Schaltungsbeschreibung HF-Teil " blue cool radio "

Schaltungsbeschreibung HF-Teil " blue cool radio "
von Peter Solf DK1HE
1. LO- Frequenzaufbereitung (DDS- VFO):
Das für die Sende- bzw. Empfangsfrequenzaufbereitung erforderliche LO- Signal wird nach dem
Prinzip der direkten digitalen Synthese (DDS) erzeugt. Das Herz der Schaltung besteht aus dem
DDS- Chip AD9834 (IC1). Unter Zuhilfenahme des mit IC2 generierten 50MHz- Taktsignals
und einer aus der CPU (IC4) gelieferten seriellen Dateninformation bildet der DDS- Schaltkreis
die gewünschte LO- Frequenz.Das nachgeschaltete Tiefpassfilter mit L1- L2 dämpft die DDStypischen Nebenwellen oberhalb 18MHz. Das bereinigte Ausgangssignal wird über St.3 dem
S/E- Teil zugeführt. Der gesamte DDS- VFO wurde auf Grund des Miniaturgehäuses von IC1
(SSOP 20) komplett in SMD- Technik aufgebaut und findet auf einer kleinen Subplatine Platz
welche auf die Hauptplatine aufgesteckt wird. Die Abstimmung des VFOs erfolgt mittels
Drehgeber (DG1). Die Größe der Abstimmschritte sowie der Abstimmbereich incl. S/E- Offset
sind über die CPU frei programmierbar. Die Frequenzstabilität des Ausgangssignals wird durch
das 50MHz- Taktsignal bestimmt und ist somit quarzstabil.
2.Empfangsteil:
Das von der Antennenbuchse Bu3 kommende Empfangssignal durchläuft ein mittels Rel 2/ 3
ausgewähltes, bandabhängiges Sender- Ausgangsfilter in umgekehrter Richtung und gelangt
danach über das Antennenrelais Rel 1 an den Eingang des 2- kreisigen RX- Preselektors L1/ L2.
Da der PA- Transistor T15 während des Empfangsbetriebs gesperrt ist (C-Betrieb) besitzt er
keine signaldämpfende Wirkung. L1/ L2 bilden zusammen mit den Kapazitätsdioden D4 bis D7
ein zwischen 6,7MHz bis 18,5MHz durchstimmbares hochselektives Eingangsfilter. Durch
Ausnutzung der Resonanztransformation des niederohmig in L1 eingespeisten Empfangssignals
auf den Hochpunkt des Sekundärkreises L2 mit nachfolgendem FET- Spannungsfolger T1 ergibt
sich eine Spannungsverstärkung von etwa 15dB. Da T1 einen voll gegengekoppelten Verstärker
mit V<1 darstellt, werden sehr gute Großsignaleigenschaften erreicht. Das nunmehr vorverstärkte
Antennensignal wird niederohmig aus der Source von T1 ausgekoppelt und dem nachfolgenden
als Mischer arbeitenden 4- fach HCMOS Analogschalter IC2 zugeführt. Durch die galvanische
Kopplung zwischen T1 und IC2 erfolgt automatisch eine optimale DC- Arbeitspunkteinstellung
des Mischers was Intermodulationseffekte entscheidend reduziert. Die HCMOS- Inverterkette
IC1 erzeugt aus dem vom DDS- VFO gelieferten sinusförmigen Ausgangssignal ein zur Taktung
des Mischers erforderliches gegenphasiges Rechtecksignal. T11 dient zur Verstärkung des DDSSignals auf einen zur sicheren Triggerung von IC1 erforderlichen Spannungswert. Der
symmetrische Mischerausgang koppelt niederohmig induktiv auf den nachfolgenden ZF- Kreis
L3/ C8. Aus dem Mischer- Ausgangsspektrum wird dabei die gewünschte 4,915MHz- ZF
ausgefiltert. L3/ C8 wirken auch hier in Verbindung mit der nachfolgenden FET- Pufferstufe T2
als großsignalfester Resonanzverstärker welcher das ZF- Signal um etwa 12dB anhebt. Auf T2
folgt ein 3- poliges 4,915MHz Cohn- Filter mit Q1 bisQ3. Die Filter- Durchlassbreite läßt sich
dabei mittels den Kapazitätsdioden D8/ D9 kontinuierlich zwischen etwa 600Hz und 2,5KHz
