A1: Meßplatz (aus dem Regal herausgezogen) mit  50 Ohm – Eichleitung, und Meßobjekt ( RX-OE3HKL).

 

Bei empfindlichen Messungen vom MDS(Pim = -130 dBm) weg gemessen hat es sich herausgestellt, dass obwohl die beiden Meß-Signale nach dem Combiner auf gleichen Pegel eingestellt waren,  diese am RX verschieden stark angezeigt wurden. Offensichtlich haben Mantelwellenströme diesen Fehler verursacht, denn durch Mantelwellensperren konnte dieser Effekt beseitigt werden( Ringkerne Fa. Philips, mit 36mm Durchmesser-Farbe weiß und orange - sind mit RG-58 ca. zu 2/3 bewickelt und mit Bindfaden fixiert).

Bei der Messung mit höheren Pim-Pegeln wie zB.: -110dBm, konnte dieser Effekt nicht beobachtet werden.   

 

A2: Zweiton-Meßplatz auf Masseplatte ( 3mm Alu ) mit Quarzoszillatoren, Verstärkern(Pout = 3W max) und Brückenschaltung. Die Abschwächer zwischen Quarzoszillatoren und Verstärkern, sowie Verstärkern und Combiner dienen der Erhöhung des Eigen-IMD. – Dieser Meßplatz wurde bereits 1977 aufgebaut und seither laufend verbessert.

 

A2A: Zweiton-Meßplatz mit gezogenen Quarzgeneratoren, Eichleitung und Meßobjekt(Modifizierter FT 1000-Field). Mit dieser Anordnung konnten IP3 bis +30dBm, mit stufenlos verstellbarem Spacing, von 1 bis 50kHz gemessen werden(nur 40m-Band).

 

A3: Schaltungen zum Meßaufbau + Brückenschaltung( Combiner): Siehe RX-Meßtechnikvortrag .

 

 

A4: Messung und Berechnung des Eigen-Intermodulationsabstandes.                                                   

IMA, IMD, IMDR = Pegel des Zweitonsignals – Pegel der Intermodulationsprodukte

 

 

A5: Zusammenführung des 2-Ton-Signals mittels Ohmschem – Combiner und Messung des IMD mit dem Spektrumanalysator: IMD = 60,4 dB.

Hierbei ist vor allem zu beachten, dass der Eigen-IMD des Analysators möglichst 5-10 dB über dem zu messenden IMD liegt. Kontrolle: Mit einem Abschwächer zwischen Combiner und Analysator den Pegel um einige dB verändern – der angezeigte IMD darf sich nicht ändern(Siehe A3: Punkt a).

 

A6: Wie A5, jedoch wurden zwischen  Verstärkern und dem Combiner jeweils zur Erhöhung des Eigen – IMD  10dB-ATT dazwischengeschaltet. Dadurch hat sich, wie man sieht, der Eigen-IMD bereits von 60 auf  80dB erhöht. Allerdings hat sich dadurch der verfügbare Meßpegel um 10dB verringert. – Eine weitere Erhöhung des Eigen-IMD ist deshalb nur mit Hilfe einer Brückenschaltung sinnvoll, ansonsten müsste die Leistung der Verstärker und der Abschwächer wesentlich erhöht werden und somit würden auch die Kosten wesentlich ansteigen.

 

2)      Quarzoszillatoren: Siehe DC4KU(IN-Band-Modulationsfestigkeit von HF-Empfängern, S7)

 

B1: Quarzoszillator mit Pufferstufe im Schirmgehäuse.- Die Printplatte wurde mit Epoxyd-Lochrasterplatte und aufgeklebter Cu-Massefolie ausgeführt. Wichtig ist vor allem eine gut gesiebte, rauscharme Stromversorgung, welche über 100 Ohm und 68uF-Tantal zusätzlich verbessert wurde. Als Stromversorgung dienen 0-15V/2A Netzgeräte vom Funkamateur-Service. Ub wird auf 10V voreingestellt und der Pegel an dem 6dB-ATT nach dem Combiner, wird mit dem Koppel-C im Quarzgenerator, auf 0dBm(an 50 Ohm) eingestellt. Feinabgleich zB bei Quarztausch(Fassung), wird mit leichter Variation der Versorgungsspannung am Netzgerät durchgeführt.

