Homebrew, 40m-SMD-Hegau-QRP-TRX, Uli-DL2LTO

40m CW QRP Transceiver 'Hegau'

Projekt: 40m CW QRP Transceiver 'Hegau' in SMD Bauweise

Kontakt:

Einleitende Worte

SMD-Technik begeistert. Keine Angst, auch für den Anfänger beherrschbar. Nur muss die Hemmschwelle zu den kleinen ‚Mäuseköteln’ überwunden werden. Dazu ist das Projekt SMD-QRP Transceiver 'Hegau' genau richtig.

Schaltungsbeschreibung

Die Schaltungsbeschreibung mit allen Einzelheiten ist dem Handbuch von

QRPproject zu entnehmen.
Nur kurz ein paar Bemerkungen zu den technischen Eckdaten.
- einfaches Direktüberlagerungskonzept ohne Spezialbauteile
- mit einem Variometer abstimmbarer VXO
- Frequenzbereich von 7023 bis 7035 KHz
- elektronische Sende-Empfangsumschaltung, voll BK fähig
- CW Mithörton
- 1 Watt MOSFET-PA
- Versorgungsspannung von 8 bis 14 Volt
- Strom bei Empfang ca. 18 mA, Strom beim Senden ca. 220 mA

Hier das HEGAU Manual zum downloaden.

Schaltung

Details

Hier die etwas größeren Bauteile.

Alle SMD Bauteile werden auf einem A4 Blatt mit Tesafilm aufgeklebt geliefert. Das schließt Verwechselungen aus. Es sollte aber vor dem Einlöten unbedingt noch mal der Bauteilewert geprüft werden. Das erspart viel Ärger, wenn später etwas nicht so läuft wie es sein müßte.

Beim Einbau der Variometerspule habe ich einige Veränderungen gegenüber der Originalbauanweisung gemacht.
Die 'Krallen' der Einschlagschraube wurden abgeschliffen. Damit paßt der Gewindeaufsatz in den Dübel und beides habe ich verklebt. Die Oberseite der Schlagschraube wird zum Schluß an die Frontplatte geklebt.
Das Ferritrohr kann ganz einfach mit einem Stück Schrumpfschlauch am Ende der M4 Gewindestange fixiert werden. Damit bleibt man in der Flucht. Zusätzlich wurde mit einem Tropfen Zweikomponetenkleber die Verbindung gefestigt.
Die Gewindestange wird bein Reindrehen durch den Anschlag des Drehknopfes an der Frontplatte blockiert. Herausdrehen kann sich diese auch nicht beliebig, denn ich habe ca. 2mm von der Verbindunsstelle Ferrit-Gewindestange, eine Drahtwindung gelötet. Dadurch ist das Variometer vor einem Herausdrehen des Ferrits geschützt.
Um ruhige Variometerumdrehungen zu realisieren, habe ich die Gewindestange zusätzlich mit 2 Lagen hauchdünnem Teflonband umwickelt, das sich in das Gewinde 'reinfrißt'. Man erreicht somit mit wenig Aufwand einem präziesen und spielfreien Antrieb.
Ganz wichtig. Das Ferritrohr muss einmal in die Spule vollständig eintauchen und ein anderes mal die Spule vollständig verlassen können.

Die 45 Windungen der Variometerspule müssen dicht an dicht, Windung an Windung mit 0,2 CuL gewickelt werden. Damit beträgt die Gesamtwicklung ca. 10 mm. Die beiden Wicklungsenden habe ich mit UHU hart fixiert und ein kurzes Stück dünnen Isolierschlauch drüber gezogen. Wenn der Ferrit in die Spule vollständig eingetaucht ist sollten 7023 KHz zu messen sein. Bei ganz herausgedrehtem Ferrit kommt man auf ca. 7035 KHz.

L1 Variometer Spule
Die Variometer Spule darf nicht zu dicht an L2 platziert werden. Der Ferrit in der Variometer Spule ist ein NF Typ mit sehr hohem AL-Wert, der L2 weg zieht, wenn man zu nahe herankommt. Der Abstand zur Umgebung sollte größtmöglich sein, um Beeinflussungen zu vermeiden.
Für die 45 Windungen und den beiden Zuleitungen werden ca. 118 cm vom 0,2 CuL benötigt.

