UHF-Milsat Satcom: Eine faltbare Turnstile-Antenne

Eine leicht zu transportierende und platzsparend zu verstauende Antenne für den Funkempfang von UHF-Satelliten musste her – so mein Gedanke, nach dem ich versuchte, meine vor langer Zeit gebaute Satcom-Antenne  mal eben von A nach B zu transportieren.

Zur Erinnerung: Die „Jagd“ nach Signalen von Militärsatelliten im UHF-Bandbereich ist eine durchaus spannende Sache. Doch um die Jagd gelegentlich aufzunehmen ist eine Antenne mit festen Strahlern, Direktoren und Reflektoren einfach zu unhandlich und nimmt zudem viel Platz weg.

Die Idee

Vor diesem Hintergrund ist mein folgend beschriebenes Antennen-Projekt entstanden: Eine faltbare Turnstile-Antenne für UHF (Mottenfrequenz: 255.550 Mhz), basierend auf der im Internet kursierenden Bauanleitung von I6IBE. Doch statt starrer Strahler/Reflektoren-Elemente bediene ich mich für die Konstruktion der Elemente einem Metall-Maßband, aus welchem ich die Kreuzdipole, die Reflektoren und Direktoren anfertige.

Das Antennen-Layout nach I6IBE.

Die Umsetzung

Als Boom für die Antenne nutze ich ein 20x20mm Vierkant-Alu-Rohr. Die Halterungen für die Antennen-Elemente, die aus dem Metallmaßband hergestellt sind, habe ich in CAD extra konstruiert und in PLA (0,2mm Layer-Höhe, 80 Prozent Infill) mit dem 3D-Drucker angefertigt.

Der Turnstile-Boom mit abnehmbaren Direktoren-Segement.

Die Einzelteile der faltbaren UHF-Antenne. Nicht im Bild sind Schrauben, Muttern, Elemente, SMA-Buchse und die Koaxkabel.

CAD-Modell der Stativhalterung und der Endkappe, die die SMA-Buchse aufnimmt.

Die 50 Ohm-Kabel sind RG 174, die Anpassungsleitung besteht aus 75 Ohm-TV-Koax-Kabel. Die von I6IBE angegebenen Längen für das Koax sind einzuhalten. Um die 90 ° Phasenverschiebung der Kreuzdipole für die zirkulare Polarisation zu erreichen, ist eine ¼ Lambda-Schleife anzufertigen – RG58 ist jedoch mit Phasenverschiebungsschleife für den vorhandenen Boom einfach zu sperrig, daher nutze ich das dünnere RG174 für die 50 Ohm-Kabel.

Am unteren Ende des Booms ist ein Endstück für die Aufnahme einer SMA-Buchse angebracht, dieses Teil ist ebenfalls aus PLA gedruckt, genau wie auch die Stativhalterung, in der ein passende 1/4“-UNC-Mutter eingepresst und verklebt wird.

Das Ad-on: Ein abnehmbares Direktoren-Segment

Um den Antennengewinn zu steigern, habe ich abweichend von der Konstruktion von I6IBE noch ein Direktoren-Segement als steckbares Teil entworfen. Die Direktoren haben dabei einen Abstand zu den gekreuzten Dipolen von 260 mm (das entspricht 0,15 Lamda). Die Direktoren-Elemente sind, wie bei Yagi-Antennen üblich, 5 Prozent kürzer als die Elemente des Dipols.

CAD-Modell: Es zeigt die Halterung für das Direktoren-Element, welche auf dem Kreuzdipol-Haltekreuz sitzt.

Der gedruckte Bolzen hält das Direktoren-Element später zuverlässig an seinem Ort.

Die gedruckte Halterung für das Direktoren-Segment.

Ein Nagel dient als Sicherungsstift.

Direktoren-Segment: Frisch gebaut…

Der Zusammenbau

Zunächst habe ich die Bohrungen für Schrauben der Elementhalter mit einem 4,1mm Bohrer in den Elementen angebracht. Anschließend lötete ich die Lötfahnen an die Kreuzdipol-Elemente. Es folgte die Montage des Reflektoren- und des Dipolelements. Nach dem Zuschnitt der Koaxkabel und deren Verlötung untereinander wurden diese schließlich mit den Dipol-Elementen verlötet. Daraufhin wurden die Kabel in das Boom-Rohr eingefädelt und schließlich die SMA-Buchse in das gedruckte Endstück montiert und letztlich mit dem Koax-Strang verlötet. Die Kunststoffteile habe ich in einem letzten Arbeitsgang mit UHU Hart am Alu-Boom verklebt.

Hauptmaterial: Stahlmaßband und Al-Vierkantrohr (20×20).

Der Materialaufwand ist überschaubar.

Die beiden Hälften der Element-Halter. Die Unterteile (rechts) sind für Reflektor, Dipol und Direktor nutzbar. Das Oberteil (links) für Direktor und Reflektor. Für den Kreuz-Dipol ist ein gesondertes Druckteil nötig.

Passgenau: Die beiden Kreuzhälften liegen gut aufeinander.

Das Stahlmaßband wird mit einer Blechschere zugeschnitten. Jedes Element ist zunächst 5% länger und wird später iterativ nach entsprechender Messung verkürzt.

Die Elemente aus Stahlmaßband werden in den gedruckten Kreuzhaltern durch Schrauben fest verklemmt.

Mit Tape werden die Reflektoren-Element zunächst am Haltekreuz fixiert.

Ohne 3.Hand geht es nicht…

Die Lötfahne ist am Dipol fixiert.

Blick auf den offenen Kreuzdipolhalter (Prototyp) mit den Dipol-Elementen.

Der Kreuzdipol ist verkabelt.

Die beiden Koax-Leitungs-Stränge sind miteinander verlötet.

Der Kabelstrang aus Phasenverschiebungsleitung und Anpassung. Der Strang verschwindet später im Boom der Turnstile.

Die SMA-Buchse sitzt.

Die fertige Antenne

Seitenansicht der Turnstile-Antenne. Das zusätzliche Direktoren-Segement ist abnehmbar.

Blick auf die Turnstile-Antenne.

Detailansicht: Mount für das abnehmbare Direktoren-Segment.

Handlich: Das Direktoren-Segment einmal exemplarisch gefaltet.

