SM 5 BSZ - Der Dynamikbereich von 2-m- Geräten Teil 3: Verbesserungen am IC211/IC245

Die Einführung in diese Artikelreihe ist in Ausgabe 4/1981 der UKW-BERICHTE zu finden. Dort ist ausdrücklich begründet und an Beispielen deutlich gemacht, warum der Dynamikbereich von Sendern und Empfängern so groß wie möglich sein muss. Eine Gegenüberstellung von MeBwerten an bekannten kommerziellen 2-m-Transceivern zeigte, daß bei den meisten Geräten in dieser Hinsicht viel zu wünschen bleibt. Der 2. Teil — ebenfalls in Ausgabe 4/1981 - zeigte Verbesserungsvorschläge für den TS 700, bei dem die Probleme durch ungewollte Amplitudenmodulation des Trägers verursacht wurden. Bei den Gerätetypen IC211 und IC245 wird das Störrauschen - wie bei den meisten anderen Transceivern - durch ungewollte Phasen- oder Frequenz- modulation hervorgerufen.

In Bild 1 sind die gemessenen Rauschseitenbänder mehrerer IC211 und IC245 dargestellt. Die ausgezogenen Linien zeigen die Meßwerte vor den Modifikationen, die unterbrochenen Linien diejenigen danach. Die Geräte A und B wurden sowohl vor als auch nach den im Folgenden beschriebenen Änderungen gemessen. Im Gerät C wurde der VCO durch eine selbst gebaute, hochwertige (!) Ausfohrung ersetzt. Die Geräte D, E, F und G schließlich wurden entweder nur vor oder nur nach der Modifikation gemessen.

Bild 1: Seitenbandrauschen verschiedener Exemplare der Typen IC211 / IC245, Meßbandbreite = 3 kHz. Ausgezogene Linien: Originalzustand, gestrichelte Linien: nach den Änderungen

Der VCO der Gerätetypen IC211 und IC245 zeigt den in kommerziellen Amateur-Transceivern üblichen Fehler: Die Kapazitätsdiode wird über einen 47-kohm-Widerstand gespeist. Der Ausgang des Phasenkomparators ist niederohmig und verhältnismäßig rauscharm; an der Kapazitätsdiode dagegen steht eine beträchtliche Rauschspannung, die durch den Leckstrom verursacht wird, der eine 1/f-Komponente enthält, und der einen sich entsprechend ändernden Spannungsabfall an diesem Widerstand hervorruft.

Die naheliegende Lösung für dieses Problem ist, die Kapazitätsdiode aus einer niederohmigen Spannungsquelle zu speisen, was sich sehr einfach bewerkstelligen läßt. Man braucht lediglich dem 47-kohm-Widerstand eine HF-Drossel parallel zu schalten. Nach dieser Änderung sind die Rauschseitenbänder schwächer, und ihr Hauptanteil kommt nun vom Phasenkomparator. um dieses Rauschen auch noch zu beseitigen, baut man ein passives Filter nach Bild 2 zwischen Phasenkomparator und VCO ein.

Bild 2: Dieses Filter baut man zwischen Phasenkomparator und vCO ein

Das gezeigte Filter hat eine Auspangsimpedanz von etwa 1 kohm bei 10 kHz und schließt das durch den Leckstrom verursachte Rauschen wirkungsvoll kurz. Außerdem dämpft es das Rauschen vom Phasenkomparator so weit, daß dieses nicht mehr zu den Störseitenbändern beiträgt.

Das Filter verursacht eine zusätzliche Phasenverschiebung im Regelkreis, was zu Unstabilität und schlechtem Einrasten führen kann. Diese Phasenverschiebung kann jedoch durch Nachgleichen des Trimmpotentiometers im aktiven Schleifenfilter kompensiert werden, so daß der Regelkreis wieder einwandfrei einrastet. Es gibt viele Versionen von IC211 und IC245, und dieses Potentiometer befindet sich an verschiedenen Stellen.

Um das richtige in dem eigenen Gerät zu identifizieren, orientiert man sich an dem in Bild 3 gezeigten Schaltbildauszug; es trägt hier die Bezeichnung R28, und meistens erhält man optimales Einrasten, wenn es auf eine der beiden Endpositionen eingestellt ist. Das aktive Filter ist mit kurzen Anschlussen unmittelbar auf die VCO-Baugruppe gelötet, wie man in Bild 4 sicht.
Bild 3: Der Schaltbildauszug von ICOM zeigt, in welcher Umgebung man das Potentiometer zu suchen hat, mit dem man die Phasenverschiebung einstellen kann

Eine bestimmte Änderung am VCO ist bei vielen Geräten bereits vom Hersteller durchpeführt worden - nämlich ein RC-Glied aus 470 ohm/11 nF, das in die Sourcezuleitung des Oszillatortransistors eingefügt wird. Die beiden Bauteile sind auf der Lötseite der Leiterplatte untergebracht, wo auch eine erforderliche Leiterbahn-Auftrennung durchgeführt ist. Bild 5 zeigt diese Änderung von ICOM, ebenso wie die vom Verfasser vorgeschlagenen im Schaltbild.

