von Hans-Joachim "Hajo" Rolf, DH7AHN (ex DD6VN)
(Überarbeitete Fassung; Erstveröffentlichung: FUNKTELEGRAMM 6/95 u. 8/95)
Zum Abgleich von SSB-Sendern verwendet man vorzugsweise eine NF-Ansteuerung mit einem Signalgemisch aus zwei verschiedenen Frequenzen gleicher Amplitude. Die dadurch entstehende Schwebung auf der Differenzfrequenz kann mit einem Oszilloskop an der Antennenbuchse "wiedergefunden" werden. Nichtlinearitäten in der Signalaufbereitung erzeugen charakteristische Verformungen der Kurve, so daß auf diese Weise eine sehr schnelle "Gesamtaussage" über einen SSB-Sender gemacht werden kann (Beispiele).
Wenn man außerdem darauf achtet, daß Oberwellen und Intermodulation im NF-Signal möglichst stark gedämpft sind, kann man mit einem Spektrumanalyser (oder mit einem CW-Empfänger, dann muß man halt manuell das Band absuchen) feststellen, wieviele Intermodulations- und Mischprodukte der untersuchte Sender produziert. Da ein "normaler" klirrarmer Sinusgenerator noch vielfältiger einzusetzen ist, wurde zusätzlich die Möglichkeit des Eintonbetriebes vorgesehen. Damit ergeben sich folgende Wünsche an ein entsprechendes Gerät:
Ein schon älterer Artikel [1] über direkte digitale Frequenzsynthese (DDS) brachte die entscheidende Idee. Doch zunächst: Wie funktioniert DDS? Bei der DDS werden in Echtzeit Phasenwinkel addiert, die so berechnet wurden, daß sich die gewünschte Frequenz ergibt. Die Sinuskurve wird dann aus einer Tabelle entnommen, die mit dem addierten Phasenwinkel (der natürlich bei 360 Grad wieder bei 0 beginnt) angesteuert wird. Dabei ist das erzeugte Signal der gewünschten Form umso ähnlicher (der Filteraufwand wird dann kleiner!), je kleiner man diese Phasenschritte macht. Das erzeugte Signal hat eine hohe Spektralreinheit, die niedrigste Störfreqenz entsteht erst auf derjenigen Frequenz, mit der die Phasenschritte addiert werden. Dieses Verfahren, in der beschriebenen Weise aufgebaut, würde jedoch eine sehr umfangreiche Schaltung ergeben und bei den oben genannten Wünschen spätestens am Batteriebetrieb scheitern.
Und jetzt die Idee: Bei Festfrequenzen würde man immer wieder die gleichen Phasenwinkel addieren, so ein Unsinn! Ein EPROM mit den Ergebnissen der Additionen hat den gleichen Effekt. Und die Sinustabelle? Wird gleich in die EPROM-Daten eingearbeitet! Hurra, nur noch zwei lCs (plus den Spannungsregler). Eine erste Simulation mittels "Spread-Sheet" ergab schon mit einer 1-bit breiten Sinustabelle einen Störpegelanteil von nur etwa 0,1%. Damit fiel die Entscheidung, "das Ding" so zu bauen.
Von der Regel, daß Entwicklung 1% Inspiration und 99% Transpiration ist, macht auch diese Schaltung (leider) keine Ausnahme, vor allem die exakte Errechnung des EPROM-Inhaltes mit der Korrektur der Effekte des Ausgangsfilters war doch sehr zeitraubend. Es entstand schließlich eine Schaltung mit folgenden Daten:
Die Differenz der Zweitonfrequenzen ergibt bei 800/100 Hz eine Schwebung von 200 Hz oder im Fall 400/2600 Hz ein ganzzahliges Vielfaches davon. Das Signal wiederholt sich also jeweils nach max. 5 ms. Das EPROM muß daher den Kurvenverlauf über max. 5 ms enthalten. Um die Schaltung einfach zu halten, soll das EPROM rein binär adressiert werden. Mit einem 14-bit Zähler ergibt sich eine Quarzfrequenz von 3,2768 MHz. Dieser schreckliche Wert entpuppt sich als Standardfrequenz; UFB, dann können wir das so machen.
Der Quarzoszillator ist in Collpits-Schaltung um Q1 herum aufgebaut. Um sicheres Anschwingen sowie genügend Eingangssignal für den Teiler zu erzeugen, sollte für Q1 kein Ersatztyp gewählt werden. Das Oszillatorsignal wird direkt in den Zähler U2 gegeben. Aufgrund der Taktfrequenz hatte ich zunächst einen "High-Speed-CMOS"-Zähler vorgesehen. Dieser erzeugte jedoch durch seine steilen Signalflanken auf dem Ausgangssignal 3,2-MHZ-Spikes von ca l0 mVss Amplitude. Ich verwendete dann den Standardtyp. Da dieser nur bis 2 MHz spezifiziert ist, testete ich eine Anzahl auch aus verschiedenen Chargen, sie liefen alle auch noch bei 5 MHz, so daß die Nachbausicherheit noch in Ordnung ist. Sollte hier jemand Schwierigkeiten haben (der Zähler bleibt dann stehen), bitte ich um entsprechende Information.
Die Ausgänge des Zählers adressieren das EPROM. Drei Datenausgänge D0 bis D2 enthalten das digitale Ausgangssignal. Die D/A-Wandlung erfolgt mit drei gewichteten 1%-Metallschichtwiderständen, was in diesem Fall völlig ausreichend ist. Letzte Reste der Schaltfrequenz werden durch das anschließende Filternetzwerk nochmal um ca. 35 dB gedämpft. Mit dem Spindeltrimmpoti R5 wird die Signalamplitude an Steckerpins 1 und 2 eingestellt.
