3.1 Die RX/TX-Steuerung
Erstellt: DL6GL, 02.01.2012. letzte Änderung
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Immer schon war www.qrpproject.de für mich ein Anlaufpunkt, nach Steuerungen für die RX-/TX-Umschaltung zu schauen, z.B. im SPEAKY, HOBO oder BCR. Im neuesten Werk, dem Solf2009, wurde ich fündig [1], [2]. Wenn auch im Sommer 2011 erst im Rohentwurf, so ließ sich mit den Schaltungsfragmenten etwas anfangen. Erste Versuchsaufbauten auf Lochrasterplatten verliefen erfolgversprechend. Und so ergab sich die nachfolgende Lösung.
3.1.1 Schaltungsbeschreibung
Was sollte die Steuerung können?
- In der Betriebsart SSB bei Betätigung der PTT-Taste und/oder Ansprechen der VOX den TX Hochtasten und den RX sperren (Antennenumschaltung und AF muting)
- In der Betriebsart CW das Gleiche ohne Tastklicks, gleichzeitig Erzeugen eines Mithörtons
- Ergänzende Abstimmhilfe (TX tune) ohne Sperren des NF-Verstärkers
- Ansteuern einer externen "Nachbrenner"-PA.
Abb. 3.1.1: RX-/TX-Steuerung Schaltung
3.1.2 Die Schaltlogik
SSB-Logik (IC1a)
An Pin 2 von IC1a liegt bei SSB (LSB oder USB) eine Steuerspannung von +12V an, geschaltet von einem Drehschalter. Der 1u-Kondensator puffert die kurze Unterbrechung beim Betätigen des Drehschalters zwischen LSB und USB.
Mit Schalten von Pin 1/2 auf Masse (PTT-Schalter und/oder VOX) geht der Ausgang, Pin 3 von IC1a, auf High: SSB-TX-Betrieb.
CW-Logik (IC1b)
An Pin 6 von IC1ab liegt bei CW eine Steuerspannung von +12V an, geschaltet vom o.g. Dreh-schalter.
Mit Schalten von Pin 5 auf Masse (CW-Taste betätigt) geht der Ausgang, Pin 4 von IC1b, auf High: CW-TX-Betrieb.
Mit dem Aufsteuern von T1 über Pin 4 von IC1b aktiviert T3 mit Durchschalten des Emitterwiderstandes von T2 den Side tone-Generator. Die RC-Schaltung an der Basis von T3 lässt den side tone sanft an- und ausschwingen.
TX-Logik (IC1c)
Im TX-Betrieb (SSB und PTT und/oder VOX aktiviert oder CW und Tastung) sind die Eingänge 8 und 9 von IC1c High, so dass der Ausgang 10 Low ist. In allen anderen Fällen ist der Ausgang 10 Low.
TX tune-Logik & TX-Gesamt-Logik (IC1d)
Wahlweise soll der TX mit "TX tune" getastet werden, unabhängig von der SSB-/CW-TX-Logik. Dies geschieht mit einer Steuerspannung +12V an Anschluss (10), die T4 durchsteuert und Pin 13 von IC1d auf Low zieht, so dass, unabhängig vom Pegel an Pin 12, Ausgang Pin 11 auf High geht. Pin 11 von IC1d ist also in allen TX-Konfigurationen High.
Von Anschluss (10) aus wird bei "TX tune" gleichzeitig T12 durchgesteuert, der über T11 die +12V-Steuerpannung zu "AF mute" im Sendefall unterbricht und damit die NF-Stummschaltung deaktiviert.
Steuerung einer externen PA (IC2a)
IC2a/b/c sind für die Steuerung einer externen PA zuständig. Im Sendefall ist Pin 5 von IC2a über den Kollektor T5 auf Low gezogen.
CW-Betrieb
Im Sendefall sind Pin 5 von IC2a Low und Pin 6 (vom CW-Anschluss (6)) High, so dass Pin 4 auf High geht. Über die Diode wird C7 aufgeladen, so dass Pin 1 von IC2b verzögert auf High geht. An Pin 2 von IC2b liegt High an, so dass Pin 3 von IC2b verzögert auf Low geht. IC2c bewirkt eine Invertierung.
Im RX-Betrieb geht Pin 5 von IC2a auf High, so dass Ausgang Pin 4 auf Low wechselt. Der aufgeladene Kondensator wird nun über R12 und P2 entladen, so dass Pin 3 von IC2b bei Unterschreiten der Schaltschwelle auf High geht. Damit verzögert sich die Deaktivierung der externen PA.
