Station DL8YCA

2. Technik

Da ich mich als Funkamateur seit fast 5 Jahrzehnten neben dem Funkbetrieb insbesondere mit dem Aufbau, der Modifikation und Reparatur von Geräten, Antennen und Zubehör beschäftigt habe, sind in dieser Zeit im jeweiligen Shack natürlich auch diverse Messmittel, Werkzeuge und Materialien zusammen gekommen.

Angefangen hatte alles zu Beginn der 1970er Jahre mit dem Erwerb eines Multimeters, eines transistorisierten Dipmeters sowie Werkzeugen wie diversen Zangen, Schraubendrehern und Feinlötkolben. Ein HF-Detektor war mit dem Multimeter und einer Diode 1N4148 ebenfalls schnell hergestellt. Mit diesem Minimalbestand habe ich einige Jahre unbekümmert Geräte, Antennen und Zubehör hergestellt, denn zu kaufen gab es noch wenig und wenn, war das für einen Studenten viel zu teuer. Leiterplatten wurden regelmäßig in der elterlichen Küche mit Edding-Stift und Eisen-3-Chlorid hergestellt und mehrfach musste ich meinen Eltern erklären, warum der Wasserkochtopf plötzlich ein Loch hat und warum diese schwarzen Punkte in der Nirosta-Spüle partout nicht mehr zu entfernen sind.

Wenn ich heutzutage gelegentlich eine Epoxy-Platine (natürlich beidseitig kupferkaschiert) anfertige, entwerfe ich neben dem Schaltplan das Layout auf dem PC und drucke es zum Belichten mit dem Laserdrucker auf Klarsichtfolie aus. Geätzt wird mit Ammoniumpersulfat.

Da das Dipmeter oberhalb von 2 m nicht mehr richtig funktioniert, war es irgendwann Zeit für einen weiteren Frequenzmesser in Form eines Lambda/4 Absorptionsfrequenzmessers ("Luftpumpe"). Im HF-Labor habe ich es kalibriert und so jahrelang mit Erfolg  Konverter, Transverter und Transceiver für 70 und 23 cm aufgebaut. Leider ist das gute, auch sehr formschöne Stück bei einem Umzug verloren gegangen.

Die heute allgegenwärtigen digitalen Frequenzzähler gab es damals im Grundsatz auch schon, z.T. noch mit Nixieröhren und Grenzfrequenzen unter 100 MHz. Für den Privatgebrauch von den Kosten her aber unerschwinglich. Heute habe ich mehrere Frequenzzähler bis 1500 MHz, darunter einen chinesischen Bausatz, den ich auf den LW-Sender Droitwich synchronisiere und mit dem ich mit einigen Tricksereien auch auf 23 cm auf ca. 10 Hz genau messen kann. Mehr braucht kein Funkamateur.

Voltcraft 1617 Funktionsgenerator und Frequenzzähler sowie Leader Transistor-Dipmeter LDM815

Während des Studiums der HF-Technik hatte ich im Labor sehr viele Messungen mit dem schweizer Taschenmesser der HF-Technik, dem Spektrumanalysator durchgeführt. Soweit ich mich erinnere, war es der 8558B von HP bis 1500 MHz. Damals beschloss ich, dass ich mir irgendwann auch so ein Gerät zulegen würde. Wer es nicht selbst erfahren hat, kann nicht den riesigen Unterschied zwischen den bisherigen klimmzugbehafteten und umständlichen Messmethoden und dem eleganten Arbeiten mit einem derartigen Messgerät beurteilen. Anfang der 80er Jahre hatte ich mir zunächst selbst einen Spektrumanalysator gebaut (nein, nicht dieses Schätzeisen mit dem TV-Tuner). Er ging bis ca. 80 MHz und hatte einen 10-stufigen ZF-Verstärker mit BF900 zwecks Summation der Stufenströme und erreichte eine Dynamik von ca. 80 dB. Mit einem Premixer konnte er Signale aus verschiedenen UKW-Bereichen verarbeiten. Im Zusammenhang mit dem Verlust des Hauses ist auch dieses Gerät leider verloren gegangen.

Das Gerät ist zwar verschwunden, aber es existiert noch dieses Foto. Der selbstgebaute Spektrumanalysator befindet sich links neben dem HAMEG 412 unter dem Röhrenvoltmeter. Das Sweep-Signal wurde dem Oszllografen entnommen, die erste ZF lag bei 200 MHz, der erste Mischer war ein IE500 und im VCO werkelte ein 2N3866 bei 24V. Die Darstellung erfolgte auf Kanal 1 des Oszillografen. 1 Kästchen in Y-Richtung war 10dB, in X-Richtung z.B. 1, 5 oder 10 MHz.

