Edelschrott hoch gelobt

Das Steuergerät

Leider ist man nicht davor gefeit, Elektronik für das geliebte Hobby zu kaufen, welche nicht ausgereift ist und nahe dem Schrott kommt.
So geschehen mit einem Antennen Relais-Switch und dessen Steuergerät. Das ursprünglich aus Brasilien erhaltene Steuergerät samt Relais Box ging bereits nach ein paar Wochen in die Knie – Fehler zunächst unbekannt. Die Steuerbox startete nicht mehr auf und die Antennen-Relais konnten nicht geschaltet werden. Auch die beleuchteten Druckknöpfe funktionierten nicht mehr korrekt.
Nach der Reklamation beim Hersteller gab es ein neues Steuergerät. Auch dieses war nach ein paar Stunden Einsatz wieder defekt. Der Fehler schien derselbe zu sein, wie beim ersten Gerät.

Da die beiden Geräte sowieso schon defekt waren, erlaubte ich mir, die Kisten aufzuschrauben und in die Eingeweide zu schauen. Auf den ersten Blick machte der Aufbau und Layout einen soliden Eindruck. Der Fehlerteufel steckt bekanntlich im Detail. Die genauere Betrachtung brachte schnell die offensichtlichen Schwachstellen zum Vorschein.

Die Eingangsspannungsversorgung erhielt so gut wie keinen Eingangsfilter oder sonstige stützende Massnahmen. Störungen, wie z.B. Common Mode Noise auf der 14V Leitung, dringen ungefiltert ins Gerät. Die 14V-Spannung wird mit einem einfachen Linearregler 7805 auf 5V herunter geregelt. Diese 5V gelangen an einen weiteren 3.3V Linearregler für die Spannungsversorgung des Mikrocontrollers LM3S9B92.
Auftretende Common Mode Störungen verursachen Spannungseinbrüche am MCU und bringen diesen in einen «gefährlichen» Latch-up Zustand. Danach startet der MCU nicht mehr (mehrfach dokumentiert, siehe WWW).
Messungen am MCU Main-Clock (16 MHz) zeigten, dass der MCU nicht mehr startete.

Bild 1: Common Mode Störungen auf der 13.8Vdc-Speisung im Steuergerät,
CH1=GND, CH2=13.8Vdc

Was dabei auch auffällt, dass als MCU ein sehr veralteter Microcontroller verwendet wurde, der seit mindestens 6 Jahren auf NRND (not recommended for new design) bzw. auf obsolete steht .
Meine Steuereinheit hatte die Seriennummer S/N 0018 respektive S/N0020 (der Ersatz). Was heisst das jetzt? Es wurden innerhalb der letzten 5-7 Jahre nicht mehr als 20 dieser Geräte verkauft!

Die Antennen Relais Box – das schlechte Beispiel

Die Antennen Relais Box, also die Schalteinheit, welche 2 Transceiver auf 6 Antennen verteilen soll, wurde ebenfalls genau inspiziert. Wäre diese Relais Box eine Lehrlingsarbeit gewesen, hätte man dem Lernenden wohl die «Löffel langezogen»!
Kalte Lötstellen – wohin das Auge reicht. Bröselige, graue Lötstellen und viele nicht benetzte Kupferdrähte zeugen von nicht-fachmännischer Handlötung.
Bild 2 zeigt eine SO-239 Einbaubuchse mit einer Lötstelle des Mittelpins, welcher nicht mit Lötzinn benetzt ist und wahrscheinlich mit einer Zange aus dem Lötpad gezogen werden könnte.

Bild 2: Mittelpin einer SO-239 Einbaubuchse

Und, zwei in parallel geschaltete SMD Widerstände (100 Ohm, 1W, 2512) hatten in der Mitte einen Riss. Die beiden Widerstände fielen beim Berühren mit der Pinzette auseinander. Entweder wurden die beiden Widerstände beim Einbau mit dem Lötkolben zu Tode gequält, oder das Gerät erfuhr einen heftigen Schock beim Transport (Aufprall, Fallen lassen, o.ä.).