Es sind für jedes Amateurband die Quarze für mind. 2,  5 und 20kHz Spacing vorhanden.

zB. für  40m: 7050, 7052, 7055 und 7070kHz

 

B2: Zusätzlicher Tiefpaß für die Stromversorgung mit 2 getrennten Kammern, welcher zur Erhöhung der Entkopplung der beiden Quarzoszillatoren zueinander, im nachhinein jeweils seitlich an das Oszillatorgehäuse angelötet wurde.

Oszillator 1, mit 6dB_ATT am Ausgang: Pout = -20,1dBm(Meßwert-MW) + 5,7dB(KF)  = -14,4dBm.

5,7dB Korrekturfaktor(KF) wegen 50/75dB_ATT beim SNA-1 von W&G.

Oberwellenabstand von Erster-Oberwelle zur Grundschwingung beträgt 42,0dB.

 

3)      Breitbandverstärker(Ub = 30V kst., Pout = 3Wmax.): Siehe cq-DL 2/82-S67 von DJ7VY

 

C1: Verstärker mit 2N5109 als Treiber und VN89AF V-MOS-FET als Endstufe im Schirmgehäuse. Die Doppelseitige-Printplatte wurde mit einem Fräser(Fa. Proxon von Conrad) hergestellt, welche mit 5mm langen Distanz-Gewindebolzen am Gehäuseboden angeschraubt ist.

Diese Gewindebolzen haben speziell bei den höheren Meßfrequenzen genügend Impedanz, dass es zu einer Verkopplung zwischen IN und OUT kommen kann und somit ist die Gefahr einer Schwingneigung gegeben. Diese Gefahr ist am größten, wenn die Summeninduktivität der Distanzbolzen, mit der Kapazität von der Printplatte gegen Masse, einen Parallelschwingkreis bildet.

Abhilfe: In der Nähe der IN - und OUT – Koaxbuchsen sollte die Massefläche der Printplatte, mittels ca. 10 – 20mm breiten Cu-Folie, jeweils mit der Gehäuse-Stirnseite leitend verbunden werden.

 

C2: Zusätzlicher Tiefpaß für die Stromversorgung mit 3 getrennten Kammern, welcher zur Entkopplung der beiden Verstärker zueinander, im nachhinein jeweils seitlich an das Gehäuse angelötet wurde. Nur mit dieser zusätzlichen Maßnahme konnte der angegebene hohe Intermodulationsabstand erreicht werden.

 

Oszillator 1 mit Verstärker : Pout(Verstärkerausgang) = -5,7dBm(MW) +5,7dBm(KF) +10dB(ATT) +9dB(Comb.) + 3dB(ATT) = +22dBm). Der Oberwellenabstand beträgt zur 0,0 dBm starken Grundschwingung(nach Combiner und 3dB ATT) 38,4dB und verringert sich, gegenüber Oszillator ohne Verstärker, um: 42,0dB - 38,4dB = 3,6dB. Dies jedoch bei einer Verstärkung von +36,4dB und einem Verstärker-Ausgangspegel von +22dBm!!!

Zur Verbesserung des Oberwellenabstandes, wurde am Ausgang anstatt des 6dB_ATT lt. Schaltung, ein 3dB_ATT gewählt: Verstärker muß nun für 0,0 dBm Meßplatz-Ausgangspegel weniger angesteuert werden, was die Pegel der Oberwellen reduziert und somit auch den Eigen-Intermodulationsabstand entsprechend einer dritten Potenz um 9 dB erhöht.

 

Oszillator 1 mit Verstärker und Tiefpaß nach dem Combiner, zur Unterdrückung der Oberwellen.

 Tiefpaß-Berechnung, -Schaltung und Messungen siehe Unten.

 

4)      Leistungsaddierer(Combiner) in Brückenschaltung: Siehe cq-DL 3/77-S97 von DJ2EU

 

D1: Brückenschaltung im Schirmgehäuse.

Auf 3-Seiten wurden die Distanz-Gewindebolzen mit Cu-Blech überbrückt und somit konnte die Gehäusemasse großflächig bis über die Printplatte, zur Kontaktierung des Kabelschirms der Mantelwellensperren, heraufgezogen werden(wichtig!!!). Die sichtbare vordere Seite wurde zur Kühlung der Brückenwiderstände offen gelassen.

