QO-100 Transverter für Yaesu FT-817, FT-818, FT-857, FT-897
Wer zum Thema "wie werde ich auf dem QO-100 QRV" das Internet durchsucht, wird schnell feststellen, es gibt 1000 Wege nach Rom und noch viel mehr zum QO-100.
Es gibt Varianten von voll analog bis voll digital und auch viele Mischvarianten.
Ich bin eher ein Freund von "Standalone" also ohne PC, darum fiel meine Entscheidung auf voll analog. Dazu will ich einen
Allmodetransceiver wie z.B. FT817 oder FT857 oder FT 897 verwenden.
Diese haben aber keinen SAT-Mode d.h. ich muss die beiden VFO´s koppeln. Wenn man am VFO--Knopf dreht, dann sollen beide VFO´s (2m/70) synchron miteinander laufen, genau das, was ich mit dem Arduino über die CAT-Schnittstelle mache.
Meine Anforderungen an die QO-100 Station sind:
- Standalone (Betrieb ohne PC)
- Anzeige der "echten" Sende und Empfangsfrequenz
- Synchronisieren der beiden VFO´s
- Möglichst gute Frequenzstabilität auch ohne GPS Stabilisierung
- Möglichst kostengünstig
- Nur 1 Parabolantenne zum Senden und zum Empfangen
Meine Entscheidung fiel auf eine "Indoor Variante" des Upconverters wegen der Frequenzstabilität.
Dazu wird aber eine PA benötigt, die zumindestens den Leitungsverlust bis zur Antenne ausgleichen kann.
Ich hab mich für einen Upconverter BU-500 entschieden, da hier die Oszillatorfrequenz von 1050-2700 MHz frei programmierbar ist. Die Software wird mitgeliefert. Der ZF Eingang kann Bereich von 100-1300 MHz liegen, also im 2m, 70cm oder 23cm Band.
Die LO Stabilität ist mit 2,5 ppm (-30° bis +75°C) angegeben und die max. Ausgangsleistung liegt bei etwa 1,5W.
Eine 13cm PA von SG-Labs passt ganz gut dazu. Hier ist eine max. Ausgangsleistung von 17W @24V bei 0,5W Eingang angegeben.
Dazu sind noch Richtkoppler im Ausgang eingebaut die 3,5V @ 20W liefern, die ich zur Anzeige der vor und rücklaufenden Leistung verwenden kann.
So kann ich zusätzlich das SWR der Sendeantenne immer im Auge behalten. Es ist auch noch eine Transistor Ruhestrom Umschaltung eingebaut, die entweder Dauerbetrieb oder PTT an Masse oder PTT an +3...+12V zulässt.
Auf der Hamradio habe ich bereits ein LNB gekauft mit 2ppm Frequenzstabilität und mit einer LO von etwa 10,057 GHz. Dies setzt bereits auf das 70cm Band (432MHz) um und hat den Vorteil, dass man keinen eigenen Downkonverter braucht um in den Transceiver zu kommen. Es muss nur noch die LNB Versorgungsspannung von 10..14V in die SAT ZF Leitung mittels Bias-Tee eingekoppelt werden.
Da das LNB sehr viel Verstärkung macht, würde der Empfänger des Transceivers übersteuert. Daher muss nach dem Bias-Tee noch ein 30 dB Abschwächer in Richtung des Empängers eingebaut werden.
Als Sendeantenne verwende ich ein Eigenbau Helix Feed. (siehe Projekt Helix für QO-100 Uplink)
Nach der Montage habe ich natürlich noch die Ausrichtung der Parabolantenne auf maximales Empfangssignal einer Bake des QO-100 eingestellt und die Kabel ins Shack verlegt. Für das Empfangssignal verwende ich ein 75 Ohm TV-Satkabel und für die Sendeseite ein Aircell 7 Kabel mit etwa 10m Länge.
Hier eine Ansicht noch ohne Frontplatte. Die PA rechts ist am Kühlblech direkt vor dem Lüfter montiert.