Die Variometerspule L1 im Detail. Fixiert wurde die Spule an den beiden Enden mit 'UHU-hart'. Nach Fertigstellung wurde die gesamte Spule noch mal kurz in Bienenwachs getränkt, siehe weiter unten.

Die Einschlagschraube zum Variometerbau kann auf einem Stück Leiterplatte gelötet werden. Oder man klebt sie direkt auf die Gehäuseinnenwand.

L2 PA Spule
Pin 1 sollte man mit einem Filzstift, rot, markieren. Das ist dann auch gleichzeitig ein Fixpunkt beim Zählen der Windungen. Zuerst die Hauptwicklung mit 35 Windungen 0,2 CuL von unten nach oben wickeln. Windung neben Windung in einer Lage. Die Koppelwindung mit 9 Windungen 0,3 CuL wieder von unten nach oben über die Hauptwicklung wickeln, als zweite Lage. Zum Schluß wurden die Windungen mit 'UHU hart' bzw. Wachs fixiert.
Skizze der PA Spule L2

Pinbelegung:
35 Windungen, 0,2 mm Cul / 9 Koppelwindungen 0,3 mm Cul
Pin 1 - Masse
Pin 2 - C4, C14, +12V
Pin 3 - C3
Pin 4 - T1, C5
Für die 35 Windungen werden ca. 70 cm vom 0,2 CuL benötigt.

L3, Neosid Spule
Als erstes wird die Koppelwicklung mit 4 Windungen 0,1 CuL am kalten Ende aufgebracht. Die Hauptwicklung, 32 Windungen 0,1 CuL müssen oberhalb der Koppelwindung gewickelt werden. Nicht über die Koppelwicklung! Also nicht als zweite Lage, sondern oberhalb! Jede Windung dicht an dicht neben die andere legen. Man muss in der unteren Kammer bleiben, sonst passt der Kappenkern nicht mehr drauf. Sollte der Platz in der Kammer nicht ganz reichen, von oben nach untern als zweite Lage weiterwickeln. Die Windungen sollten mit 'UHU hart' bzw. Wachs fixiert werden. Zum Schluss wird die Kappe bis auf den oberen Kammer Abschluss runtergeschoben. Die Ferritkappe aber erst mit einem Tropfen Kleber fixieren, wenn in einem echten Test ein Empfangsmaximum gefunden wurde. Den Abschirmbecher ebenfalls erst nach erfolgreichem Test anlöten.
Skizze der RX Vorkreis Spule L3

Pinbelegung:
32 Windungen, 0,1 mm Cul / 4 Koppelwindungen 0,1 mm Cul
Pin 1 - Masse
Pin 2 - Masse
Pin 3 - C5, C6
Pin 4 - IC2/2
Pin 5 - IC2/1
Für die 32 Windungen werden ca. 40 cm vom 0,1 CuL benötigt.

Beide Spulen im Detail. Fixierung der Windungen mit Bienenwachs.

Platinenseite mit den 'großen' Bauelementen. Ich habe die drei Anschlußbuchsen für die Antenne, die Morsetaste, die Kopfhörerbuchse und das Lautstärkepoti nicht wie vorgesehen mit auf die Platine gelötet. Das hängt einzig mit meiner individuellen Gehäusegestaltung zusammen. Dazu habe ich die Kontakte auf die Stifte gelegt, um diese dann mit den extern am Gehäuse befestigten Buchsen verbunden.

Detailansicht der bestückten Leiterplatine ...

