Funkausrüstung in einem Werkzeugkoffer

 

Eine tragbare QRP-Station für SOTA und Outdoor

Um dem Grosstadt-QRM zu entgehen machte ich mir Gedanken über den Bau einer Portable-Station, mit der ich im Freien oder auch auf einem Berg (SOTA!) Funkbetrieb machen kann.

Herausgekommen ist dabei ein tragbarer Funkkoffer, in dem ich das Funkgerät und möglichst alle Zubehörteile, die ich vor Ort noch brauche unterbringe. Realisieren lässt sich das Projekt mit üblicher Heimwerker- und Hobby-Elektronik-Ausrüstung und Materialien hauptsächlich aus dem Baumarkt sowie ein paar anderen leicht erhältlichen Dingen. Spezialwerkzeuge sind nicht erforderlich.

Diese Bastelanregung ist bei Antennenverbot im Mietshaus geeignet, oder um dem Grosstadt-QRM zu entgehen, auch als mögliche SOTA-Ausrüstung, solange es nicht allzu hochalpin ist. Es funktioniert im Wald und auf der Wiese, im Park und auf der Donauinsel. Mit einigem Kraftaufwand kann man es auch auf einen Berg schleppen. Mit einem Spanngurt kann man den Koffer leicht auf das Motorrad aufladen. Wer ein Auto hat, hat mit dem Transport sowieso keine Probleme.

Die kleine Portable-Station besteht aus einem Yaesu FT-817, einem modifizierten MFJ-971 Antennentuner, einem LIFEPO-Akku 12V/10Ah und einer Menge Zubehörteile. Das alles befindet sich in einem Kunststoff-Werkzeugkoffer, an dem auch eine Antennenhalterung angebracht ist. Das Gesamtgewicht liegt bei ca. 8 kg, also durchaus "tragbar".

Als Antennenmast verwende ich eine 6,5m Angelrute. Für die Kurzwelle nehme ich einen passend langen Draht mit Verlängerungsspule als Vertikalantenne, die ich an der Spitze der Angelrute anhänge und bis zu 4 jeweils 20m lange Drähte als Gegengewicht. Für das 2m-Band verwende ich eine J-Antenne, die ich aus 450-Ohm-Hühnerleiterkabel und 3m Aircell 7 Kabel mit einem BNC-Stecker gebastelt habe