Een klassieke QRP transceiver

(Een bewerking van een in April 1994 in HamNews [Veron afd. Nieuwegein] gepubliceerd artikel over de klassieke QRP transceiver)

Inleiding

Al een tijdje liepen Jan, PA3EQP en ik rond met de gedachte iets te bouwen voor HF om regelmatig onderling CW QSO’s te kunnen maken. Zelf wilde ik ook een setje om gemakkelijk mee op vakantie te kunnen nemen. Op een gegeven moment diepte Jan een schoenendoos op die hij omschreef als een ‘wurmenbak’, overhandigde die aan mij met de woorden: “Als jij deze afmaakt doe ik dat met die van mij ook”. De ‘wurmenbak bleek een half afgebouwde QRP transceiver te bevatten die Jan gekregen had. De transceiver was volgens een schema uit het Nieuw-Zeelandse BRAEK-IN uit november 1980 van ZL2BCW.

Al snel bleek dat alleen de VFO goed werkte en dat met de rest niet zoveel te beginnen was. Dat moest opnieuw gebouwd worden. Toen ik het schema bestudeerde dacht ik: “Waar heb ik dit eerder gezien?”. Inderdaad, in het ARRL boek ‘QRP Classics’ stond een artikel van W7EL die rond 1990 een verbeterde versie beschreef van zijn oorspronkelijke ontwerp dat in QST van augustus 1980 stond. Hiermee was de kring rond en kon ik aan de hand van deze bronnen aan de slag. Ik zal niet gedetailleerd op het schema ingaan, zie daarvoor ‘QRP classics’, maar zal iets vertellen over mijn ervaringen bij het bouwen en gebruiken van deze set.

Ik heb een kopie van het artikel uit BREAK-IN, maar dat is te slecht van kwaliteit om hier te kunnen reproduceren. (Mocht je het toch willen lezen, dan graag een email) Het oorspronkelijke artikel van W7EL is op de web-site van de ARRL te vinden. Mocht deze link niet werken, Google dan met de zoekterm: “W7EL optimized qrp transceiver”.

Blokschema

W7EL beschrijft een 40 meter set, terwijl ZL2BCW spoelgegevens voor zowel 80 als 40 meter geeft (*). Aangezien de goed werkende VFO van 3.5 tot 3.6MHZ liep besloot ik er een 80 meter transceiver van te maken. W7EL noemt zijn ontwerp een ‘optimised qrp transceiver’. Wat hij daarmee precies bedoelt komt niet helemaal uit de beschrijvingen naar voren, wellicht doelde hij op het lage stroomverbruik bij ontvangst (ca. 20mA) en het heel kleine doosje (4×6.5x9cm) waar hij het geheel in bouwde!

Een klassieke QRP transceiver

De transceiver is heel eenvoudig opgezet als een directe-conversie ontvanger, de VFO stuurt de mixer en daarnaast een gesleutelde eindtrap aan. Directe conversie betekent simpelweg dat bijvoorbeeld een signaal van 3.5555 MHz gemengd met een VFO signaal van 3.5550 Mhz een somprodukt van 7.1105 MHz en een verschilprodukt van 0.0005 MHz ofwel 500 Hz oplevert. Het is dat laatste signaal dat door de achter de mixer geschakelde laagfrequent trap zo’n 100dB wordt versterkt zodat hiermee een koptelefoon kan worden aangestuurd. Helaas levert een signaal 500 Hz onder de VFO frequentie ook dit resultaat: 3.5545 MHz gemengd met het VFO signaal van 3.5550 MHz levert een verschil van 500 Hz. De zender bestaat uit een door de VFO aangestuurde gesleutelde buffertrap met eindversterker en die levert volgens de auteur ca. 1 Watt. Het is een ‘full break-in’ transceiver, dat wil zeggen dat je tussen de seinpauzes in de ontvanger hoort.

Schema van een klassieke QRP transceiver

(*) In het ZL2BCW artikel staat een tabel met spoelgegevens voor de 40 en 80 meter versie. In deze tabel wordt T1 niet genoemd maar die is identiek aan de T1 uit het W7EL artikel.