Die Quarzgehäuse sollten auf Massepotential gelegt werden. In der Nähe der Quarze befindet sich eine Massefläche. Ein abgeschnittenes Widerstandsbeinchen auf die Masse löten. Biege es dann auf kürzestem Weg oben über die beiden Quarze. Bereite den Quarz auf eine schonende Lötung am Gehäuse vor in dem mit einem Glasfaserpinsel die beiden Stelle an der das Widerstandsbeinchen aufliegt blank putzt. Nun das Widerstandsbeinchen mit dem Quarzgehäuse verlöten. Langes 'Braten' führt zur Zerstörung des Quarzes. Hast du mit dem Glasfaserpinselgut radiert, dauert die Lötung nur 1 bis 2 Sekunden.
Der Grund für diese Maßnahme:
Die Quarzplättchen stehen innerhalb des Quarzgehäuses frei. Wird das Quarzgehäuse nicht auf Masse gelegt so fehlt jede Abschirmung und es kommt zu unangenehmen Nebeneffekten wie z.B. Verkopplung von Quarz zu Quarz oder Einstrahlungen.

Nach erfolgreichem Aufbau muss nur noch der Abgleich der Spulen und die RX Ablage eingedreht werden. Das ist aber sehr einfach. Man sucht sich auf dem 40m Band eine leise CW Station und gleicht die Spulen L3 und L2 auf Maximum ab, welches bei L3 sehr ausgeprägt ist. Die Ablage zwischen TX und RX wird mit dem Trimmer C20 auf ca. 600 bis 800 Hz eingestellt. Das ist individuell dem porsönlichen Hörverhalten einzustellen und wenn nötig im praktischen Betrieb zu optimieren. Mancher mag es etwas höher als der Andere.
Beim Senden muss der VFO ja nur um die Ablage verstimmt werden. Es gibt zwei Abstimmöglichkeiten, die das gleiche Ergebnisse hinsichtlich des Überlogerungstons ergeben. Das ist aber nur beim Empfang egal. Der lokale RX-VFO schwingt nie auf der Frequenz der Gegenstation! Der TX-VFO muss beim Umschalten auf Senden genau um diesen Ablagebetrag mit C20 verschoben werden. Da es hier um einen Monoband TRX handelt, only 40m, sollte die Ablagerichtung nach unten feststehen. Der gemeinsame VFO wird also nur im Sendefall um das gewünschte Delta der 'NF-Ablage' verstimmt.

-	Der Empfänger wird zuerst so abgestimmt, dass sich ein angenehmer Überlagerungston ergibt.

-	Dann den TRX auf 'TUNE' umschalten. Auf gerinste Leistung einstellen.

-	Das eigene Signal ist jetzt im RX zu hören. Den Trimmer [C20] auf ZeroBeat des empfangenen Signals ziehen. Dabei bleibt die Hauptabstimmung unberührt!

-	TRX wieder auf Empfang schalten. Der VFO springt nun wieder auf die Frequenz des zu empfangenden Signals.

-	Das wars eigentlich. Mit diesem eingestellten [ca. 800 Hz] Versatz des VFO's zwischen Senden und Empfangen funktioniert die automatische Umschaltung sehr gut.

Sendefrequenz ist 7.035.000. Dann ergeben 7.035.600 - 7.035.00 = 600 und 7.035.000 - 7.034.400 = 600.
600 Hz soll meine Ablage sein. Der TX-VFO ist so einzustellen, dass er auf 7.035.000 und der RX-VFO auf 7.034.400 schwingt.
Über die exakte Einstellung von Zerobeat, Schwebungsnull, kann sicher viel erzählt werden. Das menschliche Gehör nimmt die Tonhöhen unterschiedlich auf. Für den einen sind es 600 Hz die er hört, der andere interpretiert die NF als 700 Hz und schon ist ein Delta entstanden. Mann müsste sicher Klavierstimmer sein, um so ein ausgepägtes, feinfühliges Frequenzempfinden zu haben. Aber zum Glück gibt es ja elektronische Hilsmittel. Aber dazu in einem andern Kapitel.

SMD Bestückungsplatinenseite.

Detailansicht der mit SMD bestückten Leiterplatine ...

