Kurzwelle portabel – mcHF im Gerätepark

Für den Urlaub plante ich ein portables Kurzwellengerät anzuschaffen. Bei den Recherchen stieß ich auf einen SDR-Transceiver von Chris, M0NKA mit dem Namen mcHF. Das Gerät besteht aus zwei Platinen, die ich in der Version 0.5 bereits mit den SMD-Teilen vorbestückt geliefert bekommen habe. In diesem Kit sind alle Taster, Rotary-Encoder, Display, Mischer, Relais, sowie alle erforderlichen Ringkerne mit genug Kupferlackdraht für die Tiefpässe und Transformatoren enthalten.

Vorbestückte Platinen UI und RF – Innenseiten

Vorbestückte Platinen UI und RF – Außenseiten

Nicht enthalten sind Gehäuse mit Knöpfen und Tasterkappen, Endstufentransistoren, Lautsprecher und Netzteil.

Es gibt ein (englischsprachiges) Yahoo-Forum und ein DARC Ortsverband Sulingen (I40), die sich intensiv mit dem Aufbau des Gerätes beschäftigen. Hauptsächlich ist hier einer der Initiatoren Andreas, DF8OE. Andreas ist maßgeblich an der Entwicklung des Bootloaders und der Firmware beteiligt.

Die mechanischen Bauteile habe ich als erstes bestückt, wie Taster, Encoder, USB- und Antennenbuchse, dann das Schutzlämpchen gegen knackige Impulse von außen, sowie die 3,5mm-Buchsen und die Hohlbuchse für den 12V-Anschluss. Ebenso das Display. Dann wollte ich die Pfostenleiste und den Pfostenstecker einbauen und stellte erstmal fest, dass die Lötreihe fast unter dem Display lag. Klappte aber noch. Also: Erst Pfostenstecker und -leiste bestücken, dann das Display. Einige Trafos noch aufgelötet und dann weiter zum nächsten Schritt.

Vorbereiten zur ersten Inbetriebnahme

Vor der ersten Inbetriebnahme zeigt sich ein weißer Bildschirm beim Einschalten. Der Strom bei 13V Versorgungsspannung sollte nicht höher als 270mA betragen. Es empfiehlt sich die Versorgung über ein Labornetzteil mit Strombegrenzung. Außerdem werden die Spannungsregler relativ warm (heiß), so dass diese mit einem Kühlkörper versehen werden sollten. Bei später voll aufgedrehtem Display wird ein Strom von etwa 370mA verbraucht.

Für Windows gibt es das Programm mchf-manager von M0NKA. Ich habe aber einen Linux-Rechner, der auf Grund seiner Leistungsfähigkeit nicht unbedingt eine virtuelle Maschine abbilden kann. Also habe ich nach den Angaben von DF8OE die Installation mit Linux-Tools vorgenommen.

Dazu wird das Konsolen-Programm dfu-util installiert:

sudo apt-get install dfu-util

Installation Bootloader unter Linux

Für die Installation des Bootloaders muss ein Jumper P6 gesetzt werden. Das habe ich zunächst mit einer Drahtbrücke vorgenommen. Außerdem habe ich den Ein/Aus-Taster (S17) mit einem Schalter überbrückt, damit der Ladevorgang nicht durch Wackler unterbrochen wird. Der Jumper P6 soll eigentlich nur für den Bootloader genutzt werden. Für die weitere Installation der Firmware wird dieser Jumper nicht benötigt.

Ich habe den mcHF direkt mit dem PC über USB an der kleinen USB-Schnittstelle verbunden. Über einen USB-Hub hat das nicht funktioniert.

Einschalten des mcHF mit gedrücktem S14-Taster (BAND+). Sobald über lsusb die ST-Microelectronics-Schnittstelle angezeigt wird, kann man den Bootloader mit folgendem Konsolenbefehl in den mcHF schieben.

dfu-util -D pfad-zum-bootloader/bootloader.dfu -R -a 0

Im Github bei DF8OE https://github.com/df8oe/mchf-github kann man die aktuellen Releases herunterladen. In der Regel besteht das Release aus vier Dateien:

  • bootloader.bin
  • bootloader.dfu
  • mchf.bin
  • mchf.dfu

DF8OE hat den Bootloader 2.0.x so konfiguriert, dass mit Einstecken eines USB-Sticks am großen USB-Port die .bin-Datei automatisch erkannt und installiert wird. Ich hab das noch nicht getestet.