Der Upconverter ist absichtlich nicht direkt im Luftstrom um Frequenzinstabilitäten zu vermeiden. Sämtliche interne HF Verbindungen habe ich mit Semirigidleitungen hergestellt. Der ganze Konverter wird mit einem externen 24V Netzteil versorgt. Die DC-Spannungsregler werden zur Kühlung links am Blech montiert. Links ist der Bias-Tee zum einspeisen der LNB Versorgungsspannung eingebaut. Diesen hab ich noch ein Abschirmblech montiert. Die Versorgungsspannung hängt direkt am LNB und liefert auch bei ausgeschalteten Gerät immer 12V an den LNB. Der LNB braucht sonst etwa 20 min bis die Frequenz stabil ist, so muss man nicht immer vor dem Betrieb "vorglühen" Hi.
Als erstes muss die entsprechende Oszillatorfrequenz in den BU-500 geschrieben werden. in meinem Fall verwende ich 144 MHz zum Senden, also muss 2256 MHz in den Konverter geschrieben werden, dies ergibt dann 2400MHz. Die Treiber, die Software und ein Programmierkabel werden mitgeliefert.
Das Programmieren des Oszillators hat lt. Anleitung auf Anhieb ohne Probleme geklappt.
Mit max 5W und einem 15dB Abschwächer ist die Leistung an den Eingang des BU-500 angepasst.
In meinem Fall muss die Sendeleistung am Ausgang der 2,4GHz PA etwa 6W sein um am QO-100 Web SDR ein Signal mit etwas über S9 zu erzeugen.
10m Aircell 7 Kabel haben bei 2,4 GHz schon eine beachtliche Dämpfung. Aber kein Problem, dank der PA hab ich noch genug Reserve.
Die PA wurde von Dauer-Ruhestrombetrieb auf PTT-Betrieb umgestellt.
Jetzt ging es an den Entwurf einer Schaltung für die Frequenzanzeige, Anzeige der Ausgangsleistung und automatisches Nachziehen des zweiten VFO´s.
Ein Arduino Nano soll diese Dieste übernehmen und auch noch einen Lüfter zur Zwangskühlung der PA steuern.
Hier ist der Abgriff von den Richtkopplern zu sehen. Für den Kabelauslass habe ich einen schmalen Schlitz in das PA-Gehäuse gefeilt.
Unter dem Kupferblech sitzt ein Temperatursensor LM35CZ, der die Temperatur der PA in mV/°C direkt an einen Analogeingang des Arduino übermittelt und entsprechend den Lüfter steuert.
Nach ca. 2 Wochen Programmierarbeit und vielen Tests und immer wieder Anpassungen ist es nun soweit, dass der Prototyp soweit funktioniert um die ersten QSO´s zum Testen durchzuführen.
Hier ist bereits die Frontplatte mit dem Display montiert und alles verdrahtet.
Hier das fertig montierte Gerät in Verbindung mit FT817 mit Anzeige der Sende- und Empfangsfrequenz.
Die Anzeige der vor- und rücklaufenden Leistung erfolgt mit Bargraph. (9 Balken bei FWD bedeuten etwa 8W, 1 Balken bei REF etwa 0,2W) Also ein VSWR von etwa 1,4.
Hier in Verbindung mit FT897.
ACHTUNG !!!
Darauf achten, dass die Steuerleistung von max. 5W nicht überschritten wird !!!
Funktionsweise:
Der Transverter wird an der ACC Buchse (CAT RX, TX, GND und PTT) des Transceivers angesteckt.
2m TX und 70cm RX werden über einen Diplexer verbunden.
Nach dem Einschalten der Stromversorgung wird der Transceiver automatisch in den "Sat-Mode" gestellt.
D.h. der erste VFO wird ins 70cm Band gestellt, der zweite VFO wird ins 2m Band gestellt, beide werden in die Betriebsart SSB gestellt und der Split-Mode wird aktiviert. Die Frequenz wird auf die mittlere Bake des QO-100 gestellt.
Wenn nun am VFO des Transceivers gedreht wird, dann folgt der zweite VFO im 2m Band automatisch dem ersten VFO im 70cm Band.
Dies geschieht aber mit einer kleinen Verzögerungszeit von 5 Sekunden, sonst würde beim Drehen über das Band durch das sofortige Schreiben in den 2. VFO der immer wieder kurz der Empfang Stummgeschaltet werden und dadurch stark abgehackt sein. (Die Verzögerungszeit ist bei Bedarf im Programmcode änderbar) Eine Verzögerung von 5 Sekunden hat sich im Probebetrieb bestens bewährt.
Zusätzlich habe ich die Steuerung für den SAT-Betrieb noch einige nützliche Einstellungen eingebaut, die über eine einfache Menüsteuerung zugänglich sind:
Durch einen Druck auf die Menü Taste kommt man in den Einstellbereich eines TX-Offsets.
Dieser TX-Offset kann durch Druck auf die up oder down Taste auf 10 Hz genau eingestellt werden.
Damit lässt dich die angezeigte Sendefrequenz kalibrieren.
Durch einen weiteren Druck auf die Menü Taste kommt man in den Einstellbereich eines RX-Offsets.
Dieser RX-Offset kann durch Druck auf die up oder down Taste auf 100 Hz genau eingestellt werden.
Damit lässt dich die angezeigte Empfangsfrequenz kalibrieren.
Durch einen weiteren Druck auf die Menü Taste kommt man in den Einstellbereich eines Split-Offsets.
Dieser Split-Offset kann durch Druck auf die up oder down Taste auf 1000 Hz genau eingestellt werden.
Damit lassen sich auch Station arbeiten die im Split Betrieb senden.
Beispiel: Die empfangene Station gibt "5 up" an, dann kann mit der Einstellung Split Offset 5000 Hz eingegeben werden. Das TX Signal sendet dann um 5 KHz höher.
Oder die empfangene Station gibt "10 down" an, dann kann mit der Einstellung Split Offset -10000 Hz eingegeben werden. Das TX Signal sendet dann um 10 KHz niedriger.
Der Split Offset wird nicht gespeichert und nach dem Ausschalten wieder auf 0 gesetzt.
Durch einen weiteren Druck auf die Menü Taste kommt man in den Speicherbereich der RX und TX Offsets.
Die vorher eingestellten RX und TX Offsets können durch Druck auf die up Taste im EEPROM gespeichert werden (diese bleiben auch nach dem Trennen der Stromversorgung erhalten) oder durch Druck auf die down Taste kommt man ohne zu speichern wieder zur Frequenzanzeige.
Anmerkung: Der Splitoffset wird nicht im EEPROM gespeichert !
Die gespeicherten RX und TX Offsets werden nach einem Neustart aus dem EEPROM gelesen und in der Frequenzanzeige verrechnet. Nun ist die Frequenzanzeige kalibriert.
Beim Testbetrieb habe ich festgestellt, dass die genannen Geräte von Yaesu die RIT-Funktion auch frequenzmäßig im Display anzeigen und diese auch über die CAT-Schnittstelle ausgeben. Dies führt dazu, dass mit meiner Steuerung auch die Sendefrequenz nachgezogen wird und so die RIT-Funktion des Transceivers unbrauchbar ist.
Leider driftet mein LNB etwas mit der Frequenz und auch manche Gegenstationen sind nicht immer perfekt auf der Frequenz. Daher habe ich noch eine eigene RIT-Funktion ins Programm eingebaut, die direkt mit den up und down Tasten einstellbar ist.
Beim Betätigen einer up oder down Taste erscheint kurz (für 0,5 s) eine Anzeige am Display die den RIT-Offset anzeigt. Bei mehrmaligen betätigen der Tasten kann der RIT-Offset beliebig in 100 Hz Schritten nach oben oder unten eingestellt werden und ändert nur die Empfangsfrequenz.
Für die Ausgabe der CAT Kommandos über eine RS 232 Schnittstelle habe ich auf dem Board noch einen TTL - RS232 Pegelwandler vorgesehen, dieser wird aber noch nicht verwendet.
Schaltpläne, Stücklisten, Bestückungspläne und auch der Arduino Sketch sind im Downloadbereich verfügbar.
Wer Interesse am Nachbau hat, dem wünsche ich schon mal viel Erfolg.
Boards dazu gibt´s auf Anfrage.
Bei weiteren Fragen, entweder per email oder unter Kontakt.