Konverter 739 auf 145 MHz oldschool style

  • Liebe Satellitengemeinde !


    A new Converter is born :




    Der "oldschool Konverter V1.0" 739 auf 145 MHz !
    Nur 3 Transistoren, 1 Quarzoszillator, 2 Regelhalbleiter.


    Nachdem ich mich nun reichlich in der LNB-Technik und deren Stabilisierung betätigt habe, dachte ich es sei Zeit sich etwas neuem zu widmen.
    Es ist ja ganz schön mit einem RTL-Stick das ganze Spektrum zu sehen, aber mindestens genau so schön ist es das gewünschte Signal mit einem handelsüblichen Funkgerät zu empfangen. Optimal ist natürlich beides gleichzeitig.


    Dazu ist es erforderlich, das 739 MHz Signal auf ein übliches Amateurfunkband umzusetzen.
    Es hat sich allgemein etabliert dazu das 2m Band zu verwenden. Das hat den Vorteil, dass bei späterem Sendebetrieb ein 70cm Tranceiver zum aufmischen auf 2,4GHz verwendet werden kann. Würde man 2m zum senden und 70cm zum empfangen verwenden, könnte man sich selbst mit Oberwellen zustopfen.
    Ausserdem kann bei der Umsetzung von 70cm auf 2,4 GHz der Filteraufwand geringer ausfallen.


    Auf dem Markt werden bereits, z.B. von der AMSAT DL, solche Konverter in nahezu Hi-End Qualität angeboten.
    Als Profi-Elektronik-Entwickler widerstrebt es mir aber alles fertig zu kaufen. Und ausserdem : Muss man wirklich mit Kanonen auf Spatzen schiessen ? :roll:


    Also dachte ich mal über die wirklichen Anforderungen nach :


    Empfindlichkeit und Rauschzahl :
    Die ist bei diesem Konverter von weit untergeordneter Bedeutung, denn dafür ist der LNB verantwortlich.
    Mit seinen ca. 30-40 dB Durchgangsverstärkung liege ich am Eingang meines Konverters jenseits von gut und böse.


    Großsignalfestigkeit :
    Wenn man sich mal auf einem Analyser den Bereich um 739 MHz anschaut, stellt man fest, dass dort keine großen Signale zu finden sind, die oberhalb unserer Nutzsignale sind. Ausserdem gilt auf OSCAR 100 ja das "Gesetz" nie stärker als die Baken zu sein.
    Also ist die Großsignalfestigkeit auch eher unwichtig.


    Frequenzstabilität :
    Ja, die sollte nicht zu schlecht sein, denn wir wollen ja auch SSB und CW machen.
    Da wir aber 739 MHz auf 144 MHz runtermischen, müssen wir "nur" 595 MHz abziehen.
    Die sind auch mit einfachen Mitteln stabil zu erzeugen.


    Nachbaufähigkeit :
    Ich hatte mir vorgenommen, dass jeder OM mit etwas HF-Elektronik Erfahrung, den Konverter nachbauen kann.
    Ausserdem sollten keine schwer beschaffbare Bauteile verwendet werden. Optimaler Weise Bauteile aus der Bastelkiste oder aus alten Funkgeräten.