einstellen und gestattet nebst CW auch KW- AM- Rundfunkempfang. Der Ausgangswiderstand
von T2+ R5 sowie R8 bilden dabei die Filterabschlusswiderstände. Die Filteranpassung wurde
auf die CW- Belange optimiert. Die nachfolgende FET- Verstärkerstufe mit T3 dient in
Verbindung mit dem Transformationsglied Dr4/ C16 zur Anpassung des Quarzfilters an den
Eingang des sich anschließenden selektiven 4,915MHz ZF-Verstärker mit T4/ T5. Es kommt
hierbei eine besondere diskrete Schaltungsvariante zur Anwendung:
Die beiden Transistoren T4/ T5 sind gleichstrommäßig in Reihe geschaltet (Kaskode) und
arbeiten jeweils mit etwa halber Betriebsspannung (4V). Der dabei fließende gemeinsame
Collectorstrom wird durch R14 auf etwa 3,5mA eingestellt. Es ergibt sich dabei eine gewaltige
Stromersparnis gegenüber der klassischen Methode mit 2 parallel versorgten Einzelstufen.
Mittels T6 läßt sich auf einfache Weise der Betriebsstrom der Verstärkerkette und dadurch die
Vorwärtssteilheit von T4/ T5 und somit die gesamt-ZF- Verstärkung regeln.
HF- mäßig arbeitet der Verstärker auf konventionelle Art; C20/ C21 dienen zur Entkopplung der
beiden Einzelstufen. T4 arbeitet dabei nicht wie bei der " echten" Kaskodenschaltung auf den
niederohmigen Eingangswiderstand von T5 sondern sieht als Arbeitswiderstand den
Resonanzkreis L4/ C19. Es ergibt sich dadurch eine wesentlich höhere Stufenverstärkung. T5
arbeitet wie T4 in Emitterschaltung (nicht in Basisschaltung wie bei der "echten" Kaskode) und
wird induktiv an L4 angekoppelt. Der Collector von T5 arbeitet auf den Ausgangskreis L5/ C24.
Mittels den Dämpfungswiderständen R13/ R18 wird die ungeregelte Gesamtverstärkung auf etwa
70dB eingestellt.
Das verstärkte ZF- Signal wird induktiv aus L5 ausgekoppelt und dem nachfolgenden ProduktDetektor T7 sowie der Diode D10 zugeführt. D10 erfüllt dabei zwei Aufgaben:
1.) AM- Detektor für optimalen AM- Empfang (kein zero- beat Gewabere)
2.) Regelspannungsgewinnung aus dem ZF- Signal (keine Plopp- Effekte bei CW)
Mittels P5 läßt sich der Regelspannungsverlauf einstellen. D10 erzeugt eine der ZF- Spannung
proportionale negative Richtspannung welche den in T6 über R15 eingeprägten Basisstrom
feldstärkeabhängig reduziert so daß T6 in den Sperrbereich übergeht und den GesamtKollektorstrom der Verstärkerkette verkleinert mit der Folge einer Abregelung der ZFVerstärkung. Antennensignale von 0dBm (220mVeff) werden noch verzerrungsfrei ausgeregelt!
Da D10 eine positive Vorpannung in Flußrichtung erhält beginnt der Regelspannungseinsatz
bereits bei kleinen Eingangssignalen; außerdem kompensiert D10 mit ihrem negativen TK die
temperatursensible B- E Strecke von T6. Das Regelverhalten bleibt über einen großen
Temperaturbereich stabil. Der zur CW- Demodulation erforderliche Produktdetektor wird mittels
der MOSFET- Tetrode T7 realisiert. Um den Bauteilaufwand gering zu halten arbeitet T7 als
selbstschwingende Mischstufe. Der BFO- Quarz T4 schwingt dabei mit einem ZF- Offset von
etwa 700Hz. Am Ausgang des Tiefpasses R24/ C35 steht das von ZF- Resten bereinigte
demodulierte CW- Signal zur Weiterleitung an den nachfolgenden NF- Verstärker IC3 zur
Verfügung. T8 sperrt den NF- Weg während des Sendemodus und unterbindet Tastgeräusche.
