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Automatische Sende- und Empfangsumschaltung

Automatic rf sense keying circuit

Die hier beschriebene Schaltung zur automatischen Sende- und Empfangsumschaltung ist nichts neues, trotzdem hat sie nicht den den Bekanntheitsgrad, den sie meiner Meinung nach verdient.

Man hat den HF Verstärker endlich ans laufen gebracht, SWR, Leistung und Spektrum stimmen, was jetzt?

Um HF Leistungen von bis zu 200W im Kurzwellenspektrum trägergesteuert einfach zu schalten, gibt es diese erprobte Schaltung:

RF sense keying circuit, Sende- und Empfangsumschaltung

Funktion

Ein einziges „DPDT / 2 X UM“ Relais regelt den Pfad der Hochfrequenz. Im ausgeschalteten Zustand ist man im „true bypass“ Empfangsmodus. Um die Relaiskontakte dafür zu verbinden reicht in der Regel eine einfache kurze Drahtbrücke. Im eingeschalteten Zustand geht das Eingangssignal durch ein Koaxialkabel in den Verstärker, wird verstärkt und kommt durch ein Koaxkabel zurück durch das Relais zur Antenne.

Beim Signaleingang, an der Koaxialbuchse wird ein Teil des HF Signals über einen kleinen Kondensator abgegriffen. Ein Widerstand reduziert nochmals die abgegriffene Leistung – das Eingangs SWR wird dadurch kaum verfälscht. Die Diodenstrecke im Transistor betreibt Gleichrichtung, verstärkt, und entleert den 10uF Elko parallel dazu. Durch den Spannungsabfall unter der Relaisspule fließt Strom durch das Relais.

Wir gehen auf Sendung!

Parallel zur Relaisspule ist die obligatorische Freilaufdiode und ein 10nF Kondensator, der vagabundierende Hochfrequenz entfernt.

Für „continious mode“ Betriebsarten wie FM, AM mit starkem Träger oder die meisten Digimodes reicht das jetzt schon. Sinkt das Signal während des Sendevorgangs zeitweise stark ab, wie z.B. bei SSB Betrieb oder CW, kann es sein, dass das Relais im Takt der Sprache oder des Gebens wild zu schalten beginnt. Ein Kondensator mit hohem Wert parallel zur Relais Spule behebt auch dieses Problem (SSB Delay).

Links im Bild vor dem Relais ist die beschriebene Schaltung im Freestyle realisiert. SSB Delay ist noch nicht eingebaut.

Was sonst noch passieren kann

Die Schaltung ist einfach und erzielt schnelle Erfolge. Dennoch kann es auf lange Sicht Probleme geben:

  • Die Relaiskontakte schalten niemals richtig gleichzeitig. Bei höheren Leistungen (200W) und höheren Frequenzen (50MHz) kann es unter Umständen zum Lichtbogen im Relaisausgangskontakt kommen. Der Kontakt brennt an und wird unzuverlässig.
  • Dadurch, dass das Relais unter Last geschaltet wird, gibt es beim Senden für einige Millisekunden Zustände unbestimmter Impedanzen. Dazu (siehe oben). Der angeschlossene Transceiver könnte theoretisch ebenfalls Schaden nehmen.
  • Die Lösung mit dem SSB Delay erhöht das Problem vom letzten Punkt für den Transceiver.
  • Vom betätigen der Sendetaste, bis zum durchschalten der Schaltung, vergehen schon mindestens 20 Millisekunden

Alternativen

Ein Sequenzer – engl. „sequencer“ muss her.

  • 1 – Ein moderner Transceiver hat einen PTT Ausgang, also einen Anschluss für ein Kabel, das mit dem Verstärker verbunden wird und und erst dann HF Signal abgibt, wenn der PTT Ausgang schon geschaltet wurde. Wenn der Sendevorgang beendet ist, wird rückwärts erst das Signal abgestellt, dann der PTT Ausgang abgeschaltet. Im Menü des TRX gibt es dann eine Einstellung für das PTT Delay im Millisekunden. Problem dabei: Das PTT Kabel muss genau passen und die Menüeinstellungen müssen stimmen. Der PTT Ausgang am Funkgerät darf nicht überbelastet werden. Nicht alle Funkgeräte haben diese Fähigkeit gleichermaßen.
  • 2 – Eine Sequenzer Schaltung, die im Verstärker verbaut ist und unabhängig vom Funkgerät, wie in der einfachen, vorgestellten Schaltung, das Eingangssignal bewertet. Anstatt eines einzigen Relais gibt getrennte Eingangsrelais und Ausgangsrelais. Die Relais werden durch die Schaltung zeitversetzt geschaltet, damit es bei hoher Leistung nicht zu verbrannten Kontakten im Ausgangsrelais kommen kann. Dazu bald mehr.
  • 3 – Noch einfacher! Man ist selbst der Sequenzer! Ein griffbereiter Umschalter am Verstärker, oder sogar ein Fußschalter schalten das DPDT Relais. Die Sequenz für einen Sendevorgang hat 5 Schritte:
1PA RELAIS EINSCHALTEN
2PTT EINSCHALTEN
3REDEN / CW / Sonstige Übertragungen
4PTT AUSSCHALTEN
5PA RELAIS AUSSCHALTEN
„Human Sequencer Flowchart“

Wenn man nicht gerade unter Stress steht (Contest usw..) liefert diese Methode garantiert analoges Feeling und ist schnell Routine:

Unten in der Mitte ist der archaische Schalter zur manuellen Sende- und Empfangsumschaltung oben ist eine LED zur Überprüfung der Schalterstellung.

Fazit

Für Verstärkeranwendungen im kleinen bis mittleren Leistungsbereich, wo es nicht auf Timing ankommt, ist die vorgestellte Schaltung fast die optimale Lösung!

Nicht umsonst verwenden Generationen von Funkverstärkern in Halbleiterbauweise genau diese Schaltung. Besonders populär ist sie in der 11M Welt – kein PTT OUT Anschluss am Funkgerät“.

wie immer 73, DL3SPS

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