CW-Sender mit dem Elektor-SDR  

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Viele Versuche mit HF-Endstufen für den Amateurfunk hatten ein Problem mit den höheren Bändern. Je höher die Frequenz, desto schlechter wird der Wirkungsgrad und desto kleiner wird die Ausgangsleistung. Das gilt auch für POWER-FETs in der Endstufe, weil die üblichen Typen sehr hohe Kapazitäten haben. Es gibt zwar spezielle HF-Power-FETs, aber mein Ehrgeiz war es, mit sehr einfachen Bauteilen auszukommen. Als besonders kapazitätsarm war der IRF510 aufgefallen. Weil er nur einen halben Euro kostet, habe ich mir gleich einen ausreichenden Vorrat zugelegt. Aber trotz der relativ geringen Eingangskapazität von 180 pF (bei 25 V) war es schwierig ihn bis über 20 MHz anzusteuern. Im realen Betrieb sind die effektiven Kapazitäten vor allem durch die Miller-Kapazität wesentlich höher. Da braucht man schon einen recht großen HF-Strom, um das Gate voll durchzusteuern.



Die entscheidende Idee war es dann, einen achtfachen Bus-Treiber 74HC541 als Treiber zu verwenden. Das IC darf noch mit 6 V betrieben werden und hat dann Umschaltzeiten von rund 5 ns. Mit acht parallelen Treibern kann man auch die relativ große Eingangskapazität des IRF510 schnell genug umladen. Die Eingangsspannung musste mit zwei Widerständen etwas angehoben werden, weil der der PLL-Baustein nur 3 V liefert. Der erste Versuch war schon recht erfolgreich. Auf allen Bändern konnte etwa 5...10W herausgeholt werden. Der FET wurde dabei kaum warm, was für eine gute Aussteuerung spricht.



Im Endausbau musste noch einiges bedacht werden. Die Morsetaste wird am Port 8 des Arduino angeschlossen. Das Programm steuert den Mithörton am Pin 9, die Sende-Empfangsumschaltung am Pin 10 und die Endstufentastung am Pin 11. Im praktischen Betrieb ist es wichtig, dass das HF-Signal weich getastet wird, weil es sonst eine zu große Bandbreite hat. Um den Endtransistor vollständig zu sperren wird eine negative Vorspannung aus dem Treiber-Signal erzeugt. Bei gedrückter Morsetaste schaltet der Arduino über den PNP-Transistor eine positive Vorspannung ein. Der 100-nF-Koppelkondensator zur Endstufe ist Teil eines Tiefpassfilters, das für die weiche Tastung sorgt.



Bei den ersten Versuchen ist ein FET durch Überlastung zerstört worden, vermutlich durch Überspannung am Drain. Deshalb wurde eine Schutzschaltung mit Gleichrichter und zwei Zenerdioden eingefügt um die Drainspannung im Fehlerfall zu begrenzen. Ein zusätzlicher Kondensator von 200 pF hilft ebenfalls, Induktionsspitzen zu verringern. Das Verhalten der Endstufe hängt ganz wesentlich vom Ausgangsübertrager ab. Hier wurde ein Ferrit-Ringkern unbekannter Herkunft mit 3 Windungen und 9 Windungen verwendet. Man sieht aber noch Überschwinger am Drain, die vermutlich durch Streuinduktivitäten verursacht werden.



Am Ausgang der Endstufe liegen drei umschaltbare Tiefpassfilter mit freitragenden Luftspulen. Für das 80m-Band haben sie 15 Windungen, für die höheren Bänder entsprechend weniger. Der Oberwellenanteil wurde gemessen und ist auf 3,5 MHz und auf 10 MHz in Ordnung, auf 7 MHz noch zu hoch, was aber durch das externe Anpassfilter verbessert wird. An 50 Ohm kann eine Ausgangsleistung von etwa 10 W gemessen werden, bei 14 MHz nur noch etwa 5 W. Die Leistung kann aber auf allen Bändern noch erhöht werden, indem die Betriebsspannung der Endstufe verändert wird. Je nach Antenne und Anpassung kann es auch vorkommen, dass die Endstufe mehr als 2 A zieht. Dann muss die Spannung etwas reduziert werden.

Das Programm im Arduino sorgt für eine Entprellung der Morsetaste und eine automatische Antennenumschaltung mit einer passenden Verzögerung, sodass man nur die Morsetaste bedienen muss. Derzeit wird der Aufbau zusammen mit der SDR-Software am PC betrieben. Dazu ist es nötig, den Lausprecher beim Senden stumm zu schalten, weil die Verzögerung in der SDR-Signalverarbeitung das eigene Signal soweit verschiebt, dass man aus dem Takt gerät. Vielleicht kommt noch mal ein zweites Relais für den Lautsprecher hinzu. Der Transceiver soll aber später auch autonom ohne den PC arbeiten, dann mit dem IQ-CW-Filter.


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