SSB-Betrieb
Im Sendefall liegt Pin6 von IC2a über Pin 6 von IC1b auf Low. Damit sind Pin4 von IC2a und damit Pin1 von IC2b auf High. Pin 2 von IC2b wird über die Diode von Pin3 von IC1a auf High gelegt. Damit liegt an Pin 3 von IC2b Low-Pegel. Dieser steuert T7 durch und - nach Invertierung in IC2c - auch T6. Die PA ist aktiviert.
Im RX-Betrieb geht Pin 3 von IC2b sofort auf High und deaktiviert die PA
Mit T6 und T7 sind zwei Möglichkeiten gegeben, eine externe PA zu steuern, über positive Logik (Aktivierung mit +12V) oder negative (Aktivierung gegen Masse).
RX-/TX-Umschaltung (T8, T10)
Die RX-/TX-Umschaltung erfolgt über die P-Kanal MOSFET's T8 bzw. T10. Beide liefern Steuerspannungen +12V für RX bzw. TX.
Über R10 (68k) und C10 (47n) zwischen Gate und Drain von T8 erfolgt ein mit ca. 3ms "langsames" Hoch- bzw. Runterfahren der Steuerspannungen (Ausgänge 13, TX, und 14, RX). Etwas gemächlicher ginge es mit 100k und 47n ~ 5ms. Damit werden einerseits CW-Tastklicks vermieden und andererseits eine weiche RX-TX-Umschaltung erreicht.
RX-Betrieb
Bei Empfang ist T5 gesperrt, somit auch T8. Der Kondensator C10 zwischen Gate und Drain von T8 wird geladen. Die Drain von T8 und damit Anschlusspunt (13), +TX, sind spannungslos: T9 ist ebenfalls gesperrt. Mit Pin 12 und 13 von IC2d auf High wird Pin 11 Low. Damit ist T10 durchgeschaltet und legt +12V an Anschlusspunkt (14), +RX.
TX-Betrieb
Über den Low-Pegel vom Kollektor T5 und das besagte RC-Glied wird T8 langsam aufgesteuert und liefert an Anschluss (13) ein +12V-Steuersignal "+TX". Sobald T8 durchgesteuert ist, zieht T9 der Pins 12 und 13 von IC2d auf Low, Pin 11 wird High. T10 ist mit positiver Gatespannung gesperrt, Anschluss (14) ist spannungslos.
3.1.3 Aufbau
Trotz wenig gedrängtem Aufbau ist die Platine mit 80 x 48 mm dank SMD-Bauteilen recht handlich. Statt Elkos (1μ, 2,2μ und 4,7μ) wurden an verschiedenen Stellen keramische "High Cap"-Kondensatoren in der Bauform 1206 eingesetzt. Die sind zwar etwas teurer, dafür aber klein und, wie alle anderen Bauteile auch, bei reichelt.de zu bekommen. Die Eingänge (3, +12V LSB) und (4, +12V USB) sowie die Ausgänge (13, +12V TX) und (14, +12V RX) sind jeweils mit vier Kontaktstiften ausgestattet (doppelreihige 2,54mm-Ausführungen), um damit die diversen Schaltstufen zu versorgen. Für dieses Modul ist ein Abschirmgehäuse nicht erforderlich.
Die Frequenz des Side tone Generators kann mit folgender Formel berechnet werden:
Die drei frequenzbestimmenden Kondensatoren im Rückkopplungszweig von T2 sollten auf ca. 5% Abweichung ausgemessen werden.
Mit der Basis-Vorspannung von T2 muss ggf. etwas experimentiert werden, abhängig vom verwendeten Transistor. Mit einem Basiswiderstand R36 von 120 kΩ wurde im vorliegenden Fall ein sauberer Sinus bei einer Ausgangsspannung von ca. 1,5 Vss erreicht. In vielen veröffentlichten Schaltungen ist dieser Vorwiderstand viel zu klein. Ergebnis sind zwar ein sicheres Anschwingen und einige Volt Ausgangsspannung, die niemand braucht, aber ein miserabler Sinus.
Die RX-/TX-Antennenumschaltung ist im Schaltbild "symbolisch" dargestellt. Statt einer Relais-Klapper-Mimik soll ein elektronischer Schalter eingesetzt werden. Dazu später mehr.
Hinweis zu den Steuerspannungen: Die "Steuerspannungen" sind als solche gemeint. Sie sind nicht als Stromquellen oder -senken gedacht. Dort, wo Lasten zu schalten sind, insbes. in der PA und im Antennenschalter, ist für entsprechend belastbare Vorrichtungen zu sorgen.
Da der TX noch in der Planungsphase ist, konnte bisher nur die RX-/TX-Umschaltung im RX-Zweig erprobt werden.
Referenzen
[1] http://www.qrpproject.de/Solf2009.html
[2] http://qrpforum.de/index.php?page=Board&boardID=138
Download
rx_tx-steuerung_platine_rev_1.zip
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