Die Baugruppen von DBØPD

Hier folgt eine technische Beschreibung aller Baugruppen von DBPD.

Die Mechanik: Gebaut 1983, zuletzt verändert Oktober 1999.
Das Relais ist in einem 19 Zoll Einschubgehäuse eines alten Debeg VHF Schiffsfunktransceivers untergebracht. Die inneren Trag- und Seitenplatten wurden neu geschnitten und gefalzt und bestehen aus 2mm dickem Alu. Die Rückseite besteht komplett aus zwei Kühlkörpern. Einer davon kühlt die Netzregelung der andere die Sendeendstufe. Ausserdem sind darin die Steckverbindungen für die Stromversorgung und die Antennen untergebracht. Die mittlere Tragplatte ist auf ca. 1/3 Höhe montiert so dass sich auf der Unterseite Platz für die Antennenweiche und den Vorverstärker ergibt, während auf der Oberseite genügend Raum für den Steckleistenrahmen zur Aufnahme der Module zur Verfügung steht.
Die einzelnen Module sind jeweils in lötbaren Weissblechgehäusen 74 x 148 x 30 mm untergebracht und sind alle einheitlich über 13-polige Steckleiten mit dem Rahmen verbunden. Einige der Module besitzen zusätzlich eine SMC Buchse zu HF Verbindung. Alle Module enthalten zur Entkopplung der Versorgungsspannung einen eigenen Low Drop Regelhalbleiter vom Typ 78LV10. Das Relais besitzt keine eigene Frontplatte. Alle Bedienelemente befinden sich in den Modulen. Die Aufteilung der Module ist (von links nach rechts) wie folgt:
1.Callgeber
2.Systemsteuerung
3.Empfangs ZF
4.RX-Vorstufe, PLL Local Oszillator, Mischer
5.TCXO Hauptoszillator
6.Sender PLL u. Vortreiber
7.NF-Summierung, NF-Filter, NF-Begrenzer
8.Monitor
9.Fernstuerauswerter
10.Fernsteuerempfänger
Relaiseinschub

Relaisrückseite

Das Netzteil: Gebaut Juli 1983, zuletzt verändert Oktober 1999.
Die Netzzuleitung geht über eine Kaltgerätebuchse mit integriertem Netzfilter zweipolig !!! über zwei !!! Feinsicherungen zum Netzschalter und von dort aus zu einem Ringkerntrafo, der links hinter dem Modulrahmen auf der Tragplatte montiert ist. Der Netztrafo hat zwei Primärwicklungen von je 110 V und zwei Sekundärwicklungen von je 15 V und kann 100 VA leisten. Die Gleichrichtung erfolgt mit zwei Metall-Blockgleirichtern und zwei Ladeelkos von je 4700 uF.
Die anschliessenden zwei Längsregler befinden sich auf dem linken Kühlkörper, ebenfalls in einer Weissblechbox, jedoch ohne Boden. Ein Längsregler speist den Elektronik Bus mit 13,8 V und ist mit einem L200 Regelhalbleiter aufgebaut. Der andere Zweig speist die Endstufe mit 13,8 V und ist ebenfalls mit einem L200 aber mit einem zusätzlichem Leistungstransistor MJ2501 aufgebaut. Beide Regler sind impulsfest und dauerkurzschlussfest ausgelegt. Im Rahmen der letzten Überarbeitung habe ich dem Relais einen 13,8V DC Stromversorgungseingang hinzugefügt so dass es jederzeit Notstrom gespeist werden kann.
Netzteilmodul

Der Callgeber: Gebaut 1983, bis heute nahezu unverändert.
Der Callgeber ist vielleicht nicht mehr ganz Stand der Technik. Er hat aber innerhalb eines 15-jährigen Betriebs nie einen Fehler gehabt und um Arbeit zu sparen wurde er original beibehalten.
Er ist in C-MOS Technik mit einer Diodenmatrix auf einer Lochrasterplatte aufgebaut und mit Wirewrap Draht verdrahtet. Sowohl der Taktoszillator als auch der Tonoszillator sind freilaufende C-MOS Oszillatoren. Die sinusförmige Nf-Ausgangsspannung wie auch die weiche Tastung werden mittels eines schmalbandingen NF-Filters im Ausgang erzeugt.
Callgeber