R12 und Q3 erzeugen an Steckerpin 4 ein PTT-Signal immer dann, wenn der Generator eingeschaltet ist. Wem diese Verknüpfung nicht gefällt, verbindet diesen Anschluß nicht mit dem PTT-Eingang des Tranceivers. An Steckerpin 2 sind NF- und PTT-Signal so verknüpft, wie es üblicherweise für Handgeräte mit 2-poligen Klinkensteckern benötigt wird.
In der Stromversorgung ist noch eine kleine Besonderheit enthalten: Es wird der Minuspol der Batterie geschaltet, also bitte die Batterie nicht direkt mit Masse verbinden, dann ist das Gerät immer an (und die PTT auch!!). Der Grund liegt darin, daß 2-polige Umschalter mit Mittelstellung und Leiterplattenanschluß fast nicht zu beschaffen sind. Der zweite Umschalterpol wird jetzt durch Q2 erzeugt. Er leitet im 1-Ton-Betrieb und wird im 2-Ton-Betrieb durch den Spannungsabfall an Dl gesperrt. Das Collectorsignal wird zur Umschaltung des PROMS verwendet. Durch eine Steckbrücke im Gerät.kann zwischen 800/1000 Hz und 400/2600 Hz gewählt werden. Zu der letztgenannten Kombination wurde ich durch eine Abgleichanweisung der Fa. Kenwood angeregt.
Um HF-Einstrahlungen zu vermeiden, soll das Gerät in ein Weißblechgehäuse eingebaut werden. Für Mike-Stecker und -Leitung sind abgeschirmte Ausführungen zu verwenden.
Um den Nachbau zu vereinfachen, wurde eine Leiterplatte für Bestückung mit Standardbauelementen entwickelt. Diese und das EPROM können für Nachbauinteressenten vom Verfasser bezogen werden, ebenso auch Komplettbausätze.
Das Zweitonsignal wird als Mikrofonsignal auf das zu untersuchende (SSB-)Gerät gegeben. Das Antennensignal wird entsprechend abgeschwächt (hat man keine Abschwächer, geht das auch mit einem Dummyload und einer Antenne, welche die restliche Abstrahlung aufnimmt) auf die Meßgeräte gegeben.
Auf einem Oszilloskop, das die Sendefrequenz noch wiedergeben können muß - andernfalls hilft ein HF-Tastkopf! -, sieht man sich das Ausgangssignal an. (Dabei darf die Frequenz auch um einiges oberhalb der Grenzfrequenz des Oszilloskopes liegen, wichtig ist nur, daß noch etwas dargestellt wird. Das geht deshalb gut, weil es sich bei diesen Messungen faktisch nur um eine Relativmessung geht.) Die Hüllkurve der Schwebung von 200 Hz muß sauber sinusförmig dargestellt werden. Man erkennt jetzt folgende Fehler (falls vorhanden) auf dem Bildschirm:
Auf einem Spektrumanalyser kann man sich die erzeugten Spektrallinien ansehen; die erzeugte Bandbreite soll bei SSB ca 2,7 kHz betragen.
Statt mit einem Spektrumanalyser lassen sich die dort genannten Messungen auch mit einem Empfänger machen. Da man in der Regel keinen Meßempfänger hat, benutzt man einen Amateurfunkreceiver in der Betriebsart CW. Hier hat man die kleinste Bandbreite, so daß man die Spektrallinien hören kann. Leider sind die S-Meter der Amateurgeräte nicht genau, aber für eine Testmessung, ob die Bandbreite in Ordnung ist, oder ob Oberwellen erzeugt werden, reicht es allemal. Glücklicherweise (?) liegen die Amateurbänder ja so, daß Oberwellen meist wieder in ein Amateurband fallen und dann dort nachgewiesen werden können.
Der Generator eignet sich auch gut zur Einspeisung eines konstanten Eingangssignals zur Messung der Ausgangsleistung bei SSB-Betrieb: Zunächst wird mit Zweitonansteuerung das Aussteuerungsmaximum eingestellt (gerade noch keine Übersteuerung). Dann wird der Generator auf Eintonbetrieb gestellt. Da die im EPROM abgespeicherten Kurven exakt die gleichen Maximalwerte aufweisen, gibt der Sender jetzt die Maximalleistung ohne Übersteuerung ab. Diese Leistung ist übrigens genau doppelt so groß wie die Leistung im Zweitonbetrieb. Aufgrund des extrem geringen Klirrfaktors eignet sich das Gerät auch hervorragend für Messungen im HiFi-Bereich...
Ich hoffe für alle OM, daß Ihre Geräte in Ordnung sind, sonst muß man sich halt von Stufe zu Stufe "durchbeißen", bis man den Fehler gefunden hat.
Abschließend noch der Hinweis, daß für jede gewerbliche Verwendung dieser Schaltung meine schriftliche Zustimmung erforderlich ist.
Bausätze komplett mit allen Teilen, Platine und gebohrtem Weißblechgehäuse gibt es für DM 65,- beim Verfasser:
Hans-Joachim "Hajo" Rolf
Fichtenweg 6
14547 Fichtenwalde
Tel. 033206/60491
Email: hajorolf@t-online.de
Wer keinen Bausatz beziehen, sondern das Gerät auf eigene Faust aufbauen möchte, kann hier den EPROM-Inhalt herunterladen: 2tonprom.bin
Viel Erfolg beim Aufbau und beim Messen wünscht Hajo, DH7AHN.
[1] Design & Elektronik 4/88, S. 8