zu einem Dämpfungsglied. Diese User können nicht nur exakt messen, die haben auch eine Schublade mit Dämpfungsgliedern und anderem Unsinn. 
Vielleicht sind sie sogar besonders vorsichtig und legen sicherheitshalber noch ein paar dB dazu. Irgendwann wird das Referenzsignal nicht mehr genügen, um seine Funktion zu gewährleisten.
Bei welchem Pegel das sein wird, kann ich euch leider nicht sagen. Denn ich sehe als DAU keinen Sinn darin, das zu ergründen.

Oberstes Bild: Kamille im Gerstenfeld

Samstag, 2. Mai 2020

IC-9700 mit GPDSO von Leo Bodnar



Der erste IC-9700 auf meinem Stationstisch war ein Wandervogel. Die Frequenzstabilität war ungenügend für gewisse WSJT-X Betriebsarten. Darüber habe ich hier berichtet und die Drift beim Senden dokumentiert. Auch in diesem zweiten Blogeintrag habe ich darüber berichtet und geschrieben, der IC-9700 drifte wie ein altes Röhrenradio. Die Enttäuschung war groß und ich habe das Teil wieder verkauft.
ICOM hat aufgrund der vielen Reklamationen aus der Amateurfunk-Community nachgebessert. Zwar gelang es den Ingenieuren nicht, den internen Referenzoszillator (49.125 MHz) mit der externen 10 MHz direkt zu steuern. Doch eine automatische Korrektur in kurzen Abständen (<1s) der internen 49.125 MHz mithilfe des externen 10 MHz Signals brachte eine wesentliche Verbesserung.
Ein Update, das per Software erfolgte.

Das war der Moment, als ich den Verkauf bereute und wieder einen IC-9700 bestellte. Der Lieferant wunderte sich. Die Kollegen grinsten.

Seither bin ich zufrieden mit dem Gerät. Es ist ein tolles Stück High-Tech und die Spektrum/Wasserfall-Anzeige ist von unschätzbarem Wert.

Trotzdem blieb ein kleines Unbehagen, denn ich bin ein Frequenz-Fetischist und der Umstand, dass der interne Oszi nicht direkt an die externe 10 MHz Quelle angebunden ist, störte meine Fetischisten-Seele.

Doch dann stieß ich auf das Injection Board von Leo Bodnard. Dieses Teil kann ohne Löten, Bohren oder andere Eingriffe ganz einfach im Transceiver montiert werden. Eine Spule des Boards taucht dabei in die Schaltung des 49.125 MHz Oszillators ein und ein extern eingespeistes 49.125 MHz Signal kann dann bei genügend Leistung den internen Oszillator übersteuern (induktive Kopplung). Eine Lösung mit der Brechstange also. Leo Bodnar bietet nicht nur dieses Board an, sondern auch einen GPDSO, der auf 49.125 programmiert werden kann.




Schon nach kurzer Zeit lieferte mir Fedex das Einbauboard und den GPSDO ins Haus.
Die Installation und das Programmieren des GPDSO war problemlos und ich war erfreute über die kurze Zeit (ca 20s), die das GPDSO brauchte, sich auf die GPS-Satelliten einzustellen. Auch der Transceiver reagierte auf die externe Versorgung mit 49.125 MHz in Sekundenschnelle.

Alles schien in bester Ordnung und ich machte mich daran, den Erfolg der Neuinstallation zu messen. Das HF-Signal lieferte wie immer mein treuer HP-Generator und die Frequenzdrift konnte ich beim Senden mit einem 5386A Counter messen, ebenfalls von HP. Beide Geräte natürlich an ein Rubidium-Normal auf 10 MHz angebunden. Bei Empfang überwachte ich das NF-Signal mit einem Wasserfall-Programm auf dem PC mit 1Hz Auflösung. Also einem NF Spektrumanalyzer.

Da die Frequenzdrift hauptsächlich beim Senden auftrat - durch die erzeugte Wärme der Endstufen und den Luftstrom des Ventilators - Sendete ich jeweils mit voller Leistung in CW während 20 Sekunden und beobachtete dabei die Sendefrequenz auf dem Zähler. Anschließend verifizierte ich die Empfangsfrequenz auf dem NF-Analyzer des Computers.

Und nun zur Erfolgskontrolle:

144 MHz    Abweichung nach 20s senden: -4 Hz
432 MHz               dto                                  -12 Hz
1296 MHz             dto                                  -18 Hz

Das ist kein berauschendes Resultat. Daher wurde die Installation und der Abgleich nochmals überprüft. Doch beim Einschalten des externen 49.125 MHz Signal war klar zu sehen, wie die Empfangsfrequenz genau auf die Sollfrequenz gezogen wurde. Bei Empfang funktionierte die Installation also perfekt.

Hier noch zum Vergleich die Abweichung nach 20 Sekunden Senden mit 10 MHz externer Referenz ohne installiertes Bodnar Board:

144 MHz: +1 Hz
432 MHz:  -2 Hz, dann Anstieg auf +4 Hz und danach langsamer Abstieg wieder auf die Sollfrequenz
1296 MHz: -2 Hz

Fazit: In meinem IC-9700 bringt die Installation des Boards und die Einspeisung eines externen 49.125 MHz Signals keine Verbesserung sondern eine Verschlechterung gegenüber einer Einspeisung eines externen 10 MHz Signals.

Disclaimer: Gut möglich, dass mir bei der Installation und/oder Messung ein Fehler unterlaufen ist. Mein Bericht ist deshalb mit Vorsicht zu betrachten.

73 de Anton HB9ASB

PS. Achtung beim Aufschrauben des IC-9700. Die Schrauben sind extrem stark angezogen und sind nicht Philips Kreuzschlitz, sondern JIS #2. Ein JIS Schraubenzieher ist sehr zu empfehlen und kann zum Beispiel bei Amazon bestellt werden. Viele JIS Schrauben sind daran zu erkennen, dass sie einen kleinen eingedrückten Punkt neben dem Kreuzschlitz haben.