Snoopy80 - Ein 80-m-Peiler der DL-QRP-AG

Erklärungen, Erfahrungen und Erweiterungen von DH2MIC

Als der Snoopy80 in der cqdl 11/2014 angekündigt wurde, gefiel er mir auf Anhieb, denn die Schaltung ist sehr schön übersichtlich und mit ein wenig Erläuterung auch für Anfänger schon gut verständlich. Es handelt sich um einen Direktmischempfänger mit fest abgestimmtem Vorkreis auf einer 80 mm langen Ferritantenne. Auch der Zwischenkreis ist fest auf Bandmitte oder die bevorzugte Empfangsfrequenz abzugleichen.
Und da ich gerade einen Amateurfunkkurs gestartet hatte, wollte ich zum Ende des Kurses mit diesem praktischen Beispiel demonstrieren, dass Selbstbau Spass macht und das Ergebnis hinterher auch noch praktischen Nutzen hat.

Leider war ich mit der Empfindlichkeit unzufrieden und der Regelbereich erreichte nicht einmal ansatzweise die in der Beschreibung genannten 80dB. Auch die Verdrahtung der auf beide Gehäuseschalen verteilten Bedienelemente und der Hilfsantenne entspricht nicht meinen Vorstellungen von einem einfachen Aufbau. Und bei einem Bastelprojekt mit Neulingen sollten derartige Probleme natürlich vorher gelöst sein.
Daher beschreibe ich im Folgenden meine beim Musteraufbau und den theoretischen Untersuchungen gemachten Erfahrungen und stelle meine Lösungen und auch die dabei entstandenen Unterlagen zum Download bereit. Alle Angaben beziehen sich auf den ergänzten Stromlauf, der auch als pdf zum Ausdrucken bereit steht (vgl. Liste am Ende des Beitrages).

Erweiterter Stromlauf des Snoopy80

Mechanischer Aufbau

Was ich persönlich gar nicht mag, sind im Gehäuse fest eingebaute Elemente, die beim Zerlegen (Abgleich, Fehlersuche!) erst von der Platine abgelötet werden müssen. Das betrifft hier den Ein-/Ausschalter S2, die Kopfhörerbuchse Bu1, den Taster für die Seitenbestimmung S1 und die Hilfsantenne.
Die Hilfsantenne - eine 11,5 cm lange federnde Litze mit aufgeschmolzener Plastikkugel (Kinderpistolenmunition) - lässt sich zwischen den beiden Gehäuseschalen in einem Schlitz führen und kann fest am dafür vorgesehenen Lötstützpunkt angeschlossen bleiben. Auch beim Seitentaster besteht diese Möglichkeit. Bevorzugt verwendet man einen Taster mit glattem Schaft und langen Anschlüssen. Der im Bild dargestellte Taster von C&K hat darüberhinaus auch einen ausgeprägten Druckpunkt.
Zur Fixierung von Ein-/Ausschalter und Kopfhörerbuchse habe ich einen Lochrasterplatinenrest vorgesehen, der unverrutschbar zwischen der Außenwand und dem NF-Trafo sowie der Wand zum Batteriefach und der - zwischen C1 und C3 gelegenen - Befestigungsnoppe liegt. Es kann auch eine einseitige Platine sein, bei der die Lötseite aber oben liegt. Alle Anschlüsse müssen von oben gelötet sein und unterhalb darf kein Anschluss vorstehen. Der Grund ist, dass die Bauhöhe sonst nicht für die Kopfhörerbuchse ausreicht. Sie wird übrigens nur mit der Massefahne fixiert. Die beiden "heißen" Anschlüsse verdrahtet man von unten in einem kleinen Durchbruch und führt den Anschlussdraht seitwärts zwischen Buchse und Schalter nach oben.
Durch diese Zusammenfassung bleibt der Bauraum auf der anderen Seite des NF-Trafos frei. Hier soll einmal ein Spindelpoti mit Umschalter auf eine Festfrequenz Platz finden. Mit J1 ist dafür ja auf der Platine schon vorgesorgt worden, wobei leider der Masseanschluss fehlt. Dafür ist aber der mit '13' bezeichnete Anschluss verwendbar und er liegt auch genau im Raster des um 2 Pins verlängerten J1. Die im Bild sichtbare Verlängerung von J1 um 2 Pins zur gegenüberliegenden Seite soll nur zur Aufnahme des Jumpers dienen, wenn die vorgesehene Erweitung realisiert und mit einem 4-poligen Kabel und 5-poliger Buchsenleite an J1+ angesteckt ist. Diese Anschlussbuchse muss übrigens sehr niedrig sein, denn die Bauhöhe ist sehr begrenzt.