Die Systemsteuerung : Gebaut 1983, bis heute nahezu unverändert.
Wie man unschwer erkennt stammt die Systemsteuerung aus der gleichen Bauserie wie der Callgeber. Diese Systemsteuerung hat inzwischen einen hohen Bekanntheitsgrad denn viele Relaisbetreiber haben diese Schaltung von mir bekommen und mit Erfolg nachgebaut.
Sie ist ebenfalls in C-MOS Technik, teils analog, teils digital aufgebaut. (eine meiner beliebten DIGILOG Schaltungen) Sie besticht durch ihre Einfachheit, Zuverlässigkeit und Komfort. Die Systemsteuerung verwaltet die Auftastung (Tonrufauswertung), die Haltezeit, die Trägerwiederauftastung, das AOS Signal den Start des Callgebers und einen vor einigen Jahren nachgerüsteten QSO-Zähler.
Und das alles mit 4 ICs ohne jeden Prozessor.
Systemsteuerung

Die UHF-Eingangsstufe : Gebaut Oktober 1999
Aufgrund des extrem hoch gestiegenen Summenpegels (ca. 1 KW) kommerzieller 70 cm Stationen am Standort von DBØPD musste ein neuer extrem grosssignalfester Empfänger her. Etwa 1995 habe ich aufgrund der steigenden Belegung des 70 cm Bandes dieses Empfängerkonzept entwickelt.
Über ein Neosid 2-Kreis Bandfilter geht es auf einen BFT65 dem ein Neosid 3-Kreis Bandfilter folgt. Danach geht es auf einen IE 500 Ringmischer dem ein 50 Ohm Diplexer am ZF-Port folgt. Die gesamt Durchgangsverstärkung liegt bei etwa 0 dB. Der Localoszillator wird dem Fachmann bekannt vorkommen, er stammt aus einem BOSCH KF453. Allerdings wird hier der Senderzweig zum Ansteuern des Ringmischers über ein pi-Dämpfungsglied genutzt um eine exzellente Anpassung von Impedanz und Pegel zu gewährleisten. Der Oszillator ist mittels einer PLL, bestehend aus einem S187 und einem S89, an den TCXO Hauptoszillator angebunden.
UHF-Eingangsstufe
Der S187 und S89 sind zwar nicht mehr ganz Stand der Technik, aber erstens habe ich viele davon, zweitens ist es heute gar nicht mehr so einfach PLL Chips mit paralleler Programmierung zu finden.

Die Empfänger ZF : Gebaut Oktober 1999.
Das im Mischer auf 21,4 MHz umgesetzte Signal gelangt in der ZF-Baugruppe zunächst in einen inzwischen sehr rar gewordenen Transistor, einen P8002 FET von Siemens der in Gate-Basis Schaltung betrieben wird. Diese Schaltungsart ergibt einen extrem stabilen Betrieb und die gewünschte Impedanzwandlung von 50 Ohm auf einige Kiloohm. Diese Stufe hat eine Leistungsaufnahme von ca. 400 mW wodurch der FET sogar gekühlt werden muss aber dies gewährt eine extreme Linearität bei hoher Verstärkung und sogar noch geringem Rauschen.
??? Warum nur wird dieser Transistor nicht mehr hergestellt ???
Anschliessend gelangt das Signal zum Quarzfilter, Typ TOYOCOM T24E01-J, geschlachtet aus einem SEL Betriebsfunkgerät. Dieses Filter wurde an beiden Ports mittels Abschlusswiederständen und Trimmkondensatoren exakt abgeschlossen. Hinter dem Filter ist man nun endlich alle Störsignale los. Deshalb folgt nun ein sehr rauscharmer Dual-Gate MOS FET BF961 der die fehlende Verstärkung im HF-Eingangsteil kompensiert. Nach einem weiteren Neosid Filter geht es auf ein MC3371 FM-ZF-IC von Motorola. Dieses IC ist im Amateurfunk recht verbreitet, deshalb gehe ich hier nicht weiter darauf ein.
Empfänger ZF
Die Rauschsperre ist ebenfalls einen Eigenentwicklung. Der freie Operationsverstärker des MC3371 ist als Filter für ca. 10 kHz beschaltet und wird direkt vom NF-Ausgang des Demodulators gespeist. Anschliessend wird das Rauschsignal mittels zwei Shottkydioden BAT41 gleichgerichtet und in einem als Komparator mit Hysteresis beschaltetem LM158 ausgewertet. Über die Fernsteuerung kann auf zwei verschiedene Schwellen umgeschaltet werden. Als NF Schalter für die Rauschsperre dient ein Analogschalter 4066. Um die NF niederohmig aus der Baugruppe zu führen ist im NF Ausgang noch ein LM358 eingefügt.