Über P4 wird dem 2. Eingang von IC3 ein sinusförmiger lautstärkeunabhängiger Mithörton
zugeführt. Der Frequenzgang des Verstärkers ist über R28/ C41 auf CW- Belange optimiert. Die
Sprechleistung des Audio- Verstärkers ist für den Anschluss eines kleinen Lautsprechers
ausreichend.
3. Sendeteil:
Der Sendeteil arbeitet im Geradeausbetrieb d.h. der DDS- VFO generiert unmittelbar die
Sendefrequenz. Über das Leistungsstellerpoti P2 gelangt das VFO- Signal zum TXVorverstärker mit T12. Die Stufe arbeitet als Breitbandverstärker und ist über R39 soweit
gegengekoppelt, daß sich am Arbeitswiderstand R38 auf allen Bändern eine zur
Vollaussteuerung der nachfolgenden Stufen ausreichende HF- Steuerspannung einstellt. T13
fungiert als Impedanzwandler und dient zur belastungsfreien Ankopplung der Treiberstufe. T14
wird mittels R44 breitbandig gegengekoppelt und arbeitet auf die Primärwicklung des
Treibertrafos Tr1. Die Sekundärwicklung passt den niederohmigen Basisbahnwiderstand des
nachfolgenden PA- Transistors T15 impedanzrichtig an den Treiber- Ausgangswiderstand an.
C56 verbessert in Verbindung mit D14 den Aussteuerbereich von T15 bei nicht symmetrischen
Halbwellen des Treibersignals (Klemmschaltung). Die PA- Stufe arbeitet konventionell im CBetrieb. Der Ausgangsübertrager Tr2 transformiert den ~ 16 Ohm Collectorwiderstand
(Ub=12,5V; Pout=5W) auf eine Systemimpedanz von 50 Ohm. Das nachfolgende über Rel2/
Rel3 ausgewählte Sender- Ausgangsfilter (40m- 30m/ 20m- 17m) dämpft die Oberwellen um
etwa 45dB. Um einen Überblick auf die momentale Sendeleistung; sowie Antennenanpassung zu
haben wurde ein SWR- Meter mit in das Gerät integriert. Tr3 arbeitet dabei als Strom/
Spannungswandler und bildet zusammen mit D12/ D13 einen SWR- Messkopf welcher
unmittelbar vor der Antennenbuchse Bu3 eingeschleift ist. Die an R48 sowie R49 anstehenden
Gleichspannungen sind proportional zur hinlaufenden bzw. reflektierten Leistung. Die CPU
(IC4) errechnet das aktuelle SWR aus den beiden Spannungswerten.
4. Sendertastung:
Die Tastung des Senders erfolgt durch Zu- bzw. Wegschalten der Versorgungsspannung von T12
sowie T13 (+8V'S'). Um Tastclicks zu vermeiden werden die Taktflanken der Speisespannung
verzögert. T10 arbeitet als Taststufe und wirkt zusammen mit C45 sowie R31 zusätzlich als
Integrator. Die Zeitkonstante wurde dabei so gewählt, daß sich für beide Flanken eine Steilheit
von etwa 5mSec ergibt. T9 steuert das Antennenrelais Rel 1. Da T9 bereits ab einer Spannung
von 0,6V durchschaltet bedeutet dies, daß Rel 1 schon vorzeitig den Empfängereingang von der
PA- Stufe trennt ehe Sendeleistung erzeugt wird; umgekehrt bleibt das Antennenrelais noch
etwas länger auf Sendestellung als Leistung abgegeben wird. Durch diese Maßnahme wird ein
sicherer Schutz des Empfängereingangs erreicht.