Mit Klebeband werden die Direktoren-Elemente zusammengebunden.

 

Material zum Bau 

Für die Turnstile-Antenne werden benötigt:

1 Stück Al-Vierkantrohr 20x20x440mm

8 Stück M4x25 Schrauben mit Muttern

1 Stück 3m Metallmaßband (16 mm Breite)

1 Stück 1/4“ Mutter (UNC)

1 Stück SMA-Einbaubuchse

4 Stück Lötfahnen

RG-174 50 Ohm Koaxkabel

75 Ohm TV-Koaxkabel

Isolierband oder Schrumpfschlauch

Kleber zum Befestigen der Kreuzhalterungen am Vierkantrohr (Uhu Hart).

Sparylack (schwarz)

Die Druckteile stehen bei thingiverse zum download bereit.

 

Für das Direktoren-Segment wird folgendes Material benötig:

1 Stück Al-Vierkantrohr 20x20x257mm

4 Stück M4x25 Schrauben mit Muttern

1,2 Meter Metallmaßband (16mm Breite)

Die Druckteile stehen ebenfalls bei thingiverse zum download bereit.

 

 

Test der Antenne

 

Im Betrieb zeigt die um ein Direktoren-Segment ergänzte Version der UHF-Turnstile einen Gewinn von ca. 2-3 dB gegenüber der Turnstile-Antenne ohne Direktoren-Segment.

Der Test der Antenne (ohne Direktoren-Segment) ist sehr vielversprechend gewesen. Mit dem Antennen-Analyzer habe ich bei 255.550 Mhz ein VSWR vom 1,591:1 gemessen. Die Impedanz (Z) liegt laut Messung bei 43.73 Ohm. Im praktischen Betrieb ergab sich mit der Turnstile-Antenne ein SNR > 20 dB (RX-Setup: Turnstile mit LNA4All, Airspy R2), wobei sich eine sehr gut verständliche Voice-Modulation (NFM) zeigte.

Im praktischen Betrieb ist mit der Turnstile-Antenne ein gutes SNR zu erzielen.

 

Messung der Turnstile-Antenne.

Die Messung der Turnstile mit Direktoren-Segment hat beim Messen ein VSWR von 1.534:1@255.550 Mhz und eine Impedanz von 44.99 Ohm gezeigt. Die am Airspy-SDR gemessene Verstärkung liegt bei ca. 2-3 dB gegenüber der Turnstile ohne Direktoren-Segment.

Messung der mit Direktoren-Segment ausgeführten Turnstile-Antenne.

Die Antenne hat nun ihr einheitliches Farbkleid bekommen:

Nach der Lackierung…

Nun ist die Antenne auch farblich fertig.

Jetzt geht es mit der Antenne in den Rx-Einsatz.

Horrido und stay tuned!

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Überarbeitet: Helix-Antenne für den Inmarsat-Empfang

Die Helix-Antenne ist auf dem Stativ montiert und ausgerichtet.

Sie lag knapp vier Jahre im Keller herum, meine selbst gebaute Helix-Antenne mit 12 Windungen für den Inmarsat-Empfang.

Nachdem ich in diesem Jahr schon eine einfache Patch-Antenne für den Empfang von Inmarsat gebaut hatte (Baubereich und Files folgen), kramte ich ich die lange Helix-Antenne hervor und macht nun endlich mal die Anpassung und auch die Befestigung fertig.

Für die richtige Anpassung der Antenne muss die 1. 1/4-Windung im Abstand von 1,8mm über den Reflektor geführt werden. Um das hinzubekommen habe ich eine einfache Klemme entworfen und auf dem 3D-Drucker gedruckt (PLA, 80% Infill, 0.2mm Layerhöhe).

Anpassung: Einfache Klemmen fixieren die Helix auf der Ersten 1/4-Windung im Abstand von 1,8mm parallel zum Reflektor.

Da ich die Helix-Antenne auf meinem Foto-Stativ montierten wollte, überarbeitet ich auch die seinerzeit entworfenen Vormast-Montage um eine Aussparung für eine 1/4″-Mutter, die in das Druckteil eingepresst wird.

Die neue Halterung – gut zu erkennen ist die eingepresste 1/4″-Mutter.

Der neue Halter für das Foto-Stativ ist an der Antenne montiert.

Nach der Druck und Montage der Teile habe ich die Antenne schließlich noch durchgemessen und anschließend im praktischen Rx-Betrieb (Airspy R2-SDR, NooElec LNA mit SAW) ausprobiert.

Auf dem Inmarsat C NCS Kanal bei 1541.500 Mhz hat die Helix ein VSWR von 1:1,255 – das ist ziemlich gut.

Das niedrigste VSWR hat die Antenne bei 1546 MHz mit 1:1,161. Zwischen 1.500Mhz und 1.600 MHz ist das VSWR noch unter 2 und damit ist die Antenne noch gut einsetzbar.

Im RX-Betrieb funktioniert die Antenne im Zusammenspiel mit dem Nooelec LNA/SAW-Modul prima.

Was soll ich sagen – die Antenne läuft prima…;-)

 

Wer die Antenne nachbauen möchte, der findet hier die Druckdaten.

Soweit für heute.

 

Horrido und stay tuned.

 

Pocket Spektrum Analyzer: Raspberry Pi B+ mit 3.5“-PiTFT & RTL-SDR

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FreqShow auf dem Raspberry Pi - hier im Frequenzspektrum Mode, eingestellt auf den FM-Sender NDR 2 (87,6 MHz).

SDR-Software „FreqShow“ auf dem Raspberry Pi – hier im Frequenzspektrum Mode, eingestellt auf den FM-Sender NDR 2 (87,6 MHz).

FreqShow im Wasserfall Mode.

FreqShow im Wasserfall Mode.

Fertig montiert und einsatzbereit auf dem Schreibtisch...

Fertig montiert und einsatzbereit steht der Raspi B+ mit PiTFT auf dem Schreibtisch…

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Der kleine Einplatinen-Computer Raspberry Pi ist schon eine tolle Sache. Er ist nicht nur verhältnismäßig klein, dazu noch günstig und dank passender Linux-Distributionen auch ziemlich einfach zum Laufen zu bekommen – nein er ist auch für SDR-Anwendungen seit geraumer Zeit weltweit im Einsatz.