TCXO Hauptoszillator : Gebaut Oktober 1999.
Weil das Relais auf dem Fernmeldeturm nicht im Betriebsgeschoss sondern im Turmschaft im Treppenhaus untergebracht ist, ist es extremen Temperaturschwankungen ausgesetzt. Diese gehen von etwa -10 bis +30 Grad Celsius. Übrigens auch extreme Luftfeuchtigkeiten bis hin zu 100 % und auch kondensierend. Dieses machte es unerlässlich die PLLs an einen TCXO anzukoppeln. Ich fand einen sehr hochwertigen 6,4 MHz TCXO von NDK in einem alten Siemens C-Netz Telefon.
Leider arbeitet dieser mit 5V, die PLLs jedoch mit 10V. Deshalb war ein Pegelwandler erforderlich den ich mit einem CMOS IC 4007 aufgebaut habe.
Vor dem Umbau war in dieser Box ein Thermostatoszillator aus einem KF451 untergebracht, weshalb sie so gross ist, heute enthält sie überwiegend Luft. Wegen der breiten Front sind in dieser Box auch die beiden Drehspulmesswerke zur Anzeige der Sendeleistung und der Empfängereingangsspannung untergebracht.
TCXO Hauptoszillator

Senderoszillator : Gebaut Oktober 1999.
Der Senderoszillator ähnelt sehr dem Localoszillator des UHF-Eingangsmoduls. Auch die PLL ist identisch aufgebaut.
Statt der HF Eingangsstufe und des Mischers befindet sich hier in der oberen Kammer links, der zweistufige Vortreiber und rechts die Leistungsregelung. Über die Fernsteuerung kann auf zwei Leistungsstufen von 2 W und 10 W geschaltet werden. Moduliert wird direkt der Oszillator über eine Varicap was eine völlig ausreichende Linearität und Symmetrie ergibt. Man muss allerdings vorsichtig sein, was die untere Grenzfrequenz der Modulation betrifft. Bei zu tiefen Frequenzen (kleiner 25 Hz) beginnt die PLL zu schwingen. Dieses wird durch das vorgeschaltete NF-Filter verhindert.
Senderoszillator

Sendeendstufe : Gebaut Oktober 1999.
Bereits vor etwa 10 Jahren bekam dieses Relais ein Hybridmodul vom Typ MHW710-2 als Sendeendstufe. Es hat sich exzellent bewährt und wurde deshalb bei der Überarbeitung wieder eingesetzt. Das Motorola Datenblatt gibt für dieses Modul eine Verstärkung von 19,4 dB und eine maximale Ausgangsleistung von 13 W bei 12,5 V an. Allerdings für einen Frequenzbereich von 440-470 MHz. Bei 439 MHz ist die maximale Ausgangsleistung (bei Einhaltung der Grenzwerte) nur knapp erreichbar während erstaunlicherweise die Verstärkung nahezu erhalten bleibt. In meinem Schaltungsaufbau erreiche ich aber immer noch bis zu 12 W allerdings bei 13,8 V was gemessen hinter dem Tiefpassfilter mehr als genug ist.
Der Aufbau erfolgte auf einer doppelseitigen Epoxy Platine mit durchgehender Massefläche auf der Rückseite und Durchkontaktierung zu den Masseleiterbahnen mit 1mm Holnieten. Für das Modul wurde ein rechteckiges Loch in die Platine gesägt und anschliessend eine dünne Kupferfolie auf der Masseseite über das Loch auf die Massefläche der Platine gelötet. Dieses bietet eine erstklassige Masseverbindung des Moduls. Bei der Auswahl der Kondensatoren muss man auf ausreichende Stromfestigkeit achten, sowohl im Tiefpassfilter, wie bei den Koppelkondensatoren und auch bei den Abblockkondensatoren. Ausserdem ist es auf Grund der Stromverteilung wesentlich günstiger, mehrere Kondensatoren kleinerer Kapazität parallel zu schalten.
Sendeendstufe

