Selbstbau einer 70cm-Endstufe – Einführung und Anforderungen

Hallo zusammen,

hiermit möchte ich die neue Kategorie „Amateurfunk“ feierlich eröffnen! Und als erstes gibt es gleich mal eine Artikelserie, in der ich ein Projekt dokumentiere, an dem ich schon seit Längerem bastle.

Mein Ziel ist es, eine Endstufe (kurz PA für Power Amplifier) zu bauen, die 5 Watt Sendeleistung mit einem USB-SDR-Transceiver ermöglicht.

USB-SDR-Transceiver erzeugen ihr Sendesignal üblicherweise direkt mit einem DAC und einem I/Q-Mischer. Die Geräte sind oft darauf ausgelegt, ihre Energie direkt aus dem USB-Port zu beziehen, was die Sendeleistung begrenzt. Man findet Ausgangsleistungen zwischen 1 und 100 Milliwatt. Die Reichweite ist entsprechend begrenzt und für „ernsthafte“ Amateurfunkanwendungen zu gering.

Um eine Vorstellung von den Geräten zu geben, möchte ich kurz einige Beispiele nennen. Ich selbst besitze ein HackRF One und ein LimeSDR Mini. Außerdem gibt es noch das BladeRF und die Ettus USRP-Serie, wobei letztere schon eher auf professionelle Anwendungen ausgelegt ist. Sicherlich gibt es noch einige mehr, besonders wenn man auch Geräte ohne Sendefunktion berücksichtigen will.

Zurück zu den Zielen meines PA-Projekts: Primär möchte ich das ganze so auslegen, dass ich mit einem SDR und der Endstufe an einem Netzwerk teilnehmen kann, das technologisch irgendwo zwischen Packet Radio und dem HAMNET angesiedelt ist. Das 70cm-Band bietet sich da an, weil es zum einen hohe Reichweite auch ohne Sichtverbindung bietet (im Gegensatz zu den GHz-Bändern), zum anderen einigermaßen hohe Bandbreite erlaubt (im Gegensatz zum 2m-Band und der Kurzwelle). Außerdem ist es hier noch möglich, ohne allzu abgefahrenen „HF-Voodoo“ und Toleranzen im Sub-Millimeter-Bereich Hardware selbst zu bauen.

In einem solchen Netzwerk werden sicherlich komplexere Betriebsarten wie z.B. QAM oder OFDM angewendet werden, um die Datenrate zu erhöhen. Diese benötigen meistens eine Linear-Endstufe, da die Information auch in der Amplitude enthalten ist.

Die paketbasierte Kommunikation erfordert es, dass ein Teilnehmer möglichst schnell zwischen Senden und Empfangen umschalten kann, damit keine Daten verloren gehen und Kollisionen vermieden werden. Meine selbst gestellte Anforderung ist daher, dass die Umschaltung in unter einer Millisekunde erfolgen kann.

Zu guter Letzt soll es auf der Endstufe auch einen Empfangsverstärker geben, der etwas gegen die Unempfindlichkeit mancher SDR-Empfänger wirkt.

Hier nochmal alle Anforderungen kurz zusammengefasst:

• Eine lineare Sendeendstufe soll gebaut werden
• Die Ausgangsleistung soll 5 W bei 10 mW Eingangsleistung sein (≥ 27 dB Verstärkung)
• Eine schnelle Sende-Empfangsumschaltung soll vorhanden sein (≤ 1 ms Umschaltzeit)
• Es soll einen Empfangsverstärker (LNA) geben

Das war es für den ersten Teil. Im Nächsten geht es dann um das grundlegende Design und den Schaltplan.

Alle Artikel zu diesem Projekt sind unter dem Tag #70cm-5W-PA zu finden.