Universell verwendbarer Empfänger für SSB, CW, WSPR, Digitale Betriebsarten (PSK31) usw...
Während früher KW-Transceiver mit IP3 Werten unter -10dB üblich waren, so gibt sich heute kaum mehr jemand mit so kümmerlichen Großsignalfestigkeiten zufrieden. Mehr als +30dB müssen es schon sein und das ist mit kommerziellen Geräten auch erreichbar.
Die Diskussion über IP3 Werte überlasse ich lieber den Theoretikern, für mich zählt die Praxis:
* das Gerät muss auch an großen Antennen störungsfreien Betrieb zulassen
* die Kosten müssen in einem hobbyfreundlichen Rahmen bleiben
* der Bauaufwand soll überschaubar bleiben
* die Stromaufnahme soll gering bleiben
Auswahl des Mischers:
Zur Auswahl des Mischers testete ich und DH5RAE verschiedene Konzepte. Zunächst die üblichen Dioden-Ringmischer und dann auch integrierte Schaltungen, davon gibt es inzwischen mehr als genug.
Dioden-Ringmischer:
auch wenn damit durchaus gute Empfänger machbar sind, der Aufwand ist beträchtlich und man muss mit hohen Strömen arbeiten will man gute IP3 Werte erreichen. Der Schaltungsaufwand für Pufferstufen und Anpassglieder hat uns dann schließlich abgeschreckt und dieses Konzept wurde bald beiseite gelegt.
Integrierte Schaltungen:
es gibt viele sehr preiswerte Mischer-ICs welche vor allem für den 100MHz bis GHz Bereich gefertigt werden. Unsere Anforderung für Direktmischer oder SDR erfordert aber einen Mischer der bis nahe 0 Hz hinunter funktioniert. Schließlich wurde der bekannte AD831 von Analog Devices getestet und hat unsere Erwartungen bei weitem übertroffen.
AD831:
Dieser IC hat einige wesentliche Vorteile:
* sehr gute Großsignalfestigkeit (1dB Compression bei +10dBm, das sind ganze
10mW)
* extrem geringer Schaltungsaufwand
* noch ganz gut mit der Hand lötbar
Nachteil ist die relativ hohe Stromaufnahme von ca. 130mA, die wir aber gerne in Kauf genommen haben.
die Mischerschaltung:
diese Schaltung kann entweder als Frontend (oder 2x Frontend bei SDR) oder als 2te Stufe in einem Überlagerungsempfänger mit ZF benutzt werden.
Die Antenne wird direkt angeschlossen (ANT / GND), das Dämpfungsglied R9/10/11 ist optional, aber in der Regel nicht erforderlich. Ein Mini-Circuits Übertrager 1:9 transformiert die 50 Ohm Antennenimpedanz auf den Eingangswiderstand des AD831 (nicht sehr genau, aber wir wollen es nicht übertreiben, da zu hohe Übersetzungsverhältnisse den IP3 verringern).
D1 und D11 sind 1,8V Z-Dioden, welche den Eingang schützen (Wichtig !)
Die LO Frequenz wird im unserem Konzept vom U02-DDS Synthesizer erzeugt und über (die zwei Si-Dioden sind wichtige Schutzdioden) dem AD831 zugeführt.
Am Ausgang IFOUT wird das fertige Ausgangssignal entnommen. Einfacher gehts wirklich nicht. Man braucht kaum Bauteile und die Qualität ist beeindruckend.
Will man die Schaltung als zweite Mischstufe verwenden, so wird der Übertrager weggelassen und R8 mit einer 0-Ohm Brücke bestückt. Das Eingangssignal wird dann an RFIN angeschlossen. Dabei ist auf die Anpassung an den Eingangswiderstand des AD831 zu achten.
Bestückung:
je nach Arbeitsfrequenz werden ein paar Bauteile unterschiedlich bestückt.
1. Der Mischerausgang ist eine ZF im Bereich von 9 bis 10,7 MHz (für die erste Stufe eines Superhets):
C4 und C5 werden mit 100pF bestückt.
R6 ... 51 Ohm
R7 ... 110 Ohm
damit hat der Mischerausgang eine Verstärkung von ca. 10dB was zum Ausgleich der Durchgangsdämpfung eines folgenden Quarzfilters dient
2. Der Mischerausgang arbeitet im NF Bereich (0 bis 50 kHz) für SDR I/Q Mischer oder für die zweite Stufe eines Superhets:
C4 und C5 werden mit 3,3uF bestückt
R6 ... wird nicht bestückt
R7 ... 0 Ohm Brücke
damit hat der Mischerausgang eine Verstärkung 1, also keine.
Empfangsqualität:
Wir haben den IP3 nicht gemessen, sondern die Praxistauglichkeit getestet:
80 und 40m ... Lamda/2 Dipole in 20m Höhe
630m Band ... eine 320m (!) lange Dipolantenne in 20m Höhe
andere Bänder ... 3el. Yagis
es kam kein Preselector zum Einsatz, die Antennen wurde direkt am ANT Anschluss angeschlossen.
Auf keinem Band (auch nicht auf 40m Nachts) kam es zu irgendwelchen Geistersignalen, der Empfang war immer klar. Besonders beeindruckend sind die Versuche an der 320m langen Antenne auf 475 kHz, auch hier ist der Empfang ohne Preselector störungsfrei.
Sollte es doch irgendwann zu Intermodulationsstörungen kommen, schaltet man einfach den U02-Preselector vor. Bisher habe ich dazu aber keine Notwendigkeit gesehen.