Je ontkomt niet aan spoelen in een klassieke QRP transceiver

Bouw

Afgezien van de VFO die al klaar was heb ik de schakeling op een stukje printplaat van 12 x 15 cm gebouwd. Dat wil zeggen, niet op een kant en klare print, maar de onderdelen waar mogelijk rechtstreeks aan elkaar en op de bodemplaat bevestigde steuntjes gesoldeerd. Vaak wordt deze methode ‘ugly construction’ genoemd, maar als je een beetje netjes werkt zal het eindresultaat zeker niet lelijk zijn:

Een klassieke QRP transceiver van binnen

Integendeel, deze methode heeft volgens mij een aantal voordelen boven het gebruik van een kant en klare printplaat:

  • geen kant en klare printplaat nodig, dus je kunt direct aan de slag met enkel- of dubbelzijdige printplaat dat iedereen wel in huis heeft.
  • je bouwt alles direct op een grondvlak, goede afscherming en minder kans op aardlussen.
  • heel belangrijk bij na- of zelfbouw: je kunt eindeloos componenten in- en uitsolderen en dat hoef je bij een kant en klare print niet te proberen! Dat in-en uitsolderen is bij bijna alle ‘na te bouwen’ schema’s wel eens nodig om de zaak fatsoenlijk aan de praat te krijgen, bovendien maak je natuurlijk montagefouten, maar ook zul je gaandeweg een schakeling aan je eigen wensen willen aanpassen.
  • je kunt gemakkelijk meten, er is veel ruimte voor meetpennen.
  • je hoeft geen componenten te gebruiken die precies in de steek van die kant en klare print passen, maar je gebruikt gewoon wat er in je voorraad te vinden is.
  • je ‘ziet’ de schakeling voor je, zonder dat je een print eindeloos rond moet draaien om te zien waar al die printspoortjes naar toe lopen.
  • het is een goedkope methode. Stukken prinplaat zijn op de rommelmarkten voor weinig geld te koop.

Helaas heeft deze werkwijze ook nadelen:

  • je bent er veel langer mee bezig (al zal dat voor een amateur niet heel bezwaarlijk zijn). Je moet van te voren een globale opzet maken en die gaandeweg aanpassen, al naar gelang de componenten die je hebt gebruikt. Als je de zaak te ruim heb opgezet kom je vanzelf aan de rand van de printplaat in de problemen…

Ik zet wel de meeste DIP IC’s in een voetje. Dat voetje soldeer ik op een heel klein stukje experimenteerprint dat op zijn beurt weer op de grondplaat wordt gelijmd.

Zelfbouw tip voor de klassieke QRP transceiver

De aansluitingen van het experimenteerprintje worden dan weer als soldeersteunen gebruikt. IC’s in een voetje heeft als voordeel dat je een schakeling eerst kunt doormeten zonder IC, als de spanningen goed lijken kun je het IC plaatsen en verder testen.

Over de bouw valt verder niet veel bijzinders te vertellen, de beschrijvingen van resp. ZL2BCW en W7EL zijn uitgebreid genoeg. Ik heb eerst de ontvanger gemaakt en vervolgens de zender. Alles steeds in kleine stapjes, na steeds een aantal componenten te hebben ingesoldeerd eerst de zaak testen. Ik verkeerde daarbij in de luxe situatie dat ik Jan z’n transceiver als referentie kon gebruiken!

Voor de behuizing had ik de beschikking over een kunststof kastje met losse aluminium voor- en achterplaat. Die platen verving ik door stukken printplaat van gelijke afmetingen, redenerend dat printplaat heel wat gemakkelijker is te bewerken dan aluminium. Nadat alle gaten waren geboord heb ik alles precies opgemeten en daarna op de PC met een tekenprogramma de teksten en symbolen op de juiste plaats gezet. Die tekeningen heb ik met een laserprinter exact 1:1 afgedrukt op wit papier. Dat heb ik met fotolijm op de printplaten geplakt. Als bescherming heb ik er een laag doorzichtig plakplastic (boeklon) overheen geplakt. Op die manier kreeg ik een nette voor- en achterplaat. Jammer genoeg bleek (veel) later dat de enigszins zure fotolijm het koper op de printplaat heel langzaam oplost. Dat zorgt voor lelijke vlekken in het papier. Alles er weer afgehaald en nu eerst een laag plakplastic op de printplaat, dan dan het papier en dan weer plakplastic. Helaas, het zou niet baten, na enige jaren leek de voor- en achterkant van kostbaar Italiaans badkamermarmer te zijn gemaakt…