Modulationsbaugruppe : Gebaut 1983, Erweitert Oktober 1999.
In diesem Modul werden die NF Signale vom Empfänger, Callgeber, AOS und Monitor aufsummiert. Dieses geschieht auf einer sogenannten 0 Ohm Summenschiene (bekannt aus der Studiotechnik) aufgebaut mit einem TL071 BI FET Op Amp. Diese Technik bietet geringst mögliche NF-Intermodulation. Darauf folgt zunächst ein Hochpassfilter mit einer -3dB Eckfrequenz von 180 Hz und einer Sperrdämpfung von 20 dB bei 60 Hz. Das Signal gelangt danach in ein Tiefpassfilter mit einer -3dB Eckfrequenz von 3500Hz und einer Sperrdämpfung von 20 dB bei 7100 Hz. Somit ergibt sich ein -3dB Passband von 300-3500 Hz. Beide Filter bestehen aus je zwei OpAmps eines LM324.
Bei der Überarbeitung des Relais 1999 wurde die "Überhubfalle", die das NF Signal bei mehr als 5kHz Spitzenhub um 20 dB absenkte ersetzt. Diese Funktion übernimmt nun ein Dynamikbegrenzer (zu sehen auf der Subplatine) der alle Hübe von 0 - 3,5kHz linear überträgt und ab 3,5 kHz den Ausgangshub auf maximal 4,0kHz ansteigen lässt. Dieses ist eine gute Variante zu einem Begrenzerverstärker, denn durch die sanfte Abregelung steigt der Klirrfaktor nur geringfügig an, was dem gestressten Dauermobilfunker und dem Berufsamateurfunker sehr zu gute kommt. Aufgebaut ist dieser Dynamikbegrenzer mit einem MC3340 von Motorola. Übrigens auch ein IC das nicht mehr hergestellt wird.
Modulationsbaugruppe
Lieber Leser, bitte beachten Sie zum Thema FM-Hub im Amateurfunk die Links auf der DBØPD Startseite !

Monitor : Gebaut 1983, bis heute nahezu unverändert.
Dieses ist auch wieder eine Box mit viel Luft, aber der Mensch möchte es ja komfortabel und deshalb beschloss ich damals ein Monitormodul mit einzubauen, um am Relaiseinschub mithören zu können und auch direkt sprechen zu können. Und da ein verständlicher Lautsprecher nun mal einen Mindestdurchmesser hat musste diese Box halt eine gewisse Breite haben.
Der Lautsprecherverstärker ist mit einem kleinen NF-IC LM380 aufgebaut. Der Mikrofon Vorverstärker ist aus der BOSCH KFxx1 Serie. (Ja stimmt, ich habe nicht nur ein BOSCH Fabel, sondern ich habe auch Tonnen von BOSCH Baugruppen) An der Frontplatte befindet sich eine Din Buchse, an der ein Handapparat eingesteckt werden kann, um Vollduplex Verkehr zu machen, oder ein Messplatz angeschlossen werden kann.
Monitor
Auf diese Monitorbaugruppe möchte ich keinesfalls verzichten, sie erleichtert den Service enorm und ich kann jedem Relaisbauer empfehlen so etwas vorzusehen.

Fernsteuerempfänger : Gebaut Oktober 1999.
Tja, allzu viel möchte ich über die Fernsteuerung natürlich nicht verraten. Ich habe vorsichtshalber mal geprüft ob man die Quarzfrequenz im Bild erkennen kann ... Kann man nicht !
Es ist ein ganz normaler Doppel-Superhet Empfänger und eine Eigenentwicklung. Als ZF IC kommt ein MC3359 zum Einsatz. Dass man so viele Filterspulen auf der Platine sieht kommt daher, dass auch dieser Empfänger mit einer ganzen Menge an unerwünschten Signalen fertig werden muss. Nur wer einmal an einem Freitag Mittag auf 138m Höhe auf einem Funkturm in der Innenstadt auf den Bildschirm eines Panoramaempfängers geschaut hat, kann ermessen was dort los ist.
Fernsteuerempfänger