    Damit standen die Anforderungen fest, und ein paar Tage "Grübelzeit" begannen.
    Hilfreich war dabei auch die entspannte Atmosphäre im Ägyptenurlaub, zusammen mit einem Zeichenblock. ;)
    Bei 739 MHz fiel mir immer wieder alte UHF-Fernseh-Tuner-Technik ein. Eine gute Idee wie sich später herausstellte.
    Aber alles begann mit der Überlegung wie die 595 MHz stabil erzeugen, und das ohne Spezialbauteile wie Direktsyntesizer o.ä. ?
    Die einzige Möglichkeit ist quarzstabil zu arbeiten.
    Meine Erfahrungen mit selbstgebauten Quarzoszillatoren vor vielen Jahren für den Einsatz im 23 und 13 cm Band, waren nicht sehr berauschend.
    Es galt also erst mal eine Vervielfacherkette zu berechnen, die möglichst dicht an einer standard Quarzoszillator Frequenz liegt.
    Nach dem mein Taschenrechner bereits heißgelaufen war, war ich es leid und habe mir dazu ein sehr praktisches EXCEL Sheet geschrieben.
    Ich stelle es weiter unten im Beitrag, zusammen mit den anderen Files, zum Download bereit.
    Langjährige Erfahrungen mit Vervielfacherketten gaben einige Parameter vor :
    Nicht zu oft vervielfachen, das erhöht den Bauteil-, Filter- und Abgleichaufwand und erzeugt zu viele ungewünschte Spektrallinien am Mischer.
    Quarze hoher Frequenz sind meisst Frequenzstabiler.
    Der langen Rede kurzer Sinn : Es ergab sich, dass fertige Quarzoszillatoren mit 66 MHZ auf dem Markt preisgünstig verfügbar sind.
    66 MHz x 3 ergibt 198 MHz x 3 ergibt 594 MHz, fast die gesuchten 595 MHz und eine schöne, einfache Vervielfacherkette.
    Schön wäre eigentlich 66,111 MHz gewesen, die fand ich aber nicht.
    Gut dann setzen wir halt nicht auf 144 MHz sondern auf 145 MHz um. Kleiner Wermutstropfen : dort könnten bei undichtem RX, Relaisfunkstellen stören.
    Wie später aber die Praxis zeigte, ist das zumindest an meinem Standort unkritisch.
    Leider kann man bei diesen Frequenzen keine Versuchsaufbauten mehr auf Steckboards machen. Also musste am "grünen Tisch" zunächst eine Platine entwickelt werden. Um die Nachbausicherheit zu vergrößern, habe ich mich auf verfügbare Fertigfilter und Streifenleitungsfilter beschränkt.




    So sah dann der erste Versuchsaufbau der Oszillatoraufbereitung aus.




    Und so das entsprechende Ausgangsspektrum über einen Bereich von 1 GHz.


    Ein voller Erfolg !
    Das stärkste Störsignal liegt 200 MHz weit unter dem Nutzsignal mit mehr als 30 dB Dämpfung.
    Andere Störsignale sind um mehr als 40 dB gedämpft.
    Zusammen mit dem Eingangsfilter mit ähnlicher Dämpfung sind also Nebenempfangsstellen um ca. 60 dB unterdrückt.
    Wau, nicht schlecht !
    Bevor ich mich aber weiter selbst lobe, nun mal das Blockschaltbild des gesamten Konverters.




    Zum vergrößern bitte auf das Bild klicken.


    Schaltungsbeschreibung :
    Die 66 MHz werden in einem standard Quarzoszillator erzeugt.
    Danach erfolgt eine Verdreifachung mit einem BFR90A Transistor.
    Dann Filterung der 198 MHz in einem zweikeisigen Neosid Bandfilter Typ 511835 oder 511836 (ich habe nie den Unterschied herausgefunden)
    Danach eine weitere Verdreifachung ebenfalls mit BFR90A und anschliessende Filterung der 594 MHz mit einem zweikreisigen Streifenleitungsfilter.
    Der 739 MHz Eingang durchläuft ebenfalls ein zweikreisiges Streifenleitungsfilter, wobei der Eingangskreis gleichzeitig als Speiseweiche für den LNB dienen kann.
    Auf einen Vorverstärker kann, aufgrund der hohen LNB Durchgangsverstärkung verzichtet werden.
    Das Eingangssignal und das LO Signal werden in einem Dual-Gate-Fet BF960 gemischt. Dazu wird er im unlinearen Arbeitsbereich mit wenig Gate Vorspannung betrieben.
    Das 145 MHz Ausgangssignal des Mischers durchläuft noch ein zweikreisiges Neosid Bandfilter Typ 511835 oder 511836 und ist durch einen kapazitiven Teiler auf ca. 50 Ohm Ausgangsimpedanz angepasst.
    Die Stromversorgung von 12 V ist durch eine Shottky Diode verpolungsgesichert und wird mit einem Low-Drop Regelhalbleiter auf 10 V zum Betrieb aller Stufen stabilisiert. Der Quarzoszillator ist ein 3,3 V Typ. Die dafür erforderliche Stromversorgung übernimmt ein 3,3 V Regelhalbleiter.
    Fertig. Das ist schon alles was man braucht !




