Automatischer Antennenschalter, Teil 5

Es ist einige Zeit vergangen seit Teil 4 ..., aber nun folgend die noch fehlenden Infos.

Anwendung der SD-Karte

Auf der SD-Karte befinden sich Dateien 

- mit Angaben welche Antenne über welchen Schalter gewählt werden kann,

- zur Konfiguration des Display-Textes, 

- welche Antennen für welches Band genutzt werden kann,

- welche Antenne primär nach Umschalten des Bandes genutzt werden soll

- welche sekundären Antennen für ein Band verfügbar sind.

 

Dies alles erfolgt mit den folgenden drei Dateien:

ANTENNEN.TXT

Inhalt (Beispiel): Dipol 80,Dipol 30,Dipol 17,********,GAP C DX 

Die Datei enthält durch Komma getrennt Text, der bei Auswahl von 1 bis 5 im Display erscheinen soll und die damit verbundene Antenne beschreibt. Der Text kann maximal 11-stellig sein, inkl. Leerzeichen.

Erläuterung des Beispiels: Die Dipol-Bezeichnungen sprechen für sich. An Stelle (Relais, Schalter) 4 ist keine Antenne angeschaltet. An Stelle 5 ist eine GAP Challenger DX angeschaltet. 

 

BANDANT.TXT

Inhalt (Beispiel):  0,1,5,5,2,5,3,5,5,5,5

Die Datei enthält durch Komma getrennt die Schalternummer, der die angeschalteten Antennen 1 bis 5 den Bändern primär zugeordnet sind. Die Reihenfolge ergibt sich aus den Bändern 160m, 80m, 60m, 40m, 30m, 20m, 17m, 15m, 12m, 10m, 6m.

Erläuterung des Beispiels: Das 160m-Band wird durch keine der angeschalteten Antennen bedient, daher die "0". Das 80m-Band wird primär durch den 80m-Dipol (1) gespeist, das 30m-Band durch den 30m-Dipol (2) und das 17m-Band durch den 17m-Dipol (3). Alle anderen Bänder sind primär über GAP Chalanger DX (5) erreichbar.

 

ANTLED.TXT

Inhalt (Beispiel):   00000,10002,00001,00102,12000,00201,20102,02001,02001,02001,02201

Die Datei enthält durch Komma getrennt 5-stellige Zifferkombinationen, die pro Band die primäre und sekundäre Nutzbarkeit der Antennen 1 bis 5 beschreiben. Die Reihenfolge ergibt sich aus den Bändern 160m, 80m, 60m, 40m, 30m, 20m, 17m, 15m, 12m, 10m, 6m. 

Die Ziffern bedeuten:

0 = Antenne nicht verwendbar

1 = primäre Antenne (LED orange)

2 = sekundäre Antenne (LED grün)

Erläuterung des Beispiels: Für das 80m-Band steht dort 10002, d.h. es kommt primär der 80m-Dipol und sektundär die GAP in Frage. Beim 17m-Band steht 20102, d.h. primär wird der 17m-Dipol ausgewählt, sekundär kommen auch der 80m-Dipol und die GAP in Frage.

 

Wie in Teil 4 beschrieben, kann durch einlegen der SD-Karte in den [SD]-Modus gewechselt werden, um mit Druck auf die F-Taste die auf der SD-Karte hinterlegte Konfiguration zu übernehmen. Die bisher im Gerät gespeicherte Konfiguration wird dabei ersetzt. 

 

 

 

Xiegu G90 Mod

Bei den meisten handelsüblichen Amateurfunk-Transceivern kann nur in den für den Amateurfunk zugelassenen Frequenzbereichen gesendet werden, wärend der Empfangsbereicht üblicherweise durchgehend ist. Eine Erweiterung dieser Sendefrequenzbereiche ist selten sinnvoll, da damit auch passive Sicherheit beim Einhalten der Frequenzbereiche abgebaut wird.
Es gibt Zeitgenossen, die möchten Amateurfunk-Transceiver z.B. für den CB-Funk nutzen. Das ist durch das Entfernen dieser Schranken machbar. Das Nutzen der Geräte für CB-Funk ist trotzdem illegal, da sie dafür keine Zulassung bzw. Konformitätserklärung haben.

Beim Xiegu G90 fand ich die Erweiterung nun notwendig, um mit dem 2 m-Transverter im kompletten 2 m Band senden zu können. Das 10 m Band umfasst den Frequenzbereich 28,0 MHz ... 29,7 MHz.
D.h. bei Verbleib in diesem Bereich ist der Sendebereich via Transverter auf 144,0 MHz ... 145,7 MHz beschränkt, während das 2 m Band bis 146,0 MHz reicht.

