Amateurfunk-Homepage von Andy  DL1AKP

Erkennen des Amateurbandes durch Frequenzmessung

Für den Einsatz in meiner MOSFET-Endstufe brauche ich eine zuverlässige und fehlbedienungssichere Möglichkeit, das entsprechende Splitfilter am Ausgang zu schalten. Nun gibt es dafür einige Möglichkeiten:

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1. Umschaltung per Hand (sehr fehleranfällig, man vergisst eben schnell mal was…)

2. Umschalten per BAND-DATA (nur auf wenige TRX anwendbar, z.B. YAESU)

3. Umschalten per CAT (kompliziert zu programmieren, nur auf wenige TRX anwendbar)

4. Umschalten per Frequenzmessung

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Es gab nur die vierte Variante, welche für meinen Fall wirklich Sinn macht. Nach Recherchen im Internet fand ich nur eine einzige Schaltung. Leider war dort eine feste Zuordnung der Bänder bereits vorgesehen (160m, 80m, 40m, 30/20m, 17/15m, 12/10m), welche mit meinem bereits aufgebauten Splitfilter nicht kompatibel waren. Da eine Kontaktaufnahme mit dem OM scheiterte, gab es nur die eine Möglichkeit: Selbstbau! Amateurfunk pur. Also ran ans Werk.

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Da ich schon einiges in Arduino programmiert und gebaut hatte, war die Wahl schnell getroffen. Einen passenden Ansatz fand ich im Internet, so programmierte ich einen ersten Test-Typ und realisierte die Schaltung auf dem Steckbrett. Nach einigen Tests funktionierte diese ganz gut und ich fertigte eine Lochrasterplatine. Diese schickte ich zu meinem Funkfreund DL2VWR, der sie auch gleich unter die Lupe nahm. Er hatte etwas zu meckern (im positiven Sinne) und so verfeinerte ich die Sache noch. Nun soll eine Leiterplatte gemacht werden, damit sie in die PA eingebaut werden kann.

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Im weiteren Nachdenken mit Gerd, DL2VWR, reifte die Idee für eine Version bis 50 MHz.

So wird es also zwei Versionen geben:

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Version 1:     160m bis 10m, mit acht Schaltausgängen für Relais und der Aufteilung 160m, 80m, 40m, 30m, 

                     20m, 17m, 15m, 12/10m. (evtl. Erweiterung um 2200m, 630m, 60m)

Version 2:    2200m bis 4m, mit 14 Schaltausgängen, eine für jedes Band: 2200m, 630m, 160m, 80m, 

                     60m, 40m, 30m, 20m,  17m, 15m, 12m, 10m, 6m, 4m.

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So ist es mit der Variante 2 auch möglich, Antennen automatisch durch Erkennen der Frequenz umzuschalten, oder eben Splitfilter, Dämpfungsglieder oder…

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Ich arbeite mit ARDUINOs. Programmieren habe ich autodidaktisch gelernt und bin also nicht so bewandert wie ein „echter Programmierer“. Also mach ich es mir gern so einfach wie möglich. 

Mit einem normalen, billigen ARDUINO-Clone kann ich nur Frequenzen bis 7,5 MHz messen. Das ist natürlich für unseren Fall zu wenig. Daher ist ein Vorteiler erforderlich. In Version 1 tut es ein Teiler durch 4, damit erreichen wir sicher das 10m-Band. Den realisiere ich mit einem sehr günstigen TTL-IC 74HC74.

Das reicht bei der Version 2 nicht. Hier sollen 2 TTL-IC 74AC74 zum Einsatz kommen, welche bis über 120 MHz arbeiten und einen Teilerfaktor von 16 ermöglichen. Das ist auch hier ausreichend. Diese Schaltung wird gerade getestet mit einer kleinen Platine, da eine wilde Verdrahtung auf dem Steckbrett zum Schwingen neigte.

Das ist die erste Testplatte der Version 1. Das LED-Band ist in der fertigen Variante nicht drauf. Ist nur zum Programmieren, weil es einfach und komfortabel zu erkennen ist, welches Band gerade aktiv ist. Auch wird der ARDUINO durch einen einzelnen programmierten Controller ersetzt, sodass alles etwas kompakter aussieht. Anfangs machte das Messen der Frequenz etwas Probleme. Mittlerweile läuft es zuverlässig mit Leistungen von 2W bis 15W. Die Dauer vom Messen bis zum Umschalten auf das richtige Band beträgt etwa 5 Millisekunden.

Nach umfangreichen Versuchen mit diversen Vorteilern gab es immer irgendwelche Probleme. Auch die Erkennung der HF mittels eines Transistors war nicht immer zuverlässig. Das veranlasste mich dazu, mal einen völlig anderen Controller auszuprobieren: den Teensy 3.2. Dies ist 32Bit-Controller mit einer Taktfrequenz von max. 120 MHz. Er ermöglicht das direkte Messen der Frequenz ohne Vorteiler bis weit über 70 MHz, und scheint daher besonders geeignet. Wo Licht ist, ist auch Schatten: Er kostet etwa 25€.

Wenn aber alles einfach, zuverlässig und ohne komplizierte zusätzliche Elektronik funktioniert, ist es das wert.

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Meine Experimente dauern noch an…

Die Tests mit dem Teensy 3.2 sind bis jetzt viel versprechend. Messung bis 70 MHz problemlos. Programmierung muss noch verfeinert werden.

Die fertige Version 1 zum Einbau in meine MOSFET-PA. Rückseitig umfangreiche SMD-Bestückung.

Das ist der Versuchsaufbau mit dem Teensy auf dem Steckbrett. Der Teensy ist das Board unten rechts, darüber befindet sich ein ARDUINO NANO. Dient nur zum Vergleich. Die Detektion der anliegenden HF geschieht hier mit einem MOSFET, das geht einfach und zuverlässig über den gesamten Frequenzbereich. Das Messgerät zeigt die anliegende Spannung an dem Eingang, welcher die HF-Erkennung durchführt. 

Prinzipiell funktioniert das ganz gut. Aufgrund des hohen Preises des Teensy und da ich nicht mehr als 30MHz funke, habe ich diesen Weg nicht weiter verfolgt…

Mittlerweile habe ich einen sehr günstigen Hersteller für Leiterplatten in China gefunden. Wenn man 4 Wochen Zeit hat, bis man die fertigen Platinen in der Hand hält, kann man für super wenig Geld professionelle Platinen haben, doppelseitig, mit Lötstopplack, Bedruckung und allem, was des Elektronikers Herz begehrt. Hier ist mal eine unbestückte Leiterplatte zu sehen, so wie ich sie bekommen habe. Was will man mehr….

Nun ist auch die Programmierung ausgereift und getestet. Ein paar Probleme gab es bei der Detektion der anliegenden HF (HF-Vox). Bei geringer Sendeleistung (5W und weniger) und ungünstiger Anpassung von Antenne und TRX reichte manchmal die HF-Spannung nicht aus, um sicher zu messen. Das habe ich mit anderer Programmierung umgangen, welche nun ohne diese HF-Vox auskommt. Ein paar Probleme bei SSB-Betrieb konnten ebenso durch Änderung der Programmierung beseitigt werden. Ein umfangreicher Test dieser neuen Version steht noch aus.

Im Aufbau….