2011 habe ich dann auf dem Gebrauchtgerätemarkt für kleines Geld ein HP141T Grundgerät mit den Spektrumanalysator-Einschüben 8555A (bis 18 GHz) und 8553B (bis 110 MHz) nebst IF-Section 8552B erworben und habe seitdem damit viel Freude bei meinen Selbstbauaktionen, die ich heute im Wesentlichen hiermit und mit einem 50-MHz-Oszillografen von HAMEG erledige. HAMEG deshalb, weil die Bauhöhe zum SA passt, die Geräte nebeneinander stehen und man kann oben noch was drauflegen, was bei beengten Platzverhältnissen sehr wichtig ist. Meinen ersten Oszillografen (HAMEG 412 30 MHz 2-Kanal) habe ich übrigens 1979 erworben, er wurde damals von der Deutschen Bundesbahn als Fracht zu meinem Wohnort speditiert und ich musste ihn am Bahnhof gegen Barzahlung abholen.

HP-Spektrumanalyser mit den Einschüben 8555A und 8552B. Daneben ein HAMEG-Speicheroszilloskop HM812-2. Über dem Analyser ein Kenwood R-1000-Empänger und ein COMMTEL VHF/UHF Scanner. Die beiden Weller-Lötkolben über dem Oszillografen sind wohl selbsterklärend. Gesamtgewicht des Arrangements über 40 kg.

Zum Messgerätebestand gehören noch mehrere NF-Generatoren, u. a. ein Wobbelgenerator mit dem legendären Exar 2206. Weiterhin sind auch diverse Trafo-Netzteile vorhanden, z.T. variabel bis 40V. Erwähnt seien auch mehrere Dämpfungsglieder (3, 6, 10, 20dB, 50 Ohm-Abschlüsse und eine Dummy Load ca. 100W mit einem Messausgang von -40 dB. Jede Menge PL, BNC- ,F- und N-Adapter gehören auch dazu. Heutzutage bietet es sich im niedrigen und mittleren Leistungsbereich an, in problematischen Bereichen relativ dünne und verlustarme SAT-Kabel mit den sehr preiswerten F-Verbindern und Adaptern zu verwenden. Die Stoßstellen zwischen 75 und 50 Ohm (Stehwellenverhältnis ca. 1:1,4) kann man getrost vergessen, den Leistungsverlust erst recht.

Wenn man öfters mit koaxialen Leitungen und deren Verbinder zu tun hat, ist es empfehlenswert, sich eine Crimpzange zuzulegen. Diese gibt es mit Einsätzen für verschiedene Steckernormen. Mittlerweile bin ich dazu übergegangen, meine BNC-Stecker nur noch zu crimpen, denn das ist einfacher, schneller und zuverlässiger als die Verwendung der meistens deutlich teureren Lötversionen.

Weiterhin macht man sich als HF-Mensch das Leben leichter mit einem Messgerät für Kapazitäten und Induktivitäten. Man kann z.B. feststellen, ob die Elkos noch "gut" sind, und das Rätselraten um die Bauteilewerte bei nicht vorhandenen oder schlecht lesbaren Aufdrucken hat ein Ende. Wichtig ist aber, dass das Gerät auch im pf-Bereich brauchbare Werte liefert ebenso wie im µH- Bereich.

Crimpzange und LCR-Messgerät

Die Digitaltechnik ist im Amateurfunk ein alter Hut und dort schon seit den 70ern deutlich vertreten. Zunächst verwendete man Logikbausteine aus den Serien TTL, LS-TTL und CMOS. Es gab (und gibt auch heute noch) Gatter, Schmitt-Trigger, Flipflops, Zähler, Multiplexer und so weiter und so fort, kurzum das gesamte Programm. Im Amateurfunk wurden sie gerne für PLLs mit programmierbaren Binär- und Dezimalzählern unter Beteiligung der legendären 4044 und CD4046 verwendet. Bald gab es komplexe PLL-Synthesizer (z.B. MC145106 von Motorola), die Oszillator, progtammierbaren Signalteiler und wählbaren Referenzteiler enthalten.

Irgendwie musste die gesamte Logik und die Frequenzaufbereitung gesteuert werden und dazu boten sich auch damals schon Mikrocontroller an. Heute nimmt man dazu gerne AVR-- oder PIC-Mikrocontroller mit EEPROM, damals waren es meistens Vertreter der Intel-Familien MCS-48 und MCS-51 mit integriertem oder externen EPROM. Oder aber man nahm kurzerhand ein Z80-Prozessorsystem nebst Peripherie auf einer Europakarte und steckte es in das aufzubauende Gerät. So ähnlich verfahre ich heute gerne mit gebrauchten 20€-Mini-PCs unter Linux.