Bilder vom fertig aufgebauten HEGAU. Das Gehäuse wurde selbst entworfen. Die Abmaße sind 60 mm breit, 40 mm hoch und 85 mm tief. Linkes Bild zeigt die Frontseite mit Frequenzabstimmung, NF Regler und die Buchsen für die Taste und den Ohrhöhrer.
Auf dem rechten Bild die Rückseite mit Antennenbuchse und Buchse für externe Spannungsversorgung.
Um die NF etwas anzuheben sollte der Kopfkörer/Ohrstöpsel schon etwas überdurchschnittliche Verstärkung mitbringen. Ich habe mit einem Sennheiser vom Typ MX160 mit 32 Ω und 109 dB gute Erfahrungen gemacht. Es gibt auch Ohrstöpsel mit 112 dB, die aber teurer sind.

Platine in ein selbstgebautes Ghäuse eingepaßt ...

Daten des Endstufentransistors und die Anschlußbelegung laut Datenblatt.

Das Kühlblech, in Form einer Schelle für den Endstufentransostor BS170 habe ich aus 0,3 mm Kupferblech geformt. Über ein Rundholz von 4 mm wurden die Rundung und anschließend mit der Flachzange die Seiten gebogen. Verlötet mit der Massefläche der Leiterplatine wurde es nur an den beiden äußeren Seiten.

Kühlblechschelle für den Endstufentransistor

Für SMD Einsteiger noch ein paar

Tips zum Löten.
Der Lötkolben sollte mindestens 40 Watt haben. Zum schnell löten macht sich ein 60 Watt Kolben am besten. Die Lötspitze soll sehr fein und die Löttemperatur nicht über 380°C sein. Immer einen feuchten Schwamm bereithalten, um die Spitze bei jedem Lötstelle sauber wischen zu können. Ich sage bewußt jede Lötstelle! Eine verzunderte Lötspitze gehört in den Abfall.
Bitte eine Lötlupe oder Sehhilfe besorgen und viel Licht an den Arbeitsplatz schaffen. Klare Sichtverhältnisse sind Bedingung.
Eine sehr gute und kurze Pinzette erleichtern die Arbeit enorm. Nicht an der falschen Stelle sparen. Sehr dünnes Qualitätslot mit hohem Flußmittelanteil verwenden. Bauteil platzieren und die verzinnten Anschlüsse schnell anlöten damit noch Flußmittel am verzinnten Anschluß übrig bleibt. Das Zinn darf keine Spitze ziehen, sonst ist das Flußmittel bereits verdampft.Nicht zu viel Zinn verwenden!
Der wichtigste Vorgang ist das Vorverzinnen. Wenn nach dem Anlöten des vorverzinnten Anschlusses die Lötstelle noch glänzt, hat man alles richtig gemacht.
Löten auf Masseflächen:
Wenn ein SMD-Bauelement auf einer Seite an der Massefläche angelötet werden muss, unbedingt diese Seite zuerst
verzinnen, dann das Bauelement auf dieser Seite und erst dann die andere Seite anlöten.
Hier ein Ausszug zum Löten aus dem QRP-Forum, ein Wort an alle potentiellen Bastler:
Stelle die Temperatur deines Lötkolbens auf 370 °C ein, 400 °C ist besser. Du wirst nichts kaputt machen, wenn die Temperatur deines Lötkolbens bei 430 °C oder knapp darunter liegt. Durch die hohe Temperatur wird die Lötzeit kurz gehalten. Anders als häufig angenommen wird die Gefahr der Beschädigung von Bauteilen größer, wenn man bei niedriger Temperatur länger löten muss.
Benutze Lötzinn mit kleinem Durchmesser, 0,5 mm, damit du die zugeführte Menge besser kontrollieren kannst und damit du sehen kannst ob das Zinn in die Durchkontaktierung fließt wenn sie erhitzt wird. Zu viel Lötzinn zur gleichen Zeit maskiert diesen Vorgang und es kommt zu versteckten fehlerhaften Lötstellen.

Der QRP TRX HEGAU bei einem portabel Einsatz on Air. Im Hintergrund der

Minituner. Gut zu sehen ist rechts oben das Radialsystem und links der dünne Draht nach oben, das ist der Strahler. Links vorne noch der Kopfhörer und die Minitaste.