Diese werksseitige Modifikation verringert die Rauschseitenbander um etwa 5 dB gegenüber dem Originalzustand, wie die Meßwerte der Geräte A, B und E in Bild 1 zeigen. Wahrscheinlich wollte ICOM mit dieser RC-Kombination die Oszillatorleistung herabsetzen, um damit die HF-Spannung an der Kapazitätsdiode zu reduzieren - was wiederum zu einem geringeren Leckstrom durch die Diode und schließlich zu einem entsprechend kleineren Spannungsabfall am 47-kohm-Widerstand führt. Wenn die in diesem Artikel vorgeschlagenen Änderungen ausgeführt sind, hat die ICOM-Modifikation keinen Einfluß mehr, weil nun die Spannungsquelle der Kapazitätsdiode für tiefe Frequenzen so niederohmig gemacht wurde, daß der 1/f-Anteil des Leckstroms keinen Spannungsabfall mehr hervorrufen kann.

Bild 5: Dieser Schaltbildauszug des VCOs zeigt sowohl die von ICOM vorgenommene Modifikation als auch die vom Verfasser vorgeschlagenen

Zur praktischen Ausführung ist der Hinweis angebracht, daß zwei Bauteile etwas kritisch sind: Der 10-microfarad-Kondensator sollte einen geringen Leckstrom haben, weil Leckströme stark verrauscht sein können - der Verfasser benutzt einen Tantal-Elko; die Drossel muß eine gute VHF-Ausführung sein, das heißt, sie soll eine hohe Güte aufweisen, damit sie die Güte des Schwingkreises nicht herabsetzt. Ihre Induktivitäts- und Kapazitätswerte sind dagegen unkritisch, denn eine Verstimmung des Oszillatorschwingkreises kann durch Nachgleichen des Spulenkerns von L 1 ausgeglichen werden. Gut bewährt hat sich eine Drossel aus einer einzelnen Lage Kupfer-Lack-Draht auf einem Ferritstab von etwa 1,5 mm Durchmesser und 10 mm Länge, oder eine Drossel aus dem VHF-Eingang eines alten Fernseh-Tuners (lambda/4-Luftspule).

Ein Nachteil der hier vorgeschlagenen Änderungen soll nicht verschwiegen werden: Die Zeit, die zum Einrasten nach großen Frequenzsprüngen benötigt wird, verlängert sich. Man kann dies an einer kurzen Verzögerung zwischen Senden und Empfangen im FM- Relais-Betrieb merken.

Dieser Nachteil läßt sich durch 2 Dioden parallel zum 33-kohm-Widerstand beseitigen (gestrichelt in Bild 2). Der Autor hat diese Schaltung zwar nicht in Amateur-Transceivern ausprobiert, aber in einer anderen Anwendung, wo schnelles Einrasten erforderlich war, arbeitete eine entsprechende Lösung exzellent. Damit die Dioden wirken können, muß die Auspangsimpedanz des Phasenkomparators kleiner als 33 kohm sein, was beim IC211 und IC245 der Fall ist. Nach Ausführung aller Änderungen sollte man mit einem Oszilloskop am Komparator-Ausgang kontrollieren, ob der Wechselspannungsanteil unter 0,5 V (Spitzenwert) bleibt. Dies muß auch bei hohem Schallpegel am eingebauten Lautsprecher oder bei Klopfen ans Gehäuse (Simulation des Mobilbetriebs) der Fall sein.

Die HF-Drossel muß mechanisch stabil eingebaut werden. Denn wenn ihr heißes Ende aufgrund des hohen Schalldrucks vom Lautsprecher oder im Mobilbetrieb gegenüber Masse vibriert, entstebt ein Mikrofonie-Effekt und das langsame Reagieren der Phasenregelschleife bei großen Frequenzänderungen führt zu unsicherem Einrasten. Man sollte deshalb die Drossel mit einem Klebstoff, der gute HF-Eigenschaften (niedriges tangens delta) hat, befestigen. Der Klebstoff sollte ca. 1 mm dick gemacht werden, damit nicht Verluste in ihm (Dielektrikum einer Streukapazität) erhöbte Rauschseitenbänder verursachen.

Nach dieser Beschreibung wurden in SM und OH bereits mehrere Dutzend IC211/245 modifiziert, und meines Wissens sind dabei keine Probleme aufgetreten. Die durchschnittliche Verbesserung bei kleinen Frequenzab- ständen beträgt etwa 15 dB. Die beschriebenen Anderungen bewirken also ebensoviel Verringerung des Störpegels, als wenn ein 300-W-Leistungsverstärker abgeschaltet wird und nur die 10 W des Transceivers "barfuß" übrighleiben !

Beim IC211 tritt eine Verbesserung im Empfangsbetrieb von ähnlicher Höhe auf; beim IC245 mit seinem einfacheren Empfängereingang ist die Verbesserung im Empfangsbetrieb weniger bedeutend.

Im folgenden Teil 4 dieser Serie werden Verbesserungen am FT221 beschrieben

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