Damals verfügte ich unter CP/M über eine Entwicklungsumgebung mit Editor, (Cross-)Assembler, Linker und Debugger mit Breakpoints.  Heute läuft das bei mir mit den AVR-Microcontrollern unter Windows ab, mit denen ich z.B. einen DDS-Baustein für einen SDR-Empfänger ansteuere.  In diesem Zusammenhang fällt mir eines meiner Projekte aus den frühen 90ern ein. Mit LS-TTL-Bausteinen hatte ich mir einen DDS-VFO aufgebaut für ein 23cm-FM-Funkgerät und dieses mit einem 8039-Mcrocontroller gesteuert. Die Programmierung hatte ich auf einem Elzet-Z80-System vorgenommen und mir den benötigten Cross-Assembler "mal eben" selbst geschrieben. Das Funkgerät hat jahrelang funktioniert und um die Nebenwellen habe ich mir keine Gedanken gemacht, denn auf 23cm war damals wie heute fast nichts los und niemand fühlte sich gestört.

Obwohl es damals für die Entwicklungssysteme durchaus schon Hochsprachen-Compiler (z.B für Basic, C, Fortran) gab, habe ich diese privat wie beruflich bei Microcontrollern kaum eingesetzt, denn dafür war der Programm-Speicherplatz in der Regel einfach zu knapp und der Code im Vergleich mit Assembler viel  zu ineffizient. Ich war es gewohnt, beim Programmieren um jedes Byte zu kämpfen und den Code entsprechend zu optimieren. Nur, wenn es unbedingt sein musste, habe ich ab und zu epromfähigen,  also nicht sich selbst modifizierenden  Code einer C-Subroutine ins Assemblerprogramm eingefügt.

Kleiner Streifzug durch die Digitalgeschichte, von links oben nach rechts unten: 74LS02 Gatter, 74HCT4046 PLL-IC, 145106 Synthesizer, 27C256-EPROM (für TS790), M374204 (8039) Microcontroller, 8008 CPU, Z80A-CPU. Z80-Mikroprozessorsystem auf Europakarte (1990), daneben Atmel ATMega-Board mit ATMega 2560 (2018), ATMega 48 PA-PU im DIL Gehäuse, darunter DDS-Generator bis ca. 60 MHz mit AD9850.

Für diese ganzen Spielereien mit historischen und aktuellen Microcontrollern sowie programmierbaren Speichern benötigt man ein Programmiergerät., von einer ggf. möglichen On-Board-Programmierung mal abgesehen. Meines hat einen DIL40-Textool-Sockel und jede Menge Adapter für alle möglichen Sockel wie z.B. PLCC. Das Gerät wird unter Windows über einen USB-Anschluss betrieben und kann alle nur möglichen programmierbaren Beuteile bearbeiten, d.h. auslesen, Daten speichern, Daten aus Datei lesen und den Baustein programmieren. Da ich gelegentlich auch noch mit EPROMS zu tun habe, gibt es noch ein UV-Löschgerät mit Timer. Da wir gerade von EPROMS reden: Ich habe es in den letzten 40 Jahren noch nie erlebt, dass ein korrekt programmiertes  und ordnungsgemäß betriebenes Eprom seinen Inhalt verloren oder geändert hat.

Erste Büroanwendungen auf Basis der Mikroprozessorsysteme entstanden Ende der 70er z.B. als Wordstar unter CP/M. In den 80ern gab es darauf aufbauend Büro-PCs mit dem 8088- und 8086-Prozessor unter PC-DOS, MS-DOS und später unter Windows. Für den Normalverbraucher und auch für die Funkamateure waren diese PCs zunächst unerschwinglich. Aber irgendwann zogen sie auch in die Shacks der Funkamateure ein, meistens im Zusammrnhang mit dem sich verbreitenden Zugang zum Internet. Heute sind PCs und das Internet aus dem Bereich des Amateurfunks nicht mehr wegzudenken. Es gibt jede Menge Amateurfunk bezogener Software und viele der neuen Betriebsarten funktionieren einfach nicht ohne Internet und PC. Aber ein gelegentlicher Ausfall des Internets erinnert uns daran, wie abhängig wir von diesem System geworden sind und wie schnell es auch für längere Zeit damit vorbei sein kann, wenn unbeeinflussbare Naturereignisse oder böswillige Eingriffe das Netz zusammenbrechen lassen. Dann gehören wahrscheinlich die Funkamateure zu den Wenigen, die noch in der Lage sind. mit den klassischen Betriebsarten eine weltweite Kommunikation aufrecht zu erhalten.