Die 1mm-Koaxialkabel sind mit Bindfaden und die verdrillte Übertragerwicklung für den Symmetrierübertrager ist mit Superkleber am Ringkern zu fixieren. Alle Wicklungen sollten möglichst durchgehend eng an den Ringkernen anliegen!

Um eine möglichst homogene Bifilare-Wicklung zu erreichen, wurden ca. 1m lang die zwei 0,2 mm Cul-Drähte mit einer kleinen Bohrmaschine verdrillt( ca. 1x verdrillt pro 3mm-Drahtlänge ). Die erforderliche Länge für die 20 Windungen wurde dann in der Mitte des verdrillten Drahtes herausgeschnitten.

In dem vorliegenden Gehäuse wurden seit 1977 ca. 20 verschiedene Brückenschaltungen, mit zum Teil auch der Möglichkeit eines komplexen Abgleichs(Betrag und Phase) ausgeführt, wie man an den geflickten Löchern ersehen kann.

Die dargestellte Ausführung mit nahezu 60 dB Entkopplung zwischen IN-1 und

IN-2(40+20m), hat sich mit Abstand als beste Lösung herauskristallisiert. Mir ist aus der Literatur kein Combiner mit ähnlichen Werten bekannt. Meist werden an die 40 dB angegeben, was meist auch reicht.

Für meinen Homemade-RX, mit einem IMDR von bis zu 120 dB, war aber mit den vorhandenen Leistungsverstärkern der IP3 vom MDS  weg, nur mit diesem hochwertigen Combiner messbar. Denn der Eigen-IMD sollte 5-10dB höher, als der zu messende IMD sein. Voraussetzung für die IP3 – Messung vom MDS weg, ist natürlich ein extrem rauscharmer Oszillator, der bei meinem Analogen-VXO gegeben ist.

  

D2 bis D7: Hier wird dargestellt, wie sich die Entkopplung zwischen IN-1 und IN-2 in Abhängigkeit vom Abschlußwiderstand am Ausgang des Combiners ändert. Dies wird durch die Verstimmung des Brückengleichgewichtes verursacht und somit wird der Eigen-IMD mit zunehmender Verstimmung immer kleiner.

Wenn bei einer IP3-Messung mit steigendem Meßpegel sich der IMD nicht ändert, ist der IMD des Meßplatzes kleiner als der des Meßobjektes und man misst jedes Mal den IMD des Meßaufbaus.  Es muß der Meßpegel somit entsprechend erhöht werden. Dann ist jedoch keinesfalls eine Messung vom MDS weg möglich!

 

D2: Brückenausgang korrekt mit 50 Ohm abgeschlossen – beste Entkopplung.

 

D3: Brückenausgang mit 30dB-ATT abgeschlossen – am Ausgang des ATT kein Abschluß, also Leerlauf. Der 30 dB-ATT bildet, obwohl selbst nicht abgeschlossen, einen nahezu idealen Brückenabschluß: Kaum sichtbare Verschlechterung der Entkopplung.

 

D4: Brückenausgang mit 20dB-ATT abgeschlossen – ATT-Ausgang nicht abgeschlossen. Entkopplung geht noch immer bis über 50 dB, ist also noch immer sehr gut.

 

 

D5: Brückenausgang mit 10dB-ATT abgeschlossen – ATT-Ausgang nicht abgeschlossen.

Die Entkopplung ist bereits unter 40dB gesunken. Weiter sollte die Brücke möglichst nicht verstimmt werden. Dies ist jedoch vom IMD des Meßobjektes abhängig!

 

 

D6: Brückenausgang mit 3dB-ATT abgeschlossen – ATT-Ausgang nicht  abgeschlossen.

Die Entkopplung beträgt nur mehr 30dB.

 

D7: Brückenausgang nicht abgeschlossen – Leerlauf. Die Entkopplung ist auf  ca.18dB zusammengebrochen.

 

Die angegebenen Werte wurden jedoch nur erreicht, weil im Combiner nach der Brückenschaltung bereits ein 3dB-ATT eingebaut ist. Dieser verhindert auch, dass zB Kabelkapazitäten direkt auf die Brücke einwirken können.