Installation Firmware unter Linux

Die Firmware wurde, wie oben beschrieben, ebenfalls korrekt installiert. Allerdings kam nichts aus dem Audio-Codec-Chip heraus. Kein Audiosignal am Phone-Ausgang. Nichts im Display, kein Scope, kein Waterfall. Kein Signal am Line-Out. Nach einigen Tagen im Forum, wurde entdeckt, dass bei einem fehlenden EEPROM (nicht unbedingt notwendig, später aber brauchbar), der Codec-Chip nicht funktioniert, wenn man die Firmware von DF8OE einsetzt. Die Firmware von M0NKA indes funktioniert auf Anhieb, eben aber auch mit weniger Funktionen, als in der FW von DF8OE. Diese wurde von ihm in einem neuen Softwarestand angepasst, bei mir installiert und getestet. Jetzt kam auch Audio mit der Firmware durch den Signalweg hindurch.

Als Anmerkung kann ich noch hinzufügen, dass das Antennensignal erst dann in das Gerät kommt, wenn es die Power/SWR-Spulen (T2, T3) und die Lowpassfilter mit den zu bewickelnden Ringkernen durchlaufen hat. Diese sind also vor der ersten Inbetriebnahme zu bestücken. Beim Anfertigen bzw. Einbau der Ringkerne ist beim Löten darauf zu achten, dass der Lack auf dem mitgelieferten Spulendraht an den Lötstellen sehr penibel entfernt wird. Auch bei Lötkolben-Temperaturen über 400°C schmilzt der Lack nicht rückstandsfrei weg. Dabei ist dann der Signalweg zum AudioCodec unterbrochen, und es werden nur Koppelsignale ausgewertet. Ein Durchgangsprüfer nach jedem Lötvorgang ist hier unverzichtbar.

Wenn aber alles soweit bestückt ist, gibt der Empfänger eine ungeheure Audio-Qualität wider, sowie eine enorme Trennschärfe, grad abends momentan (April 2017)  im 80m-Band, wenn alle 2,5kHz eine andere Station sendet. Mit diversen regelbaren Noise-Reduction- und Notchfiltern (automatisch oder manuell)  kann man jedes noch so leises Signal herauskitzeln. Das macht Freude!

Wichtig: EEPROM

Damit der Prozessor mit seinem Speicher nicht irgendwann einmal seine Arbeit einstellt – und das tut er unweigerlich irgendwann, sollte ein EEPROM (optional) eingesetzt werden. Die erste Lieferung mit der Angabe aus dem Schaltplan eines 24LC01 mit dem dazugehörigen C99 brachte keinen Erfolg. Denn dieser wird mit der neuesten Firmware nicht mehr erkannt.

U7 24LC01 und C99 eingebaut

24LC01 wird nicht erkannt

So habe ich dann ein EEPROM vom Type 24LC1026 eingebaut. Hier ist keine Modifikation notwendig. Nach dem zweiten Einschalten hat der mcHF den Speicher erfolgreich erkannt. Ich empfehle also DRINGEND das EEPROM einzusetzen, auch wenn es nur als Option vorgesehen ist.

EEPROM 24LC1026 eingebaut

Bevor die Endstufentransistoren eingesetzt wurden, mussten noch die Schweinenasenringkerne, die Ausgangstransformatoren gewickelt und eingebaut werden. Es sind dies die Trafos T5, T7 und T6. Dabei ist der T7 der wichtigste Transformator. Nach Rücksprache mit DF8OE, den ich auf dem funk.tag in Kassel traf, soll dieser Trafo statt 2:3 mit 2:4 Wicklungen versehen werden. Ansonsten reicht es aus, sich nach den Vorgaben von M0NKA zu halten. Mit einem Oszilloskop habe ich dann die ersten “Sende”-Signale am Eingang der Endstufe betrachten können. Nun konnte auch der RFC8, eine Drossel zur Stromversorgung der Endstufentransistoren, mit einer Wicklung eingebaut werden.