Vor gut zwei Jahren hatte ich das Raspberry Pi Modell B als abgesetzten SDR-Server mit einem RTL-SDR genutzt, um damit die Flugzeugfunkbaken zu empfangen – hier mein alter Blogpost auf Signalskitchen dazu.

Ende des vergangen Jahres stieß ich bei RTL-SDR.com auf diesen Artikel, diese Video

zeigt das Projekt.

Gut zu erkennen ist der Raspberry welcher mit einem 3.5“ TFT Touch-Screen und einem RTL-USB-Stick als Spektrum-Analyzer fungiert.

Das vorgestellte Gerät geht auf ein Adafruit-Projekt zurück, welches hier detailliert dokumentiert ist.

Hardwareseitig benötigt man für den Bau des Pocket Spectrum Analyzers:

  • Einen Raspberry PI B oder B+
  • Ein 3.5.“ PiTFT Touchscreen von Adafruit
  • Eine SD/Micro-SD-Karte, mind. 4 GB
  • Einen RTL-SDR-Stick
  • Ein 1A-Netzteil bzw. einen externen USB-Smartphone-Akku.
  • Ein passendes Gehäuse
  • USB-Tastatur

Was das Gehäuse betrifft, so gibt es bei thingiverse ein passendes Gehäuse, welches für die Kombination 3.5.“-TFT und Raspberry Pi B+ passt. Hier  kommt man direkt zu den STL-Daten für die neun Gehäuse-Teile. Gedruckt werden die einzelnen Gehäuseteile mit einer Layhöhe von 0,25mm und einem Infill von 30%. Wichtig ist die Teile mit einem entsprechenden Rand und Support zu drucken.

Fünf Gehäuse-Teile sind bereits gedruckt...

Fünf Gehäuse-Teile sind bereits gedruckt…

 

Softwareseitig kommt ein von Adafruit konfiguriertes Raspbian-Image zum Einsatz, welches alle nötigen Treiber für den TFT enthalten.

Für die eigentliche SDR-Steuerung und Spektrum-Darstellung ist die Python-Software namens  Freq Show verantwortlich – Details zur Installation finden sich hier.

Manch einer wird jetzt sagen, was soll das, es gibt doch mittlerweile Smartphone Apps wie SDRTouch oder RF Analyzer, die neben der Spektrum-Darstellung auch gleich demodulieren – alles richtig, nur braucht man dazu halt immer das eigene entsprechend leistungsstarke Smartphone. Dieses steht dann nicht parallel für andere Dinge (z.B. Telefonieren, Mail, Social Media-Anwendungen) zur Verfügung – das kann mitunter nerven und problematisch werden. Zudem gönnen sich die Apps zusammen mit dem eingesetzten SDR dann auch noch ein ordentlichen Happen Energie, die Folge ist dann ein ziemlich zügig leergelutschter Akku. Nicht zu vergessen ist zu dem noch das nötige Budget – der hier vorgestellte Taschen-Spektrum-Analyzer kostet lediglich um die 100 €! Das ist weniger als z.B. fertige Geräte wie der RF Explorer der weit mehr als 300 € kostet.

Ich finde diese Spektrum-Analyzer-Lösung von Adafruit insb. für den Einsatz mit meiner Handpeilantenne und als Panorama-Monitor für einen analogen Empfänger oder Scanner, bei dem das IF-Signal direkt abgegriffen werden kann eine denkbare Anwendung.

Zunächst ging es um die Herstellung des Gehäuses:

Jedes Gehäuseteil wird mit einer Layerhöhe von 0,25mm und einem Infill von 30% gedruckt. Wichtig ist alle Teile mit Rand zu drucken. Die Bauteile 7,8 und 9 zusätzlich noch mit Stützmaterial.

Jedes Gehäuseteil wird mit einer Layerhöhe von 0,25mm und einem Infill von 30% gedruckt. Wichtig ist alle Teile mit Rand zu drucken. Die Bauteile 7,8 und 9 zusätzlich noch mit Stützmaterial.

Druck eines Gehäuse-Teils. Das gesamte Gehäuse besteht aus neun übereinander geschichteten Teilen.

Druck eines Gehäuse-Teils. Das gesamte Gehäuse besteht aus neun übereinander geschichteten Teilen.

Stapeln: Die bereits gedruckten Teile werden entgratet und dann zur Anprobe übereinandergelegt.

Stapeln: Die bereits gedruckten Teile werden entgratet und dann zur Anprobe übereinandergelegt.

Es folgte die Montage von Elektronik in das Gehäuse…

Das Display (noch mit Schutzfolie versehen) und der Raspberry Pi B+ passen wirklich gut in die Gehäuse-Teile.

Das Display (noch mit Schutzfolie versehen) und der Raspberry Pi B+ passen wirklich gut in die Gehäuse-Teile.

Der Druck geht voran: Es fehlt nur noch das Gehäuse-Rückteil - dann ist das Gehäuse fertig.

Der Druck geht voran: Es fehlt nur noch das Gehäuse-Rückteil – dann ist das Gehäuse fertig.

Fertig: Alle Gehäuse-Teile sind gedruckt, entgratet und montiert.

Fertig: Alle Gehäuse-Teile sind gedruckt, entgratet und montiert.

die fertige Rückseite des Gehäuses.

Die fertige Rückseite des Gehäuses.

Das TFT-Display passt prima in das Gehäuse.

Das 3.5″-PiTFT-Display passt prima in das Gehäuse.

Weiter ging es mit der Konfiguration des Pi…

Ohne Adafruit-Anleitung zum Projekt (auf dem Tablet ist ein Teil zu sehen) wäre die Installation nicht zu machen....

Ohne Adafruit-Anleitung zum Projekt (auf dem Tablet ist ein Teil zu sehen) wäre die Installation nicht zu machen….

Das Linux-Image ist auf die Micro-SD geflasht und lädt...

Das Linux-Image ist auf die Micro-SD geflasht und lädt…

Im Configurationsmenu - nun muss ich eine USB-Tastatur auftreiben, sonst geht es erstmal nicht weiter...

Im Konfigurationsmenu – hier werden z.B. Tastatur-Layout, Sprache etc eingestellt.

Auf dem Pi ist auch die GUI des Linux-OS gut nutzbar. Aus der Kommandozeile startet die GUI mit "startx".