Fernsteuerauswerter : Gebaut Oktober 1999.
Auch über den Auswerter möchte ich nicht allzu viel preisgeben, obwohl der versierte Techniker eh an den Bauteilen erkennt worum es sich hier handelt. Aber wir Techniker sind ja brav, wir machen keinen Unfug ...
Die Fernsteuerung ist ebenfalls eine Eigenentwicklung und beinhaltet 16 Kanäle also 8 Funktionen Ein/Aus. Ein IC setzt den Fernsteuercode in ein 4 bit Digitalsignal um, welches von einem 1 aus 16 Decoder IC dekodiert wird. Zwei darauf folgende Leistungstreiber ICs vom Typ ULN2803 steuern damit 8 Bistabile Relais mit je zwei Umschaltkontakten. Einer der Kontakte steuert je eine LED auf der Frontplatte zur Anzeige des Schaltzustandes, der andere Kontakt ist zur 13 poligen Steckleiste geführt um die jeweilige Elektronik anzusteuern. Neben den LEDs sind je zwei Tasten angeordnet um die Zustände vor Ort zu steuern.
Fernsteuerauswerter
Ich weis, der eine oder andere wird jetzt sagen, hätte man dafür nicht besser einen Prozessor nehmen können ... Hätte man. Und ich war auch nah dran ...
Aber dann dachte ich : Diese Technik funktioniert zuverlässig bei Südwind, bei Vollmond und auch Dienstags .....
.... und auch im Jahr 2000 !

Vorverstärker : Gebaut 1984, modifiziert 1993.
Auf der Unterseite des Relaiseinschub befindet sich, ebenfalls in einer lötbaren Weissblechbox der Vorverstärker. Ich habe ihn nicht geöffnet, es ist eine Heidenarbeit, und das viele löten macht die Güte der Kreise nicht gerade besser.
Der Vorverstärker beinhaltet 6 Kammern mit jeweils einem Innenleiter aus 3 mm Silberdraht und einem Glasrohrtrimmer als Dachkapazität. Sowohl die Ein- und Auskopplungen wie auch die Kopplung der Kreise untereinander geschieht durch kurze Drahtbügel aus 1,5mm Silberdraht. Ursprünglich waren 4 Kreise vor einer Dual-Gate-Mosfet-Tetrode vom Typ 3SK97 und 2 Kreise dahinter. Dieser Vorverstärker hat Jahrelang ausgezeichnet am alten Standort in den Baumbergen (viel nichts und Bäume) funktioniert. Aber bereits damals beim Umzug auf den Fernmeldeturm war dieser heisse 3SK97 überfordert. Ich habe dann das Konzept auf 2 Kreise vor einem BF980 und 4 Kreise dahinter geändert. Der BF980 ist zwar nicht das non plus ultra, aber sehr gutmütig zu starken Signalen und trotzdem noch leidlich rauscharm.
Vorverstärker und Weiche
Bei der Überarbeitung 1999 habe ich die Möglichkeit vorgesehen per Fernsteuerung den Vorverstärker abschalten zu können. Dazu sind auf einer kleinen Platine zwei SDS RH12 Relais aufgelötet. Diese sind so leidlich für kleine Leistungen bis in den UHF Bereich geeignet.

Duplexweiche : Gekauft 1983.
Die Duplexweiche ist von der Firma PROCOM der Typ DPF70-6S und eines meiner Lieblingsteile. Ich setze diese Weiche seit über 20 Jahren im kommerziellen Sektor ein. Noch nie hatte so eine Weiche je einen defekt. Selbst Blitzeinschläge haben sie schadlos überstanden und noch nie war ein Nachgleich erforderlich. So was kann man einfach nicht selbst bauen, zumindest nicht mit vertretbarem Aufwand und Preis. Auch die technischen Daten sind bestechend :
Einfügedämpfung : kleiner 1,2 dB
Sperrdämpfung : grösser 85 dB
Maximale Leistung : 50 Watt
Temperaturbereich : -30 bis +60 Grad Celsius
Was will der Mensch mehr !


Ich hoffe dem einen oder anderen Leser mit meiner Beschreibung einige Anregungen gegeben zu haben oder vielleicht einigen Newcomern ein wenig die FM-Relaistechnik näher gebracht zu haben. Aber vielleicht habe ich ja auch wenigstens einen Amateurfunker dazu gebracht sich mal wieder mit Elektronik statt mit dem PC zu beschäftigen. Und wenn es auch nur zu einer Diskussion über Amateurfunktechnik ist. Für Anregungen, Verbesserungsvorschläge oder sonst wie geartete Diskussionen bin ich immer offen.
Allen Amateurfunkern nette QSOs und einen störungsfreien Betrieb wünscht
DF1QE
Armin, DF1QE
DBØPD
70 cm Relais Münster, DBØPD

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Letzte Änderung / Updated : 28.Nov.1999
Verantwortlich / Responsible & Copyright © : Armin Gräwe, Münster, Germany