Bewickelte Ringkerne der LPF mit Heißkleber befestigt

Noch ein Wort zum T7: es gibt eine Menge Modifikationen für diesen Übertrager. Da der mcHF jedoch eine Open Source Entwicklung ist, bleibt genug Spielraum für eigene Kreationen. Ich dagegen habe für den Anfang die Originalwicklung mit dem Hinweis von Andreas (s.o. 2:4 statt 2:3) umgesetzt.

Jetzt die Transistoren. Die erste Lieferung aus China zu einem Spottpreis brachte lediglich irgendwelche Fakes. Jetzt weiß ich, dass Halbleiter aus China mit der Angabe wie z.B. NEW oder BRAND NEW oder REPRINTED alles nur Fakes sind. Nach dem Einschalten brauchte es nur einen Bruchteil einer Sekunde, um die Dinger zum Glühen zu bringen. Die Brandblase am Finger ist grad am Abklingen. 10 Stück für knapp 10 Euro war dann doch etwas zu günstig um wahr zu sein. Nun, Lehrgeld halt.

Als NEW gelieferte (neu bedruckte) Dreibeiner. Was da drin ist, weiß keiner.

Also dann die Transistoren bei einem deutschen Händler zu einem Preis von knapp sieben Euro pro Stück nachbestellt und eingebaut.

Das Finale

Eingeschaltet, Strom beobachtet …. alles gut! Keine Hitze!

Jetzt nach den Anleitungen zum Kalibrieren der PA den Ruhestrom auf 500 mA eingestellt und vorsichtig auf 0,5 W die PTT getastet. Hervorragend! Es kommt HF am Ausgang. Weitere Einstellungen für alle Bänder mit 5 Watt vorgenommen und die Einstellungen als Backup im EEPROM abgespeichert.

Allerdings steigt der Ruhestrom ohne ausreichende Kühlung der Transistoren sehr schnell an. Auf eine ausreichende Kühlung ist dringend zu achten!

Antenne dran, und das erste mal auf 40m auf Sendung gegangen, einer italienischen CQ rufenden Station geantwortet, und ich wurde sofort gehört. 73, danke!

Für die anderen Bänder habe ich mir noch einen Portabeltuner MFJ971 zugelegt. Der passt dann alles, was an seinem Antennenausgang hängt, gnadenlos auf eine 0 Watt Rücklaufleistung an. So kann auch dieses Gerät mit in den Urlaub. Die Skala kann mittels eines Jumpers auf der Platine von der Umschaltung 30/300 Watt auf 6/30 Watt gesetzt werden.

Umschalten der 300-Watt- auf die 6-Watt-Skala mittels Jumper

mcHF v0.5 mit MFJ-971 als Duo

Abgleich

Den Abgleich habe ich nach der Anleitung aus dem Github-Wiki vorgenommen. Die Endstufentransistoren können mehr als 5 Watt Ausgangsleistung erzeugen. Dann sind aber dringend die 100V-Kapazitäten in der PA-Sektion des Boards auszutauschen gegen Typen mit 200V Spannungsfestigkeit.

So!

Ab in den Urlaub!


Hier noch ein paar Bilder vom Einbau ins Gehäuse. Das habe ich von SP3OSJ bekommen.

Vorgefertigtes Gehäuse von SP3OSJ – gab es nur noch in schwarz

USB- und Antennendurchlass

Vorbereitet für 3,5mm-Buchsen

Die Abstandshalter werden gar nicht benötigt

Die Abstandshalter werden wirklich nicht benötigt

Ein erster Blick – leider musste an den Löchern noch etwas gefeilt werden – der Preis eines Preiswert-Gehäuses

Sieht doch gut aus…

So passt es

…und so auch

M3x10 Senkkopfschrauben aus Messing im Baumarkt besorgt und Muttern aufgelötet

Gut gemessen ist schon halb gebohrt

Gebohrt…

…und versenkt

Drin!

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