Auf dem Pi ist auch die GUI des Linux-OS gut nutzbar. Aus der Kommandozeile startet die GUI mit „startx“.

…gefolgt von der Installation der SDR-Software FreqShow…

Installation der RTL-SDR-Treiber - Blick auf den 3.5"-PiTFT-Touchscreen. Auf dem Raspberry Pi läuft Raspbian (Linux).

Installation der RTL-SDR-Treiber – Blick auf den 3.5″-PiTFT-Touchscreen. Auf dem Raspberry Pi läuft Raspbian (Linux).

…und dem anschließenden Probebetrieb:

FreqShow auf dem Raspberry Pi - hier im Frequenzspektrum Mode, eingestellt auf den FM-Sender NDR 2 (87,6 MHz).

FreqShow auf dem Raspberry Pi – hier im Frequenzspektrum Mode, eingestellt auf den FM-Sender NDR 2 (87,6 MHz).

FreqShow im Wasserfall Mode.

FreqShow im Wasserfall Mode.

Messung der Stromaufnahme des Pi mit TFT-Display, angeschlossenem RTL-SDR und USB-Tastatur: 510mA ist der Verbrauch im Wasserfall Mode.

Messung der Stromaufnahme des Pi mit TFT-Display, angeschlossenem RTL-SDR, USB-Tastatur und FreqShow im Wasserfall-Mode: 510 mA

Hier ein kurzes Video, dies zeigt wie über einen Shortcut in der GUI heraus das Programm FreqShow gestartet, eine Frequenz eingestellt und die Darstellungsmodes eingestellt werden:

Da ich keine passende Halterung für das Gehäuse bei thingiverse finden konnte, habe ich selbst eine entworfen und gedruckt, nun ist sie fertig – hier mal einige Impressionen zur Entstehung:

CAD-Modell des seitlichen Halters - hier die linke Seite.

CAD-Modell des seitlichen Halters – hier die linke Seite.

CAD-Modell des Stegs.

CAD-Modell des Stegs.

CAD-Modell des Ständers.

CAD-Modell des Ständers.

Die drei Teile sind mit einer Layerhöhe von 0,2mm und einem Infill von 30% gedruckt.

Die drei Teile sind mit einer Layerhöhe von 0,2mm und einem Infill von 30% gedruckt.

Mit UHU allplast werden die Teile verklebt.

Mit UHU allplast werden die Teile verklebt.

Der Das Gehäuse wird einfach nur in den Ständer gelegt.

Der Das Gehäuse wird einfach nur in den Ständer gelegt.

Seitenansicht des montierten Ständers. Der Ständer hat einen Neigungswinkel von 60°, das ermöglicht eine gute Ablesbarkeit des TFT-Displays.

Seitenansicht des montierten Ständers. Der Ständer hat einen Neigungswinkel von 60°, das ermöglicht eine gute Ablesbarkeit des TFT-Displays.

Rückansicht.

Rückansicht.

Fertig montiert und einsatzbereit auf dem Schreibtisch...

Fertig montiert und einsatzbereit auf dem Schreibtisch…

Die Druckdaten für den Gehäuse-Ständer gibt es wieder bei thingiverse – hier geht es zu den Dateien.

Soweit aus der Bastelkammer

 

Horrido und stay tuned

Sat-Antenne: 70cm Lindenblad-Antenne

Die 70cm-Para-Lindenblad-Antenne - es fehlt noch die Verkabelung.

Die 70cm-Para-Lindenblad-Antenne – lediglich die Verkabelung fehlt noch.

Montiert: Die Para-Lindenblad für 70cm ist oberhalb der 2m-Lindenblad angebracht.

Nachdem ich eine Lindenblad-Antenne für das 2 Meter-Band gebaut hatte, wollte ich auch eine Lindenblad für das 70cm-Band.

Bei meinen Recherchen im Netz bin ich auf diese Bauanleitung von Anthony Monteiro (AA2TX) gestoßen.  Bei der Antenne handelt es sich um einen vertikalen Dipol, um den herum vier parasitär wirkende Elemente kreisförmig angeordnet sind.

Entgegen der Bauanleitung wollte ich vorhandenes Material verwenden und auf den Kauf von weiterem Material verzichten.

Für den Dipol kommt Alu-Rohr (20×1) und für die Element-Haltearme Kabelkanal-Rohr (16×1) zum Einsatz. Endkappen, Kreuzhalter und die Haltevorrichtung für einen Mast sind PLA-Druckteile.

In einer ersten Vorkonstruktion entstand dieses Version:

CAD-Modell der Konstruktion. Hier ist noch die erste Version der Kreuzhalterung zu sehen - diese ist noch zylindrisch ausgelegt. Um Material und Druckzeit zu sparen, habe ich das zentrale Bauteil überarbeitet.

CAD-Modell der Konstruktion. Hier ist noch die erste Version der Kreuzhalterung zu sehen – diese ist noch zylindrisch ausgelegt. Um Material und Druckzeit zu sparen, habe ich das zentrale Bauteil überarbeitet.

Im Slicing habe ich dann festgestellt, dass der Kreuzhalter einfach überdimensioniert ist und zudem auch noch mit 10h Druckzeit einfach zu wuchtig ist. Daher habe eine zweite Version konstruiert, die im Vergleich wesentlich schlanker daher kommt und 40% weniger Druckzeit benötigt – der neue Kreuzhalter sieht so aus:

Re-Design: Der neue Kreuzhalter.

Re-Design: Der neue Kreuzhalter.

Nach dem Druck und dem Zuschnitt der Einzelteile machte ich mich an die Montage – zum verkleben der Teile nutze ich Uhu allplast bzw. Schrauben.

Hier ein Blick der Entstehung der Antenne in der Bastelkammer:

Gedrucktes Kreuzteil - Material ist PLA, Layerhöhe 0,2mm.

Gedrucktes Kreuzteil – Material ist PLA, Layerhöhe 0,2mm.

Die mechanischen Bauteile: Druckteile, Dipol-Alu-Rohre und Kabelkanal-Stücke.

Die mechanischen Bauteile: Druckteile, Dipol-Alu-Rohre und Kabelkanal-Stücke.