Een klassieke QRP transceiver van voren

Afregeling

Het meeste werk ging zitten in het goed afregelen van het laagdoorlaatfilter achter de eindtrap. Hiervoor mocht ik uit Jan z’n mooie verzameling zilver-mica C’s putten. De C’s zullen in het algemeen moeten worden samengesteld uit meerdere exemplaren. De precieze waarde kan worden vastgesteld door een deel van de C tijdelijk te vervangen door een afstemcondensator. Die wordt dan ingesteld op maximale uitgangsspanning op een 50 Ohm dummy load die op de zender is aangesloten. De spanning wordt gemeten met een diodekop of met een oscilloscoop. De waarde van de afstemcondensator kan worden gemeten met een capaciteitsmeter en dan de vervangingswaarde aan C erin solderen. Veel netter is natuurlijk het afregelen met behulp van een spectrum-analyser maar die had ik (toen) niet tot mijn beschikking.

Gebruik

Om het setje gemakkelijk mee te kunnen nemen moest er een batterijvoeding komen en die vond ik in de vorm van boormachine accu’s. Twee accu’s van 7.2V ieder in serie en je hebt voldoende capaciteit om dagenlang te kunnen werken. En met de snellader zitten ze zo weer vol. Onbelast is de spanning van de in serie geschakelde accu’s 16V, de set doet het nog op een spanning van 10V al loopt het uitgangsvermogen wel terug natuurlijk.

Ik gebruik de set met een langdraad antenne in combinatie met een kleine antennetuner. Met deze combinatie is Europa in ieder geval goed te horen. In eerste instantie lijkt de ontvanger wat ongevoelig maar dat lijkt maar zo, onder meer omdat de laagfrequent versterker ondanks de 100dB versterking heel rustig en ruisarm is. De doorlaat is gepiekt op een brede basis en daarmee zijn signalen in een brede band zwak hoorbaar, pas als ze precies in de piek van de doorlaat komen is het voldoende sterk. AVC zit niet op deze ontvanger, dat kan ook een verklaring voor het rustige ontvangergedrag zijn want een goede AVC maken is een kunst op zich. Zonder AVC zul je wat vaker aan de volumeknop moeten draaien, maar dat is geen bezwaar. Ik heb de set van een klein draaispoelmetertje voorzien om de opgenomen stroom in de gaten te kunnen houden. Een S-meter zit er niet op, de sterkte rapporten zul je moeten schatten.

Zoals eerder opgemerkt is dit eenvoudige type direct-conversie ontvanger behept met een fundamenteel probleem: ontvangst op de spiegelfrequentie. Hieraan is niets te doen omdat de spiegelfrequentie net als de ‘gewone’ frequentie in de doorlaat van de audioversterker zit. Je kunt dus behoorlijk last hebben van naastliggende stations.

Beter/Anders

Omdat we nooit tevreden zijn maar alles beter moet volgt hier nog een lijstje wensen:

  • s’avonds heeft de ontvanger behoorlijk last van detectie van AM omroepstations. Dat uit zich bijvoorbeeld in een luid galmende Big-Ben dwars door een CW QSO heen! Het probleem wordt deels veroorzaakt door de twee anti-parallel geschakelde dioden aan de ingang van de ontvanger. Die zitten daar om de ontvanger te beschermen tegen te hoge ingangsspanningen bij werkende zender. Ik heb iedere diode vervangen door twee in serie geschakelde exemplaren, de AM-detectie werd wel minder maar is nog steeds aanwezig.
  • Het audiofilter zou beter kunnen en omschakelbaar moeten zijn van breed naar smal.
  • Bij het nabouwen van het VFO kan het een probleem zijn om aan een geschikte afstemcondensator te komen. Die dingen worden steeds schaarser en daarmee duurder! Het is gelukkig mogelijk de VFO te maken met varicap’s i.p.v. een afstemcondensator. Ik maakte een voorbeeld dat wellicht in een volgend exemplaar dienst kan doen, zie een pagina uit mijn aantekenboek: (Deze “w7el optimized qrp transceiver scan” uit mijn aantekenboek volgt nog)

De aangegeven C’s plus spoel geven bij een afstemspanning van 0-9 V een afstembereik van 3.5-3.6 MHz. In de praktijk zou je dit nog verder willen versmallen tot een stukje rond de QRP frequentie op 80 meter: 3.560 MHz.