23cm-SuSE

Entwicklungsstand

VFO

Schon vor dem Erscheinen der 2m-SuSE kam die Idee auf, auch eine 23cm-Version mit etwa gleichen Leistungsdaten aufzubauen. Als Mutteroszillator sollte wieder der modulierbare Si571 verwendet werden, den es auch in einer 1,4 GHz-Version gibt. Die Beschaffung eines Entwicklungsmusters war noch einfach, für eine Kleinserie hätten jedoch mindestens 50 Stk. dieser Variante abgenommen werden müssen, was zu unvertretbar hohen Kosten von mehreren Tausend Euro geführt hätte.

Der ganze VFO musste daher neu konzipiert werden. Nach Versuchen mit einem ADF4113 von Analog Devices zeigte sich schnell, dass eine zweistufige PLL notwendig sein wird. Die erste wird durch einen Standard-Si571 bei etwa 100 MHz aufgebaut. Sie dient als modulierbare Referenz mit nahezu beliebiger Rasterweite für den ADF4113, der eine Verdreizehnfachung auf die Endfrequenz 1300 MHz durchführt. Als VCO wird ein UCE1-532A von ALPS verwendet. Um die Kosten gering zu halten, wird ein Standard-571 mit einer Temperaturstabilität von +/-20ppm verwendet. Stabilisiert wird er durch einen offenen, geregelten Thermostaten.


RX-Struktur


Der RX ist ein Dreifachsuper mit den Zwischenfrequenzen 117,4 MHz, 21,4 MHz und 455 kHz. Dieser Aufbau war nötig, um eine ausreichende Spiegelfrequenzsicherheit auf 23cm sicher zu stellen. Zusammen mit dem Doppelbandfilter und dem Eingangshochpass vor dem ersten Mischer werden so mindestens 50dB erreicht. Das Bild zeigt, was allein durch das Doppelbandfilter bereits an Selektion erreichbar sind wird.

P3_Eingang_150MHz_DIV

Die Restwelligkeit im Durchlassbereich konnte durch Optimierung in der Zwischenzeit noch weiter verbessert werden, wodurch sich auch die Weitabselektion noch einmal erhöht hat. Ein Hochpass am Eingang bringt zudem noch eine weitere Selektion und erhöht die Übersteuerungsfestigkeit der ersten Vorstufe.

Der erste RX-Mischer besteht aus einem CF750. Dahinter folgt ein der 2m-SuSE ähnlicher Aufbau mit einem MC3362 als ZF-Verstärker mit Demodulator. Erste Messungen am offenen Aufbau (noch ohne SE-Umschaltung) zeigen eine Empfindlichkeit, die der 2m-SuSE entspricht. Eine neue Verstärkungsregelung in der ersten ZF erhöht den Dynamikbereich des ganzen Empfängers um etwa 20dB.


23cm-Endstufe


Dieser Block machte erstaunlicherweise die meisten Probleme bei der Entwicklung, da es für 23cm keine brauchbaren Powermodule für Leistungen zwischen 2W und 10W für 12V gibt. Die Endstufe sollte zudem ein Pi-Filter und eine SWR-Brücke enthalten und mit einer elektronischen S/E-Umschaltung ausgestattet sein. Diese Umschaltung bestand zunächst aus einer Lambda/4-Streifenleitung, die jedoch viel Platz benötigte und relativ schlechte Ergebnisse brachte. Die Endstufe selbst bestand zunächst aus einem AP561-F von TriQuint mit einer Ausgangsleistung P1dB von etwa 39dBm (8W). Der Hauptvorteil war, dass dieses IC mit 12V betrieben werden konnte, während MMICs normalerweise maximal 5V benötigen. Leider wurde dieses IC kurz nach der Fertigstellung des ersten lauffähigen SuSE23-Musters nach nur 3 Jahren Fertigung abgekündigt. Nicht viel besser erging es dem TQP3301 mit ähnlichen Eigenschaften.

Versuche mit den Power-FETs CLY5 und PD20010-E führten mangels Platz auf der Hauptleiterplatte und zu umständlicher Kühlkonstruktion nicht weiter. Auch das zwischenzeitlich getestete Mitsubishi-Modul M67715, das sich besser an der Rückwand befestigen und dadurch leicht kühlen ließ, war nicht so optimal wie erhofft. Es zeigte sich, dass die Platz fressende Lambda/4-Umschaltung und die ganze Endstufe mit Pi-Filter und SWR-Brücke besser auf eine kleine Leiterplatte ausgelagert werden müsste. Dadurch braucht der Treiber auf der Hauptplatine nur noch etwa 10dBm liefern und es können auch noch nachträglich andere Endstufenkonzepte durch Austausch einer kleinen Leiterplatte leicht ausprobiert werden.

An der Antennenbuchse der 23cm-SuSE werden nun mit einem TQP7M9104 trotz dämpfenden Pi-Filter und SWR-Brücke immerhin noch 32,5dBm (etwa 1,7W) abgegeben. Dies reicht zur Ansteuerung einer externen Modul-Endstufe völlig aus, die abgesetzt direkt an der Antenne angebracht werden könnte. Mit einem Vorverstärker versehen, können so auch die Verluste des Speisekabels ausgeglichen werden. Nachteilig ist jedoch der sehr schlechte Wirkungsgrad, da der TQP7M9104 nur mit 5V betrieben wird und im A-Betrieb läuft. Dadurch müssen mit einem analogen Regler (78T05) etwa 8 Watt in Wärme umgesetzt werden. Der Einsatz eines TSR-1 Schaltreglers war nicht sinnvoll, da seine Restwelligkeit zu einer AM mit Seitenträgern im Abstand der Schaltfrequenz von etwa 460 kHz neben dem Hauptträger führt. Die Amplitude dieser Nebenträger liegt bestenfalls nur 50dB unter dem Hauptsignal. Platz für umfangreiche DC-Filter ist leider nicht vorhanden.


Endstufe_A

Controller


Nach den unerwarteten Verzögerungen durch VFO und Endstufe bekommt nun auch der Controller eine Neukonstruktion. Der Grund ist im wesentlichen durch den dann möglichen Wegfall des STT-Shields begründet. Die Zweitnutzung dieser Leiterplatte innerhalb der 2m-SuSE war am Anfang der Entwicklung ein Zugeständnis an die Kosten, erforderte jedoch viele interne und einen äußeren Steckverbinder und es wurde relativ viel Platz intern belegt.

Zusammen mit Verbesserungen in der NF-Aufbereitung und einem moderneren ATxmega-Controller können zudem noch einige DSP-Ideen in die NF-Verarbeitung einfließen. Es hat sich auch gezeigt, dass der NF-Verstärker auf dem STT-Shield kräftiger sein könnte, um z.B. auch einen problemlosen Mobilbetrieb zu ermöglichen. Der neue Controller V2.0 wird sich auch mit der alten 2m-SuSE verbinden lassen. Es könnte aber besser sein, auch hier an eine Neuauflage zu denken, um z.B. das Großsignalverhalten auf 2m zu verbessern.


dc7gb - 20210408