Der Dipol besteht aus zwei Stücken Alu-Rohr (20x1). In der Mitte ist das Distanzstück zu sehen. Noch ist der Dipol nicht endmontiert.

Der Dipol besteht aus zwei Stücken Alu-Rohr (20×1). In der Mitte ist das Distanzstück zu sehen. Noch ist der Dipol nicht endmontiert.

Blick hinein: Der Dipol ist gut zu erkennen.

Blick hinein: Der Dipol ist gut zu erkennen.

Die Parasitären-Elemente vor der Montage - die Stäbe sind aus 4mm Vollalu.

Die Parasitären-Elemente vor der Montage – die Stäbe sind aus 4mm Vollalu.

Die Druckteile sind mittels UHU allplast verklebt.

Die Druckteile sind mittels UHU allplast verklebt.

In die beiden Dipol-Elemente werden nach dem Verkleben des Distanzstückes Befestigungsbohrungen (Durchm. 1,8mm) für die Blechschrauben an der Standbohrmaschine abgebohrt.

In die beiden Dipol-Elemente werden nach dem Verkleben des Distanzstückes Befestigungsbohrungen (Durchm. 1,8mm) für die Blechschrauben an der Standbohrmaschine abgebohrt.

Leitpaste wird vor der Montage des Koaxkabels in die Bohrungen gespritzt.

Leitpaste wird vor der Montage des Koaxkabels in die Bohrungen gespritzt.

Zur Montage des Koaxkabels sind entsprechende Lötfahnen verlötet.

Zur Montage des Koaxkabels sind entsprechende Lötösen verlötet.

Koaxkabel wird mittels Blechschrauben an den Dipol montiert.

Koaxkabel wird mittels Blechschrauben an den Dipol montiert.

Notwendig: Messmittel - Messschieber und Winkelmesser.

Notwendig: Messmittel – Messschieber und Winkelmesser.

Ausrichten der parasitären Elemente - 30°-Winkel.

Ausrichten der parasitären Elemente – 30°-Winkel.

Probeaufbau der 70cm-Lindenblad-Antenne. Es fehlen noch die Ferrite-Kerne und die Buchse am Koaxkabel.

Probeaufbau der 70cm-Lindenblad-Antenne. Es fehlen noch die Ferrite-Kerne und die Buchse am Koaxkabel.

Für Nachbauer hier die Material-Liste:

  • 4 Stück Kabelkanal-Rohr 16×1, Länge 95,25mm
  • 4 Stück Alu-Rundmaterial 4mm, Länge 298,45mm
  • 2 Stück Alu-Rohr (20×1), Länge 154mm
  • Druckteile: Dipolverbinder, Dipol-Endkappe, Dipolfuß, Kreuzhalter, Parasitoren-Befestigungen (Teileparameter: 0,2mm Layerhöhe, 20% Infill, 2,4mm Wandungsstärke)
  • 2 Stück M3x30 Schrauben und M3-Muttern
  • 2 Stück Blechschrauben 2,9×6,5 (DIN 7981)
  • RG58 Koaxialkabel
  • BNC-Buchse
  • 2 Stück Lötösen – passend für Blechschrauben
  • 1 Stück Kabelbinder
  • 2 Stück Ferrite-Ringkerne (Conrad, Best# 1086858-62)
  • Uhu allplast

Die Druckdaten habe ich wieder bei thingiverse zum download eingestellt, sie sind hier zu finden.

Update:

Ich habe für den Anschluss des Koaxkabels eine Befestigung für die BNC-Buchse entworfen, gedruckt und anschließend die Antenne final montiert…

BNC-Halterung: Deckel und die Halterung, in der schon die BNC-Buchse montiert ist.

BNC-Halterung: Deckel und die Halterung, in der schon die BNC-Buchse montiert ist.

BNC-Halterung in montierter Form.

BNC-Halterung in montierter Form.

Innenansicht der BNC-Buchsenhalterung - hier ist die Verbindung zum RG58-Koax zu erkennen.

Innenansicht der BNC-Buchsenhalterung – hier ist die Verbindung zum RG58-Koax zu erkennen.

Seitenansicht der BNC-Buchsen-Halterung.

Seitenansicht der BNC-Buchsen-Halterung.

Vorderansicht der BNC-Halterung. Gut zu erkennen sind die zwei Ferrite-Kerne, um die Mantelwellen zu dämpfen.

Vorderansicht der BNC-Halterung. Gut zu erkennen sind die zwei Ferrite-Kerne, um die Mantelwellen zu dämpfen.

Montiert: Die Para-Lindenblad für 70cm ist oberhalb der 2m-Lindenblad angebracht.

Montiert: Die Para-Lindenblad für 70cm ist oberhalb der 2m-Lindenblad angebracht.

Die Druckdaten für die BNC-Halterung habe ich ebenfalls bei thingiverse hinzugefügt.

Viel Spaß beim Nachbau!

Horrido und stay tuned.

 

 

Restaurierungsprojekt Torn.E.b: Kontrolle der elektronischen Bauteile

Inzwischen habe ich einen Teil der elektronischen Bauteile kontrolliert bzw. durchgemessen.

Dabei habe ich sowohl die Teile in der HF- als auch der NF-Baugruppe in der Schaltung mittels DMM und Komponenten-Tester unter die Lupe genommen. Es fehlen noch die Spulensegmente und deren Bauteile – darum werde ich mich aber zu einem späteren Zeitpunkt kümmern.

Generelles Fazit bisher: Bis auf die Keramik-Kondensatoren sind alle übrigen Kondensatoren defekt.

Ein genaues Bild zum Zustand der Bauteile vermittelt dieses Messprotokoll:

141221_Messprotokoll-Bauteile-Zustand Tabelle1

 

Hier mal ein kleiner Einblick des heutigen Tages in der Bastelkammer:

Bauteile Vermessung des NF-Segments. Ein aufgeräumter Arbeitsplatz ist dabei sehr hilfreich.

Bauteile Vermessung des NF-Segments. Ein aufgeräumter Arbeitsplatz ist dabei sehr hilfreich.

Entladen des Becher-Elkos über einen 30k Lastwiderstand - anschließend wird mit dem Komponenten-Tester der ESR-Wert ermittelt und in das Bauteile-Protokoll eingetragen.

Entladen des Becher-Elkos über einen 30k Lastwiderstand – anschließend wird mit dem Komponenten-Tester der ESR-Wert ermittelt und in das Bauteile-Protokoll eingetragen.

In Reih und Glied - Widerstände und Kondensatoren sind im sog. "Balkon" des HF-Teils zu sehen. Im Vordergrund erkennt man die Röhren (v.l.n.r: HF-Stufe 1, HF-Stufe 2, Audion). Rollenkondensator Nr.5 ist defekt - am Gehäuse sind Teerspritzer zu sehen (oben links), dies deutet darauf hin, dass der Kondensator geplatzt ist.

In Reih und Glied – Widerstände und Kondensatoren sind im sog. „Balkon“ des HF-Teils zu sehen. Im Vordergrund erkennt man die Röhren (v.l.n.r: HF-Stufe 1, HF-Stufe 2, Audion). Rollenkondensator Nr.5 ist defekt – am Gehäuse sind Teerspritzer zu sehen (oben links), dies deutet darauf hin, dass der Kondensator geplatzt ist.

Der NF-Teil des Empfängers. Oben in der Mitte ist wieder ein defekter Rollenkondensator an den Teer-Ablagerungen (schwarz)zu erkennen. Die Messung des Teils hat den Verdacht bestätigt - das Teil muss getauscht werden.

Der NF-Teil des Empfängers. Oben in der Mitte ist wieder ein defekter Rollenkondensator an den Teer-Ablagerungen (schwarz)zu erkennen. Die Messung des Teils hat den Verdacht bestätigt – das Teil muss getauscht werden.

Detail-Aufnahme des "Balkons" der NF-Baugruppe: Der Rollenkondensator (Nr. 70) ist defekt - die ESR-Messung hat einen Wert von 38 Ohm ergeben - 4 Ohm wären es bei einem intakten Teil. Der Becherelko (Nr 76) ist deutlich aufgebläht. Der gemessene ESR-Wert des Bauteil liegt bei 11 Ohm - also auch defekt.

Detail-Aufnahme der NF-Baugruppe: Der Rollenkondensator (Nr. 70) ist defekt – die ESR-Messung hat einen Wert von 38 Ohm ergeben – 4 Ohm wären es bei einem intakten Teil. Der Becherelko (Nr 76) ist deutlich aufgebläht. Der gemessene ESR-Wert des Bauteil liegt bei 11 Ohm – also auch defekt.

Ein kleines Video habe ich auch mal wieder gedreht:

Ergänzung vom 22.12.14:

Mit der Überprüfung der Bauteile konnte ich weitermachen. Dabei habe ich festgestellt, dass zwei Bauteile offensichtlich nachträglich getauscht wurden. Doch sowohl die Art der Bauteile – statt einem Kondensator (Teil 9) wurde ein Widerstand eingebaut – noch der Widerstandswert (Teil 7) passen. Die beiden fehlenden Originalteile  (Teile 7 & 9) werde ich wohl anderweitig beschaffen müssen…

Bei den beiden markierten Teilen sollte es sich eigentlich um einen Widerstand (7) und einen Kondensator (9) handeln. Verbaut sind hingegen zwei Widerstände, wovon der eine (7) einen völlig falschen Wert hat...

Bei den beiden markierten Teilen sollte es sich eigentlich um einen Widerstand (7) und einen Kondensator (9) handeln. Verbaut sind hingegen zwei Widerstände, wovon der eine (7) einen völlig falschen Wert hat…

Hier ist ein Update der Teile-Überprüfungsübersicht:

141222_Messprotokoll-Bauteile-Zustand

 

Soweit für heute aus der Bastelkammer.

Horrido und stay tuned

Restaurierungsprojekt Torn.E.b: Erste Restaurierungsschritte

Nachdem ich mich zunächst mit dem Tornisterempfänger, seinem Aufbau, den Baugruppen und Bauteilen vertraut gemacht habe, gehe ich nun langsam und geduldig an die Restaurierung.

Nach einer Grundreinigung der Frontplatte und der Bedienelement, habe ich nach der Demontage des Drehko-Abschirmplatte einen Blick auf den Drehkondensator selbst geworfen. Er ist sauber, lässt sich leicht drehen, die Plattenpakete sind kontaktfrei und schleifen nicht aneinander. Der Innenraum der Drehko-Baugruppe ist trocken und das Material zeigt keine wesentlichen Ausblühungen – lediglich an den Druchlässen der Rückwand sind kleine Stellen, an denen das Material zu blühen beginnt. Diesen Stellen bin ich mit dem Glas-Faser-Radier vorsichtig zu Leibe gerückt.

Die Schrauben der Abschirmplatte habe ich über Nacht in einem Caramba-Bad behandelt, da sie leichte Anrostungen zeigten.

Neben dieser mechanischen Inaugenscheinnahme und Überarbeitung habe ich auch mit der Prüfung der einzelnen Bauteile begonnen.

Zunächst erstellte ich zur systematischen Prüfung eine Checkliste, in der ich für jedes Bauteil die Messwerte festhalten werde. Diese gemessenen Werte werde ich dann mit den Nennwerten vergleichen, um schließlich zu entscheiden, welche Bauteile getauscht oder repariert werden müssen.

Den Anfang machte ich mit der Prüfung im NF-Teil. Sowohl Widerstände als auch Kondensatoren stehen zunächst auf der Agenda. Da der Beckerelko Nummer 76 schon äusserlich vermuten ließ, dass ein Defekt vorliegt, habe ich mit der Prüfung dieses Bauteils begonnen. Nach der obligatorischen Entladung des 0,5 uF-Elkos mittels Widerstand (30k Ohm Hochlastwiderstand) – ich wusste ja nicht, ob und wann das Gerät etvl. zuletzt gelaufen ist – prüfte ich den ESR-Wert mit dem neuen Komponenten-Tester. Das ermittelte ESR lag bei 11 Ohm – Elkos bis 0,5uF haben üblicherweise ein ESR von ca. 4 Ohm – aber 10 Ohm liegt weit drüber, daher ist zu vermuten, dass das Bauteil defekt ist.

Nun werde ich jedes Bauteil zunächst in der Schaltung  prüfen (Mittels DMM oder Komponenten-Tester). Wenn die Werte erheblich abweichen, werde ich anschließen jedes entsprechende Bauteil einzeln auslöten, nochmals z.B. den Widerstand oder die Kapazität prüfen und dann ggf. das defekte Teil gegen ein neues Bauteil tauschen, jedoch so verfahren, dass das Neuteil im alten Gehäuse untergebracht wird.

Hier mal einige Einblicke aus der Bastelkammer…

Das geöffnete Gehäuse bringt den Feinabstimmungsdrehkondensator zum Vorschein. Das Innere macht einen guten Eindruck.

Das geöffnete Gehäuse bringt den Feinabstimmungsdrehkondensator zum Vorschein. Das Innere macht einen guten Eindruck.

Lediglich an den Öffnungen an der Rückwand des Drehko-Gehäsues haben sich kleine Ausblühungen gezeigt, die aber problemlos zu beseitigen sind.

Lediglich an den Öffnungen an der Rückwand des Drehko-Gehäsues haben sich kleine Ausblühungen gezeigt, die aber problemlos zu beseitigen sind.

Blick auf das geöffnete Drehko-Gehäuse. Die Schrauben der Abschirmplatte ließen sich nur mit einem passend zugeschliffenen Schraubendreher bewegen. An dem Gußgehäuse zeigen sich leichte Aufblähungen, die ich mit dem Glasfaser-Radierer vorsichtig entferne.

Blick auf das geöffnete Drehko-Gehäuse. Die Schrauben der Abschirmplatte ließen sich nur mit einem passend zugeschliffenen Schraubendreher bewegen. An dem Gußgehäuse zeigen sich leichte Aufblähungen, die ich mit dem Glasfaser-Radierer vorsichtig entferne.

Reinigung der Senkkopfschrauben der Drehko-Abschirmplatte. Leichter Rost hat sich dort angesetzt. Dieser wird mittels Karamba abgelöst, und anschließen mit einem Glasborsten-Radierer vorsichtig abgehoben.

Reinigung der Senkkopfschrauben der Drehko-Abschirmplatte. Leichter Rost hat sich dort angesetzt. Dieser wird mittels Karamba abgelöst, und anschließen mit einem Glasborsten-Radierer vorsichtig abgehoben.

Widerstandsmessung mache ich in erster Linie mit dem DMM.

Widerstandsmessung mache ich in erster Linie mit dem DMM.

Auch mein analoges Hartmann & Braun Messgerät kommt zum Einsatz, um die Bauteile und Schaltung zu prüfen. Denn in der alten Schaltung sind die angegebenen Werte seinerzeit mit analogen Messgeräten ermittelt worden. Diese alten Geräte hatten jedoch einen sehr niedrigen Innenwiderstand (ca. 300 Ohm), wohingegen die neuen DMM Innenwiderstände im Megaohm Bereich haben.

Auch mein analoges Hartmann & Braun Messgerät kommt zum Einsatz, um die Bauteile und Schaltung zu prüfen. Denn in der alten Schaltung sind die angegebenen Werte seinerzeit mit analogen Messgeräten ermittelt worden. Diese alten Geräte hatten jedoch einen sehr niedrigen Innenwiderstand (ca. 300 Ohm), wohingegen die neuen DMM Innenwiderstände im Megaohm Bereich haben.

Hier ist der Becherelko (#76) zu erkennen - er weist eine erhebliche Ausdehnung auf. Der rote Widerstand (#71, rechts im Bild) wird hier mit dem DMM geprüft.

Hier ist der Becherelko (#76) zu erkennen – er weist eine erhebliche Ausdehnung auf. Der rote Widerstand (#71, rechts im Bild) wird hier mit dem DMM geprüft.

30K Ohm Hochlastwiderstand zum entladen der Kondensatoren.

30K Ohm Hochlastwiderstand zum entladen der Kondensatoren.

Die Elkos werden mittels 30K Ohm Lastwiderstand entladen, bevor sie vermessen werden.

Die Elkos werden mittels 30K Ohm Lastwiderstand entladen, bevor sie vermessen werden.

ESR des Becher-Elkos (#76) wird mit dem Komponenten-Tester ermittelt. Zur Prüfung sämtlicher Bauteile vermesse ich systematisch jedes Teil und vergleiche es mit seinem bekannten Nennwert.

ESR des Becher-Elkos (#76) wird mit dem Komponenten-Tester ermittelt. Zur Prüfung sämtlicher Bauteile vermesse ich systematisch jedes Teil und vergleiche es mit seinem bekannten Nennwert.

ESR-Messung des 0,5uF Becher-Elko (#76). Der gemessene Wert liegt fernab der üblichen Richtwerte, die bei intakten Bauteilen bei ca. 4 Ohm liegen müssten. Der Messwert bestätigt auch das äussere Erscheinungsbild des Elkos, der stark aufgebläht ist.

ESR-Messung des 0,5uF Becher-Elko (#76). Der gemessene Wert liegt fernab der üblichen Richtwerte, die bei intakten Bauteilen bei ca. 4 Ohm liegen müssten. Der Messwert bestätigt auch das äussere Erscheinungsbild des Elkos, der stark aufgebläht ist.

Soweit für heute – horrido und stay tuned

 

Restaurierungsprojekt: Tornisterempfänger (Torn. E.b)

Hier ist das Bedienfeld zu sehen - noch etwas verdreckt, ansonsten aber komplett. Oben links haben die frühen Torn. E.b ein Spannungsmessgerät zur Kontrolle der Anoden- und Heizspannung. Dieses Drehspulen-Messinstrument wurde bei späten Geräten nicht mehr verbaut.

Hier ist das Bedienfeld zu sehen – noch etwas verdreckt, ansonsten aber komplett. Oben links haben die frühen Torn. E.b ein Spannungsmessgerät zur Kontrolle der Anoden- und Heizspannung. Dieses Drehspulen-Messinstrument wurde bei späten Geräten nicht mehr verbaut.

Gerade in der dunklen Jahreszeit machen mir Restaurierungsprojekte Freude. Aus dem Grund habe ich mir vorgenommen, einen alten Tornisterempfänger (Torn. E.b) der Wehrmacht zu restaurieren. Diese robusten Geradeausempfänger waren seinerzeit quasi das Funk-Arbeitstier des Militärs. Nach dem Krieg wurden viele Geräte von Behörden zunächst weitergenutzt. Aber auch Funkamateure erfreuten sich an den zuverlässigen Geräten. Leider sind heute unverbastelte Geräte eine Seltenheit. Um so mehr freute es mich, dass mein Torn E.b aus dem Jahr 1944 noch im Originalzustand ist. Geräte aus den späten Kriegsjahren gehören zur Klasse der sog. schweren Ausführung, da sie aus Zinkdruckguß hergestellt wurden. Die Torn.E.b frühere Produktionsjahre waren hingegen aus Alu-Guss. Leider ist das damals verwendete Zink nicht immer von guter Qualität gewesen – das hat zum Teil verheerende Auswirkungen auf einzelne Bauteile – dazu aber später mehr.

Zunächst habe ich am Empfänger eine Sichtprüfung durchgeführt, hier mal einige Bilder des Geräts.

Rückseite es Torn Eb: Links ist der HF-Teil, in der Mitte der Spulenrevolver, rechts der NF-Teil.

Rückseite es Torn. E. b: Links ist der HF-Teil, in der Mitte die Spulentrommel, rechts der NF-Teil.

Hier ist die HF-Baugruppe von der Seite zu sehen. Unter der unteren Blechabdeckung verbirgt sich der Drehko.

Hier ist die HF-Baugruppe von der Seite zu sehen. Unter der verschraubten Blechabdeckung verbirgt sich der Drehko.

Hier der Blick auf die gesamte NF-Baugruppe.

Hier der Blick auf die gesamte NF-Baugruppe.

HF-Teil, oberes Segment: Hier sind die Röhrenfassungen zu sehen (v.ln.r. HF1, HF2, Audion). Das Teil mit der Nummer 6 ganz rechts ist defekte Symetrierwiderstand, bei dem der Widerstandsdraht gerissen ist.

HF-Teil, oberes Segment: Hier sind die Röhrenfassungen zu sehen (v.ln.r. HF1, HF2, Audion). Das Teil mit der Nummer 6 ganz rechts ist der defekte Symetrierwiderstand, bei dem der Widerstandsdraht gerissen ist.

HF-Teil, oberes Segment - im HF1-Bereich (link) ist der Widerstand mit der Nr. 36 verkohlt und vermutlich defekt. Auch der Kondensator Nr 5 macht keinen guten Eindruck , da dort oben Teermasse ausgetreten ist.

HF-Teil, oberes Segment – im HF1-Bereich (links) ist der Widerstand mit der Nr. 36 verkohlt und vermutlich defekt. Auch der Kondensator Nr 5 macht keinen guten Eindruck , da dort oben Teermasse ausgetreten ist.

Der Becherelko (Nr. 50) des Audion (rechts) ist aufgebläht.

Der Becherelko (Nr. 50) des Audion (rechts) ist aufgebläht.

Der Becherelko Nr. 76 ist aufgebläht und vermutlich defekt. Auch die beiden drüber liegenden Bauteile mache keinen guten Eintruck. Der noch durchzuführende Komponetentest wird es zeigen.

Der Becherelko Nr. 76 ist aufgebläht und vermutlich defekt. Auch die beiden drüber liegenden Bauteile machen keinen guten Eintruck.
Der noch durchzuführende Komponetentest wird es zeigen.

 

Spulensegment Nr VIII hat es, neben Segment VI durch Zinkfraß getroffen. Wie zu erkennen ist, sind die Halterungen für den Keramikstab abgebrochen. Dieses Teil muss komplett getauscht werden.

Spulensegment Nr. VIII hat es, neben Segment Nr. VI, durch Zinkfraß getroffen – deutlich sind die Spannungsrisse zu erkennen. Wie zu sehen ist, sind die Halterungen für den Keramikstab abgebrochen. Dieses Teil muss komplett getauscht werden.

Spulensegment VIII: Die Auswirkung des Zinkfraßes sind nicht zu übersehen. Nach der Aufnahme ist die zu sehende Halterung der Keramik beim Drehen der Spulentrommel abgerissen.

Spulensegment VIII: Die Auswirkung des Zinkfraßes sind nicht zu übersehen. Nach der Aufnahme ist die abgebildete Halterung beim Drehen der Spulentrommel abgerissen.

Abgebrochene Halterungen des Spulensegments VIII.

Abgebrochene Halterungen des Spulensegments Nr. VIII.

Nach der Sichtprüfung haben sich folgende Mängel gezeigt:

Allgemein

  • Der Original-Lack der Kiste ist im Inneren stark am abplatzen – die rote Grundierung ist zu sehen
  • An der Transportkiste fehlen die Befestigungsschnallen für den Zubehörkasten

HF-Teil

  • Becherelko Nr. 50 ist aufgebläht – vermutlich ist er defekt
  • Der Symetrierwiderstand ist defekt, da der Widerstandsdraht gerissen ist
  • Zinkblüte hat an einem hinteren Teil der Baugruppe angefangen zu nagen (bisher nur oberflächig)
  • Widerstand Nr 36 im HF1-Bereich ist äusserlich schwarz angelaufen – vermutlich durchgeschmort
  • Kondensator Nr. 5 – dort ist Teer ausgetreten

 

NF-Teil

  • Der Becherelko Nr. 76 ist aufgebläht und vermutlich defekt
  • Die davor sitzenden Bauteile sind verkohlt und vermutlich ebenfalls defekt

 

Spulenrevolver

  • Die beiden Spulensegmente VI und VIII sind vom Zinkfraß befallen und sind beim Versuch die Spulentrommel einmal über alle Frequenz-Einstellbereiche zu drehen zum Teil gebrochen. Ich werde mindestens diese beiden Segmente ersetzen müssen.

Nun gehe ich daran, mir Ersatzteile für die beiden Spulensegmente zu beschaffen. Parallel werde ich mit der ersten, vorsichtigen Reinigung beginnen und die Bauteile auf Funktionsfähigkeit testen.

Eine große Hilfe ist die großartige, 2-bändige Dokumentation von Wolfgang Schröer (DL7HZ), die mir schon jetzt eine wertvolle Informationsquelle ist. Das über 600-seitige Werk zum Torn. E.b kann direkt beim Autor bezogen werden – hier geht es zu seiner Website.

 

 

Soweit aus der Bastelkammer…

Horrido und stay tuned.