    So sieht dann die fertige Konverterplatine von oben aus ...




    ... und so von unten.




    Das war dann der erste reale Test am LNB zusammen mit einem alten ICOM IC211E Tranceiver.
    Die Signale waren sehr schön stabil und sauber.
    Hooray !


    Trotzdem aber noch mal zurück zum Messplatz und optimieren und einmessen.




    So sieht das Ausgangsspektrum des Konverters über einen Bereich von 100 MHz aus.
    Keine unerwünschten Signale, kein Schwingen oder ähnliches.




    Und das ist das Ausgangsspektrum über 100 KHz.
    Auch schön sauber, kaum Jitter.


    Danach erfolgte dann der Einbau in ein standard-Weißblechgehäuse.
    Ich habe bewusst bei der Entwicklung des Platinenlayouts darauf geachtet, dass ein standard-Weißblechgehäuse 74 x 74 x 30 mm verwendet werden kann.
    Diese sind bei vielen OMs noch vorhanden und wurden früher unter der Bezeichnung WB09 vertrieben.
    Sie werden aktuell u.a. vom UKW-Berichte Shop vertrieben. Typ WB747430, Art.Nr.09498
    https://stecker-shop.net/epage…f/de_DE/?ObjectID=3228778




    Fertig eingebaut in ein Weißblechgehäuse von oben.




    Und von unten.


    Es reicht aus die Platine mit ein paar Lötklecksen zu fixieren.
    Diese Kleckse sollten dort sein, wo eine gute Masseweiterleitung im Platinenlayout vorhanden ist.
    Obwohl der Regelhalbleiter nur minimal belastet wird, sollte man ihn trotzdem mit dem Weißblechgehäuse verlöten.
    Es besteht die Möglichkeit auch den LNB über den Konverter mit 10 V zu versorgen. Dann kommen doch ein paar 100 mA auf.
    Die Weißblechgehäuse zu bohren ist oft etwas "tricky" um es gelinde zu sagen. Diese Aktionen haben mich früher oft übele Schnittwunden gekostet, wenn sich der Bohrer ins Metall frisst und sich das Blech um ihn wickelt. :twisted:
    Eine deutliche Verbesserung ergab sich durch den Umstieg auf Kegelbohrer oder Stufenbohrer.
    So richtig gut wurde es aber erst als ich auf die Idee kam eine 6-schneidige, konische Reibahle zu verwenden.




    Diese ist eigentlich für Handbetrieb gedacht und war bei einem Lochstanzen Set dabei.
    Woher sie stammt weiss ich nicht mehr.
    Jedenfalls damit reisst und frisst keine Bohrung. :D


    Nach dem Einbau in das Gehäuse sollte noch ein Nachgleich der Filter erfolgen, denn trotz der großen Abstände zum Gehäuse hat es doch deutlichen Einfluss.
    Dazu sollte der untere Deckel bereits geschlossen sein.
    Sogar der obere Deckel hat noch einen minimalen Einfluss, den man aber vernachlässigen kann.




    Fertig, mit Beschriftung.


    Praktische Tests haben gezeigt, dass die Signalqualität ausgezeichnet, und die Stabilität des Quarzosillators völlig ausreichend ist.
    Auch für CW und SSB.
    Also es müssen nicht immer DSOs, MMICs und Highlevel Ringmischer sein. Es geht auch viel einfacher.


    Hier ein Vergleichstest des Spektrums des OSCAR 100 NB Transponders.




    Der Konverter mit RTL-Stick.




    So sah das Spektrum ohne Konverter auf 739 MHz aus.




    Und so dann mit Konverter auf 145 MHz.


    Hier nun alle Files die man zum Nachbau braucht :


    Das Blockschaltbild :Konverter oldschool 1.0 block.pdf
    Das Detailschaltbild : Konverter oldschool 1.0 schem.pdf
    Das Platinenlayout Unterseite : Konverter oldschool 1.0 bot.pdf
    Das Platinenlayout Oberseite : Konverter oldschool 1.0 top.pdf
    Der Bestückungsplan Unterseite : Konverter oldschool 1.0 pp bot.pdf
    Der Bestückungsplan Oberseite : Konverter oldschool 1.0 pp top.pdf
    Oder alle oberen Files als .ZIP Datei : Konverter oldschool V1.0.zip


    Und noch für eigene Frequenz-Berechnungszwecke oben erwähnte EXCEL-Sheet : Frquenzteilung.xls



    Nun noch einige Anmerkungen zu Details und speziellen Bauteilen :


    Zur Einspeisung der Versorgungsspannung sollte ein 1nF Durchführungskondensator in das Weißblechgehäuse eingelötet werden.
    Es sollte eine Shottky Diode zur Verpolungssicherheit verwendet werden. Der Typ ist völlig unkritisch. Jeder 1A Typ reicht.
    Es sollte ein Low-Drop Regelhalbleiter verwendet werden um die 10V zu erzeugen.
    Der Grund ist das bei 12 V Ub die verbleibenden 11,8V (hinter der Diode) zu knapp sind für einen Standard Regelhalbleiter.
    Besonders wenn man mal mobil- oder Batteriebetrieb machen möchte, kann's dann schnell zu Ende gehen.
    Der 3,3 V Regelhalbleiter Typ ist unkritisch. Er sollte möglichst wenig Eigenrauschen liefern und eine möglichst stabile Ausgangsspannung liefern, damit der Oszillator nicht driftet.


    Der 66 MHz Oszillator ist bei mehreren Distributoren verfügbar.
    z.B. bei Digikey : https://www.digikey.de/products/de?keywords=535-13481-5-ND
    Es ist ein typischer (Computer-) Quarzoszillator im 13 x 13 mm Gehäuse.
    Er ist mit einer Stabilität von +/- 30 PPM angegeben bei -20 bis +70°C, also im Gehäuse im Shack natürlich noch besser.


    Die Widerstände R1 und R6 im Schaltbild werden nicht bestückt.
    Es war in der Planungsphase noch nicht klar wie viel Basisvorspannung ich benötige.
    Alle SMD Bauteile sind 1206 Typen.


    Die 198 und 145 MHZ Bandfilter sind von Neosid Typ 511835 oder 511836 sie haben üblicherweise einen Aufkleber 25 251 oder 25 252.
    Ich weis nicht ob sie noch wirklich gebaut werden, Restbestände sind aber noch im Netz verfügbar.
    Früher wurden sie z.B. von Profi Electronic aus Saerbeck geliefert. http://www.amidon.de/contents/de/d127.html
    Vielleicht dort mal anfragen.
    Nachtrag : Wegen vieler Anfragen habe ich gerade mit denen telefoniert : Die Filter sind dort leider nicht mehr lieferbar.
    Wer sich nicht sicher ist welchen Typ er in der Bastelkiste hat kann den Wickelkörper vorsichtig aus der Hülle drücken und nachschauen.
    Er sollte 4,5 Windungen haben.
    Man kann sich aber auch anders helfen : In sehr vielen 2m Betriebsfunkgeräten sind genau diese oder sehr ähnliche Filter verbaut.
    Man findet sie bei Teletron, Ascom und einigen Bosch Geräten.
    Mit leichten Modifikationen passen die dann auch für den Konverter.
    Wer für das 145 MHz Ausgangsfilter einen Typ mit einer Anzapfung findet kann natürlich auch den verwenden und eine induktive Anpassung auf 50 Ohm am Ausgang nutzen.


    Nachtrag :
    Wegen der vielen Anfragen zu den Neosid Fertigfiltern, habe ich mal genauer recherchiert.
    Es scheint sie wirklich nicht mehr zu geben. Ich habe mit einigen Lieferanten telefoniert, erfolglos.
    Gigatech hat sie noch in seiner Liste. Ich konnte die Fa. aber bis jetzt nicht erreichen.
    http://www.giga-tech.de/pageID_10547575.html (etwa Mitte der Seite)
    Wie schon oben beschrieben, ist es das einfachste, "Schlachtvieh" aus 2m Betriebsfunkgeräten zu verwenden.
    Ich habe mir mal ein paar Geräte angeschaut. Die Filter aus den alten Teltron T70 / T700 sind ideal.
    Eine andere Alternative wäre aus 2 Einzelspulen ein Filter zusammen zu bauen.
    Geeignete Filterspulen werden angeboten. z.B.
    https://www.box73.de/product_info.php?products_id=940
    Wenn man in die Becher je, ein 5mm Loch bohrt und sie gegengleich zusammenlötet, sollten sie etwa dem 511835 entsprechen.
    Hier mal ein Bilder des Originalfilters 511835 :




    So sieht der original Filterbecher mit 5mm Koppelloch aus.



    Und so die Filterspule.


    Wenn man mal auf ebay folgende URL eingibt, kommen bergeweise Restposten von Neosid Filtern.
    https://www.ebay.de/b/Amateurf…dukte/96966/bn_7004299566
    Auch Tüten mit Sortimenten für kleines Geld. Da lässt sich auf jeden Fall was draus machen.
    https://www.ebay.de/itm/Sortim…-Bandfilter-/112149993235
    Man kann auch die hochfrequenteren Helixfilter umbauen.
    Die haben üblicherweise ca. 10 Wdg und enden im "nichts".
    Wenn man die auf 4,5 Wdg abwickelt und den abgewickelten Draht nach unten führt, hat man schon eine fertige Filterspule.
    Ich bleibe aber trotzdem am Ball und recherchiere mal ob es nicht von anderen Herstellern was passendes gibt.
    Aber für 150 MHz wird kaum noch was gefertigt .... schade ....


    Die Trimmkondensatoren für die Streifenleitungsfilter sollten maximal 6 pF haben, 5 oder 4 wären noch besser.
    Es sollten hochwertige Typen sein. Ideal wären die früher weit verbreiteten "Sky Trimmer".


    Auf der Masse-Seite der Streifenleitungsfilter und am 2. BFR90 und am BF960 befinden sich so genannte "Trapezkondensatoren" von 1nF.
    Diese waren früher in der TV-Tuner Technik Standard und sind auch heute noch verfügbar.
    Sie haben den großen Vorteil einer sehr geringen inneren Induktivität was der Kreisgüte der Streifenleitungsfilter sehr zuträglich ist.
    Ausserdem kann man durch die Montage im Schlitz der Platine eine sehr kurze Masseverbindung von der Platinenoberseite zu Unterseite schaffen.
    Sie müssen sowohl auf der Oberseite wie auch auf der Unterseite verlötet werden.
    Wer Beschaffungsschwierigkeiten hat, findet sicher in der Bastelkiste noch ein paar alte TV-UHF-Tuner. Darin sind sie reichlich zu finden.
    Der Wert muss nicht genau 1nF sein, alles zwischen 470p und 2,2n sollte gut sein.
    Alternativ könnte man auch kleine SMD-Cs in die Schlitze fummeln.
    Dann würde ich aber 0805 Typen nehmen und 2 oder 3 nebeneinander legen und es müssen hochwertige Keramiktypen sein.


    Die 47 Ohm Widerstände R8 und R10 sind essentiell wichtig.
    Ohne diese entstehen wilde Schwingungen.


    Die untypisch geringe Gate-Vorspannung für den BF960 Mischer mittels R11 und R12 von 1V ist gewollt.
    Er wird nicht als Vorverstärker sondern als Mischer betrieben und muss im unlinearen Bereich arbeiten.