 

Als Werkzeug wird nur ein 2 mm Innensseckskantschlüssel und ein Lötkolben mit einer kleinen Meißelspitze zum SMD-Löten benötigt. Eine Pinzette und eine ruhige Hand sind auch von Vorteil.

 

Gehäuse öffnen:

Zuerst habe ich mit dem Innensseckskantschlüssel die Griffe entfernt und anschließend das Bedienteil nach vorne abgezogen.

Anschließend wurden die 6 Schrauben der oberen Abdeckung entfernt.

Die Abdeckung vorsichtig aufgeklappt, da der Lautsprecher mit Leitungen zur Hauptplatine verbunden ist. Den Steckverbinder dann vorsichtig seitlich rausgehebelt ...

... und das Oberteil nach hinten geklappt.

Zur Erweiterung war lediglich eine SMD-Diode zu entfernen. Im Netz gibt es einige Quellen, die die Lage des Bauteils beschreiben. 

Der Hersteller hat die Diode dankeswerter Weise bereits mit einem Pfeil auf der Platine markiert:

Es ist etwas fummelig mit der Pinzette das Bauteil zu greifen und mit dem Lötkolben die Lötstellen zu erhitzen, aber die Diode lässt sich ohne weiteres entfernen.
Man sollte darauf achten, dass die ausgelötete Diode nicht ins Gehäuse fällt.

Nach der Operation wurde der Lautsprecher wieder mit der Hauptplatine verbunden, und alle Gehäuseteile verschraubt. Kurzer Test mit einer Dummy-Load bestätigt, dass auch oberhalb von 29,7 MHz nun gesendet werden kann.

2m Transverter Bausatz von transverter-store.com

Unlängst überkam mich der Wunsch, im 2 m-Band andere Betriebsarten zu nutzen, als die bei mobilen Funkgeräten übliche Frequenzmodulation. Da ich mir kein teueres All-Mode Gerät für VHF zulegen wollte, zog ich einen Transverter in betracht.

Transverter Theorie:

Ein Transverter setzt einen Frequenzbereich in einen höheren oder tieferen Frequenzbereich um, sende- und empfangsseitig. Dies geschieht durch Frequenzmischung. Wenn man z.B. 28 MHz zu 144 MHz umsetzen möchte, werden dem Mischer die 28 MHz des Senders und zusätzlich 116 MHz aus einem Oszillator zugeführt. Durch das Mischen entstehen die Summe und die Differenz der beiden Frequenzen als Ausgangssignal. Hier also 144 MHz und 88 MHz. 

Damit die unerwünschten Frequenzen - hier 88 MHz nicht zur Antenne gelangen, wird dem Mischer ein Bandpass nachgeschaltet, der nur die gewünschten Frequenzen durchlässt.

Der Empfang funktioniert nach dem gleichen Prinzip. Hier wird als Ausgangssignal in Richtung Empfänger die Differenz der Mischfrequenzen 144 Mhz - 116 MHz = 28 MHz genutzt.

 

Anforderungen:

Da ich den Transverter auch portabel mit dem Xiegu G90 nutzen möchte, sollten der Transverter in einem kleinen Gehäuse untergebracht sein. Dadurch ist auch mit Abstrichen bei der Ausgangsleistung zu rechnen, was aber der Einsatzdauer bei begrenzter Akkukapazität entgegenkommt. 
Die Anschaffungskosten sollten sich im Rahmen halten und deutlich unter denen eines gebrauchten (halbwegs modernen) VHF All-Mode-Transceivers liegen.

Transverter-Kit:

Beim ukrainischen Anbieter transverters-store.com bin ich fündig geworden. Bei ihm gibt es Transverter für die unterschiedlichsten Frequenzbereiche, als Fertiggerät oder Kit, mit normalem oder temperaturkompensiertem Quarzoszillator (TCXO).
Die Gehäusegröße ist ca. 120 x 150 x 50 mm. Die max. Ausgangsleistung liegt bei ca. 10 W. Der Preis lag bei rund 110 € inkl. Einfuhrumsatzsteuer.

Meine Entscheidung fiel auf das Kit mit TCXO und Attenuator Board, also einem Eingangsabschwächer. Letzterer ist sinnvoll, da das Transverter Board nur eine Eingangsleistung von 1...10 mW verträgt. Durch den Abschwächer sind 1 ... 10 W möglich. Im Kit sind alle Teile, inkl. Gehäuse und beschriftete Klebefolie für Front- und Rückseite enthalten. Lediglich ein paar Zentimeter RG58 Koax-Kabel musste ich selbst beisteuern, weil ich mit dem beigelegten Kabel zu großzügig war.

Alle nötigen Infos zum Zusammenbau, Schaltplan und Anschlusspläne für die Boards findet man auf den Seiten von transverters-store.com.

 

Zusammenbau:

Im ersten Schritt habe ich die Klebefolien auf die Front- und Rückseitenteile des Gehäuses aufgebracht. Beide Seitenteile sind bereits für die Buchsen, LEDs und den Ein-Schalter vorgebohrt. Anschließend wurden die entsprechenden Bauelemente auf den Seitenteilen montiert. Weil die LEDs etwas locker in ihren Bohrungen saßen, habe ich sie mit Heißkleber fixiert.

Die Bohrungen zum Befestigen des Transverter- und Attenuator Boards musste ich selbst bohren. 

Zusätzlich ist eine Bohrung für den Leistungstransistor RD15HVF1 der Endstufe zu bohren. Der Transistor wird zur Kühlung ohne Isolierung mit dem Gehäuse verschraubt. Das Gehäuse hat also Massepotential.

In kleinen Gehäusen ist schlecht zu löten. Insbesondere wenn viel Verkabelung notwendig ist. Daher habe ich vor dem Verschrauben des Attenuator-Boards dessen Verkabelung und die der rückseitigen Buchsen hergestellt. 

Das Zusammenfügen des Gehäuses ging problemlos. Zuletzt wurden die Stromversorgungsleitungen im Gehäuse gelötet.

Auf beiden Boards habe ich jeweils den Trimmer RV1 in Mittelstellung gedreht. Der RV1 des Attenuator-Boards bestimmt dessen Ausgangsspannung, RV1 am Transverter-Board dessen Eingangsspannung. 

Abschließend wurde die Verkabelung noch mal geprüft und am VHF-Ausgang ein VHF-Leistungsmesser und eine Dummy-Load angeschlossen. 

Der nächste und spannenste Schritt: an Spannung anschließen und einschalten.

Keine "Rauchzeichen", die +12V-LED leuchtete und die TX-LED reagierte, wenn man PTT an Masse legte.

Nun schloss ich den G90 Transceiver an die Radio-Buchse an und "bespielte" den Transverter mit einem Trägersignal im 10 m Band - Ausgangsleistung 1 W, verhaltener Ausschlag am Leistungsmesser.

Meine Überlegung war, den Transverter mit maximal 5 W Eingangsleistung zu speisen, um am Ausgang 10 W zu erreichen. So würde ich durch variieren der Eingangsleistung von 1...5 W die Ausgangsleistung in 2 W-Stufen einstellen können. M.E. ein guter Kompromiss aus Gesamtleistungsbedarf der Komponenten und Flexibilität bei der Ausgangsleistung.

Nach Anlegen von 5 W Eingangsleistung variierte ich beide RV1 Trimmer so lange, bis die 10 W Ausgangsleistung erreicht waren.

Den 5 W-Träger ließ ich nun 10 Minuten anstehen und maß die Temperatur der Komponenten. Am heißesten wurden dabei die Widerstände des Attenuators, mit 68,5 °C. 

Kein Wunder, denn sie müssen 99,9% der Eingangsleistung "verbraten".  Die Temperatur des Endstufentransistors lag bei etwa 47 °C.

On Air:

Meine Erwartungen an Funkverbindungen waren vorerst gering. Ich wohne in Tal-Lage, die VHF Ausbreitungsbedingungen waren nicht gut und als Antenne stand mir nur eine Groundplane-Antenne auf dem Dachboden zur Verfügung.

Aber in der Betriebsart FT8 geht fast immer etwas - so auch diesmal. FT8 wird im 2 m Band ab ca. 144,174 MHz gesendet. Der G90 ist demnach auf 28,174 MHz einzustellen. 

Nach mehreren Versuchen konnte ich gleich 2 QSOs hintereinander führen. Danke an DK1FG und DL1KDA, die mir aus rund 300 km bzw. 90 km Entfernung antworteten.

Die Map von pskreporter.info zeigt, dass ich trotz der widrigen Umstände auch in der Nähe von Calais und Dresden empfangen wurde.

Soweit, sogut. Die Zukunft wird zeigen, ob noch mehr geht.

Bau eines 6Ah Akkupacks

Zum Betrieb von Amateurfunk-Equipment oder Teleskopmontierungen fern jeglicher 230V-Steckdose ist ein Akku das Mittel der Wahl. 

 Damit verbunden sind folgende Einschränkungen:

1. Die Kapazität des Akkus und dessen Entladecharakteristik beschränken die Einsatzdauer.
2. Das Gewicht und Größe des Akkus beschränken die Transportfähigkeit.
3. Die Selbstentladung beschränkt die Lagerfähigkeit.
4. Die maximal möglichen Ladezyklen beschränken den langfristigen Einsatz des Akkus.
5. Die mechanische und/oder technologische Robustheit beschränken die Handhabbarkeit.
   

Nicht zu vergessen, die eigene Vergesslichkeit, den Akku rechtzeitig vor dem nächsten Einsatz zu laden. Schwierig, wenn der Einsatz nicht geplant war. Nachdem ich schon NiMH- und Bleigel-Akkus mehr oder weniger lange im Einsatz hatte und diese zumeist durch Tiefentladung ihr Einsatzende erreichten, War eine neue Technologie notwendig.

Nach Vergleich und Abwägung aller Pro und Contras, entschied ich mich für LiFePO4 (Lithium-Eisen-Phosphat) Zellen. Sie sind zwar etwas teurer als LiPo-Akkus, sind dafür aber sicher bzgl. Brand- und Explosionsgefahr. Als konfektioniertes Pack enthalten sie bereits ein Batterie-Management-System (BMS) zum Laden und Schutz der Zellen.

 

Welche Kapazität ist sinnvoll?

Bei der Teleskopmontierung hatte ich meist einen 7Ah Akku, der zum automatischen Nachführen mehr als eine Nacht hielt. 

Etwas Recherche brachte mich zum Anbieter EREMIT. Meine Wahl fiel auf einen 12,8V Akkupack, bestehend aus 4x 32700er Zellen inkl. BMS, mit 6Ah Kapazität. (Datenblatt: hier)

Mein Transceiver für Outdoor-Einsätze ist ein Xiegu G90. Bei einer Sendeleitung von 20W liegt der max. Strom bei ca. 3A. Bei 5W Sendeleistung sind ca. 1,8A notwendig.
Bei Betrieb mit 5W Sendeleistung und 30% Zyklus heißt das pro Stunde 0,3h senden und 0,7h empfangen. Kurz überschlagen: 0,7h * 0,5A + 0,3h * 1,8A = 0,89Ah. Die Kapazität würde für rund 6h reichen. 

 

Das Gehäuse

Angeboten hat sich ein Polycarbonat Gehäuse von Pollin mit den Abmessungen 120x80x85mm in IP65 Ausführung - auch wenn die IP65 durch die weitere Bearbeitung verloren gingen, so ist es doch ein robustes, witterungs- und UV-beständiges Gehäuse.
Die Innenmaße lassen ausreichend Platz für eine Lage Luftpolsterfolie zur Stoßdämpfung. Die Anschlussleitung wurde mit einer XT60 Hochstrombuchse versehen, um Ober- und Unterschale des Gehäuses trennen zu können und einen Akkutausch zu vereinfachen.

Auf der Oberschale befinden sich die Anschlüsse zum Abgreifen der Energie, und natürlich auch zum Laden des Akkus. Es handelt sich hierbei um Anderson Powerpole® Steckverbinder für 30A - Verbinder, die sowohl Stecker als auch Buchse sind.

Sie wurden mit einem 3d-gedruckten Wallsocket (Thingiverse) auf der Oberschale montiert und mit einem XT60 Stecker abgeschlossen.

Zur Überwachung der Akkuspannung wurde noch ein Voltmeter. Da ich nicht möchte, dass das Voltmeter dauerhaft eingeschaltet ist, kommt noch ein Schiebeschalter hinzu. So kommt es nicht zu Störung der Dunkeladaption des Auges bei astronomischen Beobachtungen, und das Entladen des Akkus bei Lagerung wird vermieden. Der Akku selbst wird nicht geschaltet.

Schalter und Voltmeter werden mit Heißkleber fixiert, der Schalter zusätzlich verschraubt.

Das Display des Voltmeters habe ich plan zur Oberfläche eingefügt, um anschließend eine Schutzfolie aufkleben zu können. Als Stoßdämpfung dient eine Lage Verpackungsschaumstoff.

Ein erster Funktionstest:

Abschließend wird noch das Cover aufgeklebt. Für das Display wurde eine Aussparung vor dem Laminieren aus dem bedruckten Papier geschnitten.

Nun muss sich der Akkupack noch im Ausseneinsatz beweisen.

Gewicht: 850g

Kosten: 65 €

• Akku 47 €
• Gehäuse 11 €
• Stecker 2 €
• Schalter 1 €
• Voltmeter 4 €
  

Zum Vergleich: Ein Bleiakku ähnlicher Kapazität (7Ah) kostet nur ca. 20 €, ist jedoch doppelt so groß und 3x so schwer.

Automatischer Antennenschalter, Teil 4

Die Bedienung

... beschränkt sich im Normalfall auf das Einschalten.
Bei vorhandener Versorgungsspannung zeigt der rot leuchtende Einschalter an, dass sich das Gerät im Standby befindet. Nach dem Einschalten erlicht der Einschalter. 

Kurz nach dem Einschalten wird für ca. drei Sekunden die Firmware-Version angezeigt und ein Farbwechsel des Displays durchgeführt.
 

Das Gerät erkennt, ob auf dem PC ein CAT-fähiges Programm läuft, oder ob es selbst die CAT Requests erzeugen muss. Die Auswahl der Antenne erfolgt entsprechende dem am FTDX1200 eingestellten Sendeband. Sind mehr als eine Antenne für ein Band verfügbar, so wird die definierte Standardauswahl genutzt (orange LED). Alternativ für dieses Band verfügbare Antennen (grüne LED) können per Tastendruck gewählt werden.

Die Anzeige ist wie folgt aufgebaut:

Band:
Es wird das aktuelle Sende-Band angezeigt.

Antenn.Name
Hier wird die bis zu 11-stellige Bezeichnung der Antenne über die gesendet wird oder ERROR! angezeigt.

MODE
An dieser Stelle wird entweder AUTO oder PC-> angezeigt.

SPEC
An dieser Stelle wird entweder MAN! oder [SD] angezeigt.



*** Funktionsmodi ***

AUTO
Der Controller erzeugt die CAT Requests. Es ist keine externe "CAT request" Quelle in Betrieb, also auf dem PC läuft kein Programm (WSJT-X, JTDX, HRD, etc. ) oder der PC ist ausgeschaltet.

PC->
WSJT-X, JTDX, HRD oder ein anderes Programm erzeugt die CAT requests und der Controller wertet diese bzw. die Antworten des Trx aus.

ERROR (Display rot)
Ein Fehlerzustand: der Trx ist nicht eingeschaltet oder es ist eine Sendefrequenz gewählt, für die keine Antenne im System hinterlegt wurde.

MAN (Display magenta)
Alle Antennen können manuell über die Tasten ausgewählt werden, unabhängig davon, ob sie für die Sendefrequenz geeignet sind. Dies ist z.B. beim Testen von neuen Antennen sinnvoll, wenn man noch keine Konfiguration im System hinterlegt hat.

[SD]
Zum Aktualisieren der Antennenkonfiguration werden die Daten via SD-Karte übertragen. Die SD-Karte wird vor dem Einschalten des Gerätes eingelegt. Nach dem Einschalten erscheint dann [SD] im Display. Ein Druck auf die F-Taste bestätigt, dass die Daten von der SD-Karte übernommen werden sollen. Eine Prüfung, ob die Daten der SD-Karte Unterschiede zu den bereits eingespielten Daten aufweisen, erfogt nicht.

*** Antennenauswahl ***

AUTO und PC Mode
Die aktive Antenne wird im Display angezeigt und die zugehörige Taste durch die orange leuchtende LED markiert. Eine grüne LED zeigt alternativ wählbare Antennen an.

Durch Druck auf die entsprechende Taste wird diese Antenne aktiviert.

Während des Sendens leuchtet die LED rot.

Achtung: während des Sendens ist keine Neuwahl von Antennen möglich.


Manueller Mode
Durch Betätigen der F-Taste wird der manuelle Modus aktiviert. Der Display-Hintergrund leuchtet nun magentafarben.
Jede Antenne kann nun per Tastendruck ausgewählt werden.

Z.B. kann Antenne 5 zum Testen ausgewählt werden:

Durch erneuetes Betätigen der F-Taste wird der manuelle Modus beendet. Und die Standard-Antenne für das aktuelle Band wieder aktiviert.

[Automatischer Antennenschalter, Teil 5]