Bild 3: 100 Ohm Widerstände mit Rissen

Fazit:

Das Konzept der Antennenumschaltung scheint in Ordnung zu sein.
Die Umsetzung lässt noch viel Luft nach oben.
Die Elektronik und das Design, v.a. der MCU, ist komplett veraltet. Die Schaltung wurde nicht gerade pfiffig entwickelt. HF-tauglich ist das Gerät nicht, obwohl es für den Einsatz in einem Ham-Shack gedacht ist. Die Qualität der Elektronikproduktion ist unterirdisch schlecht.
Augen auf beim Kauf!

SOTA Antenne für 20m/30m/20m

Schon lange verwende ich eine EFHW Antenne (End Fed Half Wave Antenne) für meine SOTA Aktivitäten.

Wie sieht die SOTA EFHW Antenne denn auf dem Papier aus?
Die Antenne wird jeweils für die zu verwendende Wellenlänge als Halbwellendipol betrieben. Zum Beispiel für das 14MHz Band ist die Antenne ca. 10m lang. Für 30m ist die Antenne ca. 15m lang, für 7MHz ist die Antenne ca. 20m lang, usw.
Die Antenne wird, wie der Name schon erwähnt, am Ende der Antenne eingespeist. Das ist kein Problem, solange man eine Impedanz Anpassung vom Transceiver zur Antenne vorsieht.
Ein theoretischer mittengespeister Halbwellen-Dipol hat ca. eine Impedanz von ( 73.1 + j 42.5 ) Ohm. Um den Imaginär-Anteil zu kompensieren und damit die Impedanz reel zu machen, wird die Antenne um einen geringen Teil verkürzt (Verkürzungsfaktor). Eine EFHW Antenne Impedanz liegt am Speisepunkt jedoch irgendwo zwischen 2000 bis 4000 Ohm. Deshalb ist am Speisepunkt einer EFHW Antenne eine Impedanzanpassung notwendig. Vielfach wird ein 1:49 Transformator verwendet, der die Impedanz von 50 Ohm in die Nähe der Antennenimpedanz bringt. Da der Strombauch bei einer EFHW Antenne an den Enden gering ist, dafür die Spannung hoch, ist die Antenne hochohmig. Die Enden strahlen nur wenig bis gar nicht (Strom strahlt). Deshalb können die EFHW Antennenenden auch sehr gut als «Inverted V» in Bodennähe aufgehängt werden.

Bild 1: Handskizze EFHW Antenne für 40m/30m/20m

Ich habe die Antenne auch mit EZNEC Pro2 simuliert und die Theorie und Praxis passen recht gut zusammen. Bei der Simulation muss beachtet werden, dass der Speisequelle ein kurzes Stück Draht als Gegengewicht angehängt werden sollte, ansonsten ist die Simulation nicht korrekt.

Bild 2: EFHW Antenne Simulation mit EZNEC, Inverted V Geometrie
Bild 3: EFHW Antennen Simulation, Stromverlauf

Das Ausmessen mit dem nanoVNA ergab in etwas das selbe Resultat, wobei die Impedanzen bzw. das SWR auch von der Höhe der Aufhängung und der Umgebung abhängt.

Bild 4: nanoVNA SWR-Messung EFHW Antenne

Die Antenne kann sehr gut als Eigenbau auf die eigenen Bedürfnisse angepasst werden, indem man die Antennen Teilstücke anpasst und die Traps auf die neuen Frequenzen ebenfalls ändert. Dazu gibt es viele sehr gute Tools, um die Traps zu berechnen.

Links:

Mini Ringkern-Rechner – Programm zur Berechnung von Induktivitäten (Spulen) und deren Windungszahl auf Ringkernen, Ferrithülsen und von Luftspulen (dl0hst.de)