    Der angeschlossene LNB kann über einen Jumper und eine 10uH Drossel mit einer Versorgungsspannung von 10 V versorgt werden.
    Dazu wird an der Eingangs-Streifenleitung an C20 die Gleichspannung eingekoppelt.
    Bei all meinen LNBs reichen diese 10V völlig aus. Intern sind die LNBs fast alle auf 5 oder 6 Volt stabilisiert und haben standard Längsregler, so dass jede Spannung ab 8 V reichen müsste.
    Sehr praktisch ist dann das ganze für Portabelbetrieb : Akku, LNB, Konverter, 2m RX und fertig ist die Empfangsstation.
    Zumal der Konverter selbst nur eine Stromaufnahme von ca. 25 mA hat.


    Viel mehr gibt es zu der Schaltung eigentlich nicht zu sagen.


    Der Abgleich der Filter ist recht einfach.
    Konstruktionsbedingt kann man eigentlich nicht auf falsche Vervielfachungsfaktoren abgleichen.
    Deshalb reicht es mit einem HF-Tastkopf die Filter einfach auf Maximum abzugleichen.
    Dazu geht man wie folgt vor :
    Zunächst alle Filterkerne bündig mit der Oberkante des Filterbechers einstellen.
    Alle Trimmer an den Streifenleitungen kurz vor minimaler Kapazität einstellen.
    HF-Tastkopf an Basis von T2 halten und die Kerne von L2 und L3 wechselseitig auf Maximum abgleichen.
    Dann HF-Tastkopf auf etwa 1/3 Länge der Steifenleitung von der Masseseite der rechten Streifenleitung des 594 MHz Filters halten und C1 und C2 auf Maximum abgleichen.
    Wer einen Meßsender für 739,5 MHz hat, sollte damit dann ein Signal an den Konvertereingang einspeisen.
    Wer nicht, sollte einen LNB mit OSCAR 100 Signal anschliessen.
    Dann sucht man sich mit einem 2m RX am Ausgang des Konverters das Meßsender-Signal oder das Signal der Engineering-Bake von Oscar 100.
    Sollte noch gar nichts zu finden sein, kann man zunächst L5 und L6 auf maximales Grundrauschen einstellen.
    Wenn dann ein Signal vorhanden ist, gleicht man zunächst das Eingangsfilter mit C16 und C19 auf Maximale S-Meteranzeige ab.
    Das gleiche macht man mit dem Ausgangsfilter L5 und L6.
    Nun kann man versuchen, den gesamten Abgleich noch mal zu durchlaufen und zu optimieren.
    Dazu sollte dann das Gehäuse montiert sein, und der untere Deckel geschlossen sein.
    Zum Schluss sollte die Durchgangs-"Verstärkung" ca. 0 dB betragen.
    Überprüfen kann man das überschlägig mit einem RTL-Stick indem man mit und ohne Konverter empfängt.
    Ich habe bereits mehrere Exemplare mit alten und neuen Bauteilen gebaut. Die Exemplarstreuung ist gering und lag innerhalb +/- 2 dB.
    (mit kommerziellen Mitteln gemessen)


    So weit erst mal zu meinem neuen "oldschool Konverter".
    Den Namen gab ich ihm weil die Schaltung und der Aufbau den klassischen Lehrmethoden der UHF-Technik entspricht.


    Wie auch bei meinen anderen hier vorgestellten Projekten, sind Kommentare und Anregungen sehr willkommen.
    Wer diesen Konverter Nachbauen möchte, dem bin gern mit Tipps und der Beantwortung von Fragen behilflich.
    In kleinen Stückzahlen würde ich auch ein paar Platinen in semiprofessioneller Qualität, gegen eine "Spende" in die Kaffeekasse, fertigen.
    Sollte die Nachfrage sehr groß werden würde ich auch professionelle Platinen fertigen lassen.


    Ich hoffe mit meinem Projekt mal wieder ein paar OMs an den Lötkolben zu locken.
    Das Design ist extra dafür gemacht.
    Auch als OV-Bastelprojekt gut geeignet, besonders wenn einer zum Abgleich professionelle Messeräte mitbringt.


    So weit für heute ... ähhh und gestern und vorgestern ... es dauert doch eine ganze Weile bis man so einen Bericht ordentlich geschrieben und bebildert hat ... :geek:


    VY73
    Armin DF1QE

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    Ich weiß noch an welcher Seite man den Lötkolben anfassen darf :lol: