Eisch-Kafka-Electronic GmbH

Ulm

Selektiver einstufiger Vorverstärker

für

2,4 GHz

nach DB6NT

Handbuch

Stand: 19.3.12

Eisch-Kafka-Electronic GmbH

Abt-Ulrich-Str.16

89079 Ulm - Gögglingen

Tel:07305/23208

FAX 07305/23306 Alle Vertriebsrechte für diesen Bausatz sind exclusiv bei Eisch electronic. Copyright für Beschreibung und Bausatz bei den Verfassern. Abdruck, ganz oder teilweise,sowie kommerzielle Nutzung nur mit schriftlicher Genehmigung der Verfasser. Verstöße werden strafrechtlich verfolgt.

Vorverstärker 2,4 GHz (1-stufig) nach DB6NT V1.0 Seite -- 2 --

Eisch-Kafka-Electronic GmbH * Abt-Ulrich-Str.16 * 89079 Ulm

* Tel. 07305 23208 * FAX 07305 23306 *

19.03.2012

Sie haben sich für den Bausatz Selektiver Vorverstärker 2,4 GHz

nach DB6NT entschieden. Das vorliegende Handbuch soll mehrere

Aufgaben erfüllen:

- Ihnen die Funktionen der Schaltungen erläutern

- Hilfestellung beim Aufbau geben

- Hilfestellung beim Abgleich geben

- Hilfestellung bei der Fehlersuche geben

- Hinweise für die Zusammenschaltung der Baugruppen geben

- ... und Sie für weitere Angebote aus unserem Lieferprogramm

interessieren.

Wir sind für Verbesserungs- und Ergänzungsvorschläge immer

dankbar. Der Inhalt des Handbuches wurde in Zusammenarbeit mit

DB6NT erstellt.

Sollten Sie Fehler finden, bitten wir um Rückmeldung (wir sind

auch nur Menschen).

Adressen der Entwickler: Michael Kuhne, Birkenweg 15, 95119 Naila/Hölle Tel: 09288/8232 FAX: 09288/1768

Technische Daten:

Frequenzbereich:

Eingangsfrequenz: 2,35GHz abstimmbar

Durchgangsverstärkung: Typ 15dB

Rauschzahl: Typ 0,7dB

Versorgungsspannung: 12,6 V= (8V bis 24 V)

Stromaufnahme: ca. 20mA

Fernspeisung: möglich über Koaxkabel

Vorverstärker 2,4 GHz (1-stufig) nach DB6NT V1.0 Seite -- 3 --

Eisch-Kafka-Electronic GmbH * Abt-Ulrich-Str.16 * 89079 Ulm

* Tel. 07305 23208 * FAX 07305 23306 *

19.03.2012

Einleitung:

Der hier vorgestellte rauscharme Vorverstärker wurde so ausgelegt, daß er

vorzugsweise für die Betriebsart SSB/CW verwendet werden kann. Der Verstärker

sollte einfach aufzubauen und möglichst abgleichfrei sein.

Er bietet folgende Vorteile:

1. Stecker am Eingang zur direkten Montage am Koaxrelais, um Verluste durch

Zwischenstücke zu vermeiden.

2. Hohe Durchgangsverstärkung um die Dämpfung langer Koaxkabel

auszugleichen.

3. Helixfilter am Ausgang der ersten Stufe, um Übersteuerungen des darauf

folgenden Empfängers durch Außerbandsignale zu vermeiden.

4. Kleine Rauschzahl Typ 0,7dB NF

5. Durch sorgfältiges Design wird eine Schwingneigung der Vorstufe auch bei

schlechter Antennenanpassung vermieden.

6. Einfacher Aufbau mit durchkontaktierter Teflon - Leiterkarte und SMD -

Bauteilen.

Schaltungsbeschreibung

Der Verstärker ist mit einem HEMT - FET (High Electron Mobility Feldeffekt-

Transistor) in der Eingangsstufe bestückt. Die Eingangsstufe ist breitbandig - rauscharm

angepasst und besitzt keine HF-Abgleichelemente. Die Schaltung ist weitgehend von DJ

9 BV (1-2) übernommen und wurde zum einfacheren Nachbau komplett auf einer

Teflonleiterplatte realisiert. Die Gatespannungserzeugung des HEMT's erfolgt über das

IC - ICL7660 zur Erzeugung der negativen Spannung, sowie eines Reglers für die

Arbeitspunkteinstellung. Als Spannungszuführung zum Transistor ist ein LCR -

Netzwerk vorgesehen. Zur elektrischen Stabilität der Schaltung wirken unter anderem

die Sourceinduktivität als Gegenkopplung sowie der Entkopplungswiderstand zwischen

Drain und Helixfilter. Dieser Widerstandswert kann von 10...39 Ohm variiert werden,

geht jedoch auf die Verstärkung und Rauschzahl ein. Das Helixfilter 2450 von NEOSID

ist über das gesamte Amateurband abstimmbar und besitzt 50 Ohm Ein- und Aus-

gangsimpedanz.

Die Betriebsspannung des Verstärkers kann 8 bis 24 V betragen, der Betriebsstrom liegt

bei ca. 20mA. Für die Fernspeisung über das Koaxkabel ist ein eingebautes Filter sowie

ein Verpolungschutz vorgesehen, zur direkten Spannungsversorgung kann die

Spannung über einen Durchführungskondensator zugeführt werden.

Bei einer Mastmontage des Verstärkers sollte ein zusätzlicher Überspannungsschutz in

Form einer Trans-Zorb-Diode (TZB16V) oder eines 12V Varistors über die

Betriebsspannung eingebaut werden.

Vorverstärker 2,4 GHz (1-stufig) nach DB6NT V1.0 Seite -- 4 --

Eisch-Kafka-Electronic GmbH * Abt-Ulrich-Str.16 * 89079 Ulm

* Tel. 07305 23208 * FAX 07305 23306 *

19.03.2012

Aufbau und Abgleich der Baugruppe: Wir versuchen den Aufbau der Geräte in möglichst kleinen Schritten zu erklären. Trotzdem müssen bestimmte Grundkenntnisse vorrausgesetzt werden. Sie sollten z.B. mit Lötkolben, Ohmmeter, Oszillograf, Bohrmaschine umgehen können. Zum Abgleich sollte unbedingt ein Meßsender und HF-Leistungsmesser zur Verfügung stehen. Der Besitz eines Spektrumanalyzers ist sehr hilfreich.

Aufbau des Vorverstärkers:

1. Bitte packen Sie den Bausatz aus und kontrollieren Sie anhand der Stückliste alle Teile. Bitte lassen Sie keine Teile vom Tisch fallen.

2. Teflonleiterkarte:. Die Teflonleiterkarte ist bereits gebohrt und auf Maß zugeschnitten. Kleine Änderungen an den Abmessungen können noch mit einer Feile vorgenommen werden.

3. Gehäuse: Die Leiterkarte passt in das Gehäuse. Bitte stecken Sie beide Metallwinkel zusammen und prüfen Sie, ob die Leiterkarte reinpasst. Eventuell müssen Sie an den Ecken noch etwas feilen. Die Löcher können dann entsprechend der Maßzeichnung gebohrt werden.

Dazu ist die Lage der Bohrungen für den N-Stecker am Eingang und für die N-Buchse am Ausgang festzulegen. Auch die Lage des DuKo's ist festzulegen. Der Abstand von Buchsenmitte bis Unterkante Blechrahmen beträgt 13mm.

Zerlegen Sie jetzt wieder die Teile und bohren Sie bitte die Löcher in die Weisblechwinkel. Jetzt können Sie die Winkel zusammenlöten. Dazu sollte aber die Leiterkarte (als Abstandshalter) im Gehäuse liegen und der obere und der untere Deckel aufgesteckt werden. Beide Gehäusewinkel aus Weißblech nur an den gegenüberliegenden Ecken zusammenlöten. Nach dem Zusammenlöten der Winkel können Sie die Leiterkarte einlöten. Sie sollte vom unteren Deckel einen Abstand von 13,5mm haben. Zuerst sollte die Leiterkarte an einigen Stellen am Blechstreifen fest gelötet werden. Prüfen Sie genau, ob die Leiterkarte richtig mit den Gehäusewinkeln verbunden ist und ob überall der gleiche Abstand eingehalten wird. Die Leiterkarte darf nicht unter (mechanischer) Spannung stehen! Sollte das der Fall sein, ist jetzt die letzte Gelegenheit die Lage der Leiterkarte zu korrigieren. Zum Einlöten der Leiterkarte sollten Sie einen Lötkolben von mind. 50W (80 Watt sind besser) verwenden (z.B. Weller Magnastat mit Spitze "8" oder "9" oder einen geregelten Lötkolben, bei dem Sie die Temperatur einstellen können -->"400°C"), damit es keine "kalten Lötstellen" gibt.

4. Durchführungskondensatoren. Nach dem Einbau der Leiterkarte sollte der DuKo von außen eingesteckt und verlötet werden. Vor dem Einstecken können Sie auf den DuKo als Masseanschluß eine Lötfahne aufschieben und diese mit DuKo und Gehäuse verlöten.

5. Koaxbuchsen. Sie können jetzt von außen eingelötet oder mit 4 Schrauben festgeschraubt werden (Schrauben gehören nicht zum Bausatz!) werden.

6. Bestücken der Leiterkarte: Nachdem die Leiterkarte im Gehäuse bereits eingelötet ist, kann mit dem Bestücken der Bauelemente begonnen werden.

6.1 Einbau des Helixfilters. Das Helixfilter ist in die Leiterkarte zu stecken und rundum mit der Leiterkarte zu verlöten.

Vorverstärker 2,4 GHz (1-stufig) nach DB6NT V1.0 Seite -- 5 --

Eisch-Kafka-Electronic GmbH * Abt-Ulrich-Str.16 * 89079 Ulm

* Tel. 07305 23208 * FAX 07305 23306 *

19.03.2012

6.2 Einbau der SMD - Bauelemente. Ein Teil des Bausatzes besteht aus SMD - Bauelementen. Diese werden auf einer Seite der Leiterkarte eingelötet. Bitte passen Sie beim Auspacken der Bauelemente sehr auf, da die Teile nur teilweise beschriftet sind.

Hinweis: Immer nur ein Bauteil auspacken und das gleich einbauen.

6.2.1 Einbau der SMD - Kondensatoren. Der Bausatz enthält etliche Keramikkonden-satoren. Bitte suchen Sie die entsprechenden Stellen auf dem Bestückungsplan heraus. Die Kondensatoren sind anhand des Bestückungsplanes auf der Lötseite der Leiterkarte einzubauen. Bitte stellen Sie Ihren Lötkolben auf ca. 320°C und verwenden Sie wenig Lötzinn.

Wichtig: Bitte halten Sie die angegebenen Plätze für die Kondensatoren ein, da hiervon mit die technischen Daten des Vorverstärkers abhängen.

6.2.2 Einbau der SMD - Widerstände. Der Bausatz enthält etliche SMD-Widerstände. Bitte suchen Sie die entsprechenden Stellen auf dem Bestückungsplan heraus und löten Sie die Widerstände vorsichtig ein.

6.2.3 Einbau des SMD - Potentiometers. Der Bausatz enthält ein SMD-Potentiometer. Bitte suchen Sie die entsprechenden Stellen auf dem Bestückungsplan heraus und löten Sie die Potentiometer vorsichtig ein.

6.2.4 Einbau der SMD - Dioden. Der Bausatz enthält drei unterschiedliche SMD-Dioden. Bitte suchen Sie die entsprechenden Stellen auf dem Bestückungsplan heraus und löten Sie die Dioden vorsichtig ein.

6.2.5 Einbau der IC's: Der Bausatz enthält den Spannungsregler 78L05 und den Spannungsinverter 7660 in SMD. Bitte suchen Sie die entsprechenden Stellen auf dem Bestückungsplan heraus und löten Sie beide IC's vorsichtig ein.

7.1 Verbindung mit dem DuKo und den N-Buchsen: Nun ist es an der Zeit alle Verbindungen nach außen zu führen. Dazu wird der Draht des DuKos "12Volt" umgebogen und in das entsprechende Loch der Leiterkarte gesteckt und verlötet.

Der Innenleiter von N-Stecker und N-Buchse muß auf der Leiterkarte aufliegen. Keinesfalls darf als Verbindung ein Stück Draht verwendet werden. Siehe dazu auch die entsprechende Zeichnung im Anhang.

8. Einbau des GaAs FET - Bauelementes. Jetzt erst werden die GaAs-Bauelemente eingelötet. Dies ist der Transistor NE32584A.

Dabei ist äußerst vorsichtig vorzugehen. Es sollten ESD - Maßnahmen

getroffen werden. Das Lötgerät muss mit Baugruppe und Tischunterlage

verbunden sein. Keinesfalls während der Arbeit ans Telefon gehen oder den

Arbeitsplatz verlassen.

9. Waschen. Wenn möglich, sollte die Schaltung mit Spiritus oder ähnlichem gereinigt werden um Flußmittelreste des Lötzinns zu beseitigen.

10. Moosschaumstoff. Um Gehäuseresonanzen zu unterdrücken muß in den Gehäusedeckel der Bestückungsseite Moosschaumstoff eingeklebt werden (Nicht Bestandteil des Bausatzes!).

Damit wäre der Aufbau des Vorverstärkers abgeschlossen.

Vorverstärker 2,4 GHz (1-stufig) nach DB6NT V1.0 Seite -- 6 --

Eisch-Kafka-Electronic GmbH * Abt-Ulrich-Str.16 * 89079 Ulm

* Tel. 07305 23208 * FAX 07305 23306 *

19.03.2012

Abgleich des Vorverstärkers:

1. Prüfung auf Kurzschlüsse. Vor der ersten Inbetriebnahme sollten Sie prüfen, ob kein Kurzschluss vorhanden ist. Bitte messen Sie mit einem Ohm-Meter zwischen "+13.8V" und "Masse" Der Widerstand sollte >100Ω sein.

2. Erstes Einschalten. Jetzt können Sie an den Vorverstärker zum ersten Mal Betriebsspannung anlegen. Verwenden Sie dazu ein Netzteil mit Strombegrenzung (Strombegrenzung auf 200mA einstellen) und nicht gerade Ihr Stations-Powernetzteil mit 20A. Falls eine Fehlverdrahtung vorliegt und Sie ein Netzteil mit 20A verwenden, können Sie sicher sein, dass dann etliche Bauelemente abbrennen.

Es sollte bei 12,6Volt ein Strom von < 100mA fließen.

3. Inbetriebnahme und Abgleich

Nach dem Anlegen der Betriebsspannung sollte mit dem 1kΩ Potentiometer die Drainspannung des Transistors NE32584A auf 2Volt eingestellt werden.

Nun ist das Helixfilter wechselseitig auf maximale Verstärkung (beste Rauschzahl) abzustimmen.

Damit ist der Abgleich des Vorverstärkers beendet. Anmerkung: Der Verstärker wurde diverse Male nachgebaut und erreichte immer Verstärkungen zwischen 12dB und 16dB. Die Rauschzahl liegt bei 0.7dB NF. Schwingneigung, selbst bei abgezogener Antenne wurden nicht festgestellt. Dank: Für die Erstellung erster Musternachbauten zum Testen der Nachbausicherheit, sowie für viele Anregungen und Tips bedanke ich mich bei DL6NCI, DK2DB, DF9LN und DL3JMM. Weiterhin bedanke ich mich bei DC8SE für die Bereitstellung zahlreicher Bauteile, sowie bei Hr. R.Schulze Höing der Fa. MAURITZ für Leiterkartenmaterial zur Erstellung der Musterplatinen.

Literatur:

(1) R.Bertelsmeier, DJ9BV, "No-Tune HEMT Preamp for 13cm" DUBUS Buch 4 Seite 191 - 197

(2) R.Bertelsmeier, DJ9BV, "PHEMT Preamp for 13cm" DUBUS Buch 4 Seite 198 - 207

(3) M.Kuhne, DB6NT "Compact 13cm Linear Transverter" DUBUS Buch 4 Seite 264 - 275

(4) Datenblatt NE42484A Firma NEC

(5) Datenblatt MGA86563 Firma HP/Avantek

(6) Datenblatt RO4003 Leiterplatten Firma ROGERS

(7) Datenblatt Helixfilter Firma NEOSID

Vorverstärker 2,4 GHz (1-stufig) nach DB6NT V1.0 Seite -- 7 --

Eisch-Kafka-Electronic GmbH * Abt-Ulrich-Str.16 * 89079 Ulm

* Tel. 07305 23208 * FAX 07305 23306 *

19.03.2012

Stückliste

Erstellt 19.3.12

Anzahl Bezeichnung Bauform Wert ___________________________________________________________________________________________

1 Widerstand SMD 1206 10Ω 1 Widerstand SMD 1206 47Ω 1 Widerstand SMD 1206 220Ω 1 Widerstand SMD 1206 4,7kΩ 1 Poti SMD Beckmann 23B 1K 1 Keramikkondensator SMD 0805 4,7pF 1 Keramikkondensator SMD 0805 6,8pF 2 Keramikkondensator SMD 0805 47pF 3 Keramikkondensator SMD 0805 1nF 3 Tantalelko SMD Bauform C/16V 6,8µF/10µF/15µF 2 Tantalelko SMD Bauform A/35V 1µF 1 DUKO 1nF 1 Helixfilter NEOSID 7.2G 2450 2 Diode SMD LL4148 1 Schottkydiode SMD LL101 1 Transistor PHEMT-FET NE32584A 1 Integrierte Schaltung SMD SO8 ICL7660 1 Festspannungsregler SMD SO8 78L05 1 Koaxbuchse 4 Loch kl. Flansch N-Norm 1 Koaxstecker 4 Loch kl. Flansch N-Norm 1 Lötöse für DuKo 3,2mm 1 Weißblechgehäuse 37x74x30mm 1 Leiterkarte Teflon RO4003 "Vorverstärker 2,4GHz" _________________________________________________________________________