Da die Meßobjekte nicht immer 50 Ohm Eingangswiderstand besitzen und auch nicht immer reell, sondern auch kapazitiv oder induktiv sein können, ist es notwendig, dass wie bei D2-D7 aufgezeigt, zwischen Brücke und Meßobjekt noch entsprechend viel dB-ATT dazwischengeschaltet sind.

Bei meinen Messungen am RX vom MDS weg hat sich herausgestellt, dass bei mindestens 13dB-ATT zwischen Brückenausgang und RX ein IMD von 120 dB sicher gemessen werden kann:

+3dB-ATT direkt an Combiner-OUT +  10dB-ATT mit Eichleitung eingestellt.

Der Pegel des Zweitonsignals wird nach dem 3-dB-ATT am Combiner-Ausgang getrennt mit  je 0dBm bei 50 Ohm-Abschluß eingestellt und somit zeigt die eingestellte Dämpfung an der Eichleitung, den Pegel am Meßobjekt in dBm an (Vorausgesetzt das Meßobjekt besitzt auch annähernd 50 Ohm Eingangswiderstand).

zB Messung an meinem RX mit Schaltmixer-Experimentieraufbau:

MDS: -130dBm für 3dB (S+N)/N entspricht auch dem Pim (Pegel der IM-Produkte)  

Pin = -10dBm mit Eichleitung eingestellt, damit Pim = MDS = -130dBm.

IMD = Pin – Pim = -10dBm –(-130dBm) = 120dB

IP3 = IMD/2 + Pin = 120dB/2 + (-10dBm) = +50dBm

 

Dies ist auch in etwa die Meßgrenze meines IP3-Meßplatzes, bei einem MDS von  -130dBm weg gemessen. Bei höheren Pim-Pegeln können natürlich auch noch höhere IP`s gemessen werden. Von mir wurden Messungen bis ca. +60dBm durchgeführt(zB.: OE3HKL-Preselektor in Schaltstellung-Durchverbunden mit 40 MHz – Tiefpaß)

 

7 MHz_Tiefpaß zur Unterdrückung der Oberwellen von den beiden Oszillatoren

Foto: Als Lötstützpunkte wurden welche mit Teflon-Isolation verwendet, die in Gehäuse-Löcher eingepreßt wurden. Man hat so eine ideale Masse für die Kondensatoren, gegenüber einer Printplatte mit Distanzbolzen!!!

 

Durch das Vorschalten eines 10dB_ATT vor den OE3HKL-RX(IP3 = +51dBm), erhält man einen Meßplatz mit einem IP3 = +61dBm. Mit diesem war es dann auch möglich, den IP3 vom Tiefpaß(IP3 = +55dBm) zu messen. 

Mit diesem  Tiefpaß(TP) und seinem hohen IP3, vor einen RX geschaltet, kann dann der IP3 des RX mit einem Meßsignal, ohne oder mit Oberwellen, gemessen werden:

OE3HKL-RX: Kein Unterschied(Vorkreise entsprechend gut)

IC-751A und FT-1000: 1-2 dB Unterschied, wobei sich offensichtlich die vor dem Mixer durch die Grundschwingungen und Oberwellen im Vorkreis,etc. entstandenen IM-Produkte(2xf1 +/- f2, 2xf2 +/- f1) mit den im Mischer/Roofingfilter,etc. entstandenen IM-Produkten, auf Grund der Phasenlage, einmal addiert und einmal subtrahiert haben. Es war also mit dem Filter einmal eine leichte Verbesserung sowie auch eine leichte Verschlechterung meßbar.

 

7 MHz_Tiefpaß nur mit Polystyrol-Kondensatoren ausgeführt: Auf Grund der Induktivität der Wickelkondensatoren gibt es ab ca. 20 MHz wieder eine Reduktion der Dämpfung!

 

7 MHz_Tiefpaß mit Polystyrol-Kondensatoren, jedoch nur beim Ein-und Ausgang direkt an der BNC-Buchse auf Masse, je ein 470pF-ATC-Kond.

 

 7 MHz_Tiefpaß: Durchgangsdämpfung im Durchlaßbereich beträgt bei 7 MHz nur ca. 0,3 dB !!!