Elektrische Ergänzung

Mit einer grünen 3-mm-Low-Current-LED (D6) und R23 erhielt mein Peiler eine Betriebsbereitschaftanzeige, denn viel zu oft habe ich schon vergessen, batteriebetriebene Geräte wieder auszuschalten. Dann schon lieber gleich 2 mA investieren. Das Loch oberhalb der roten Unterspannungs-LED muss also nur bohren, wer das auch haben möchte.
Weiter sind im Bohrplan die Lagen der Trimmer für den Eingangs- und Zwischenkreis (C4 und C11) markiert und vermaßt.

Ersatz der BA282 durch die PIN-Diode BAR64-03W

Den Ersatz der BA282 durch eine SMD-PIN-Diode BAR64-03W kann ich dagegen jedem empfehlen, denn damit steigt die Empfindlichkeit des Peilers um gut 3 dB. Eine weitere BAR64 zwischen Basis und Emitter von T2 verbessert in Verbindung mit R22 parallel zu D1 den Regelbereich deutlich. Wie kam ich darauf? Wie so oft: Durch Zufall und mit etwas Hartnäckigkeit.
Ich hatte gerade heraus gefunden, was man machen muss, damit das Gerät nicht mehr schwingt, wenn man es bei voll aufgedrehtem Lautstärkeregler einschaltet: einfach die Anschlüsse 6 und 7 von W2 vertauschen. Und im Zuge dieser Untersuchungen kam der Verdacht auf, dass die BA282 defekt sein könnte. Ich ersetzte sie einfach durch eine normale 1N4148 und das Signal erschien mir sogar lauter zu sein; was sich später aber als Irrtum heraus stellte, denn ich arbeitete gerade nicht in Bandmitte, worauf Ferritantenne und Zwischenkreis abgestimmt waren. Beim Diodenwechselversuch per kleinem Umschalter kann sich aber auch die Abstimmung ändern, wenn die Dioden unterschiedliche Kapazitäten haben. Je nachdem, ob man ober- oder unterhalb der Mittenfrequenz arbeitet, gibt es einen Pegelanstieg oder -abfall.
Jedenfalls musste eine "richtige" PIN-Diode her, deren Trägerlebensdauer so groß sein sollte, dass sie auch bei 3,5 MHz noch einwandfrei funktioniert. Ihr differentieller Wechselstromwiderstand sollte also auch bei 3,5 MHz noch sehr niederohmig sein. Und die BAR64 hat hier 1500 ns zu bieten und schaltet daher Hochfrequenzsignale schon ab 1 MHz sehr niederohmig.
Betrachtet man das Schaltbild genauer, liegt D1 ja in Serie zum niederohmigen Eingangswiderstand von T2. Und wenn man weiss, dass der Eingangswiderstand einer Basisstufe mit Rin = UT / IE genau so groß ist, wie der differentelle Widerstand einer normalen Diode mit demselben Durchlass-Gleichstrom, sieht man sofort ein, dass hier bis zu 6 dB "zu holen" sind, weil D1 und T2 ja vom gleichen Strom durchflossen werden. Egal wie groß er gerade ist: Die 6 dB Pegelverlust bleiben!

Wenn aber - bei immer kleiner eingestellter Verstärkung - der von T3 gelieferte Strom immer weiter gegen Null geht und schließlich die Diode D1 über R3 sogar gesperrt wird, wird auch T2 wirkungslos. Sein Eingangswiderstand ist jetzt der einer gesperrten Basis-Emitter-Diode, also nicht mehr niederohmig, wie bei einer Basisstufe "unter Strom", sondern hochohmig. Das Eingangssignal gelangt jetzt nur noch über die sehr kleine Kapazität von D1 in Serie zu der Emitter-Collektor-Kapazität von T2 zum Zwischenkreis C11+C12/L2. Und das ist immer noch eine ganze Menge. Was fehlt, ist also eine im Querzweig liegende PIN-Diode, die das Signal zwischen den beiden "Koppel-Cs" von D1 und T2 dämpft. Das macht die neu hinzu gekommene PIN-Diode D7, die jetzt leitend wird und ihren Strom über R22 erhält. Allerdings ist sie bei einem Strom von rund 0,05 mA mit 200 Ohm nicht gerade besonders niederohmig. Aber der Vorwiderstand, den die gesperrte D1 mit dem Blindwiderstand von 1 pF (D1 gesperrt) zuzüglich Schaltkapazität in gleicher Größenordnung darstellt, liegt mit 22 kOhm deutlich höher, so dass auch mit dem parallel zu D1 liegenden R22 (22k) bis zu 40 dB Dämpfung möglich erscheinen. D7 kann sehr einfach auf der Platinenunterseite zwischen Emitter und Basis von T2 eingelötet werden. Bei D1 und dem parallel dazu liegenden Widerstand R22 bietet es sich an, R22 statt D1 von der Bauteilseite zu bestücken und D1 unterhalb des Widerstandes auf der Leiterseite einzubauen.

Untersuchung der VHF-UHF-Schalterdiode BA282

Grafik 
BA282-Frequenzanhägligkeit des differentiellen Widerstandes

Die BA282 wird von mehreren Herstellern geliefert und ist eine der wenigen Schalterdioden, die noch bedrahtet erhältlich sind. Die Datenblattangaben sind allerdings ausgesprochen dürftig und Angaben über die Trägerlebensdauer oder die untere Grenzfrequenz fehlen ganz. Ausserdem verschweigt das Datenblatt, dass es sich bei dieser "Schalterdiode" in Wirklichkeit um eine PIN-Diode zum Schalten von Hochfrequenz handelt, was zwar den meisten Anwendern völlig egal sein dürfte, aber einem erfolgreichen Einsatz ausserhalb des eigentlichen Anwendungszwecks nicht gerade dienlich ist.
Im Zuge der Schaltungsoptimierung wurden nun neben den Gleichspannungsparametern vor allem die differentiellen Widerstände einer 1N4148, einer BAR64 und der BA282 bei definierten Durchlassströmen im Frequenzbereich von 1 bis 50 MHz gemesssen und einer sorgfältigen Analyse unterzogen. Im obigen Diagramm erkennt man sehr schön, dass der differentielle Widerstand der BA282 mit steigender Frequenz stark abnimmt, was zu erwarten war. Bei 3,5 MHz und 1 mA - das ist der Arbeitspunkt des Snoopy80 bei maximaler Verstärkung - hat die Diode mit 32 Ohm aber noch einen fast so hohen Wechselstromwiderstand wie jede Feld-Wald-und-Wiesen-Diode: bei meinem Exemplar der 1N4148 waren es 51 Ohm. Die BAR64 liegt hier aber schon um den Faktor 3 niedriger. Was sich eben in der Empfindlichkeit des Peilers doch deutlich bemerkbar macht.

Es folgen die zum Download bereit gehaltenen Unterlagen:
 
BeschreibungVerfügbare Dateien
Erweiterter Stromlauf mit Angabe der Bauelementewerte Snoopy80-Schema-Plus.pdf
Ergänzte Stückliste Snoopy80-Stueckliste.pdf
Bohrzeichnung für das Gehäuse Snoopy80-Bohrplan.pdf
Snoopy80-Bohrplan.jpg
Lochrasterplatine für den Ein/Ausschalter und die 3,5-mm-Kopfhörerbuchse Snoopy80-Zusatzplatine.pdf
Snoopy80-Zusatzplatine.png
Foto des Innenlebens von oben Snoopy80-Innenansicht.jpg
Ansicht der Leiterplatte von unten Snoopy80-Leiterseite.jpg
Detailansicht des erweiterten Pfostensteckers Snoopy80-Pfostenstecker.jpg
Bezeichnung des hochwertigen Tasters für die Seitenpeilung Snoopy80-Seitentaster.jpg
DC-Kennlinien von 1N4148, BA282 und BAR64 im Durchlassbereich Dioden-Kennlinien.pdf
Dioden-Kennlinien.gif
Differentieller Widerstand von 1N4148, BA282 und BAR64 bei 3,5 MHz Dioden-Widerstaende.pdf
Dioden-Widerstaende.gif
Frequenzabhängigkeit des differentiellen Widerstandes der BA282 BA282-Frequenzabhaengigkeit.pdf
BA282-Frequenzabhaengigkeit.gif
Beschreibung des Snoopy80 von der DL-QRP-AG-Homepage Snoopy80-v10.pdf

DH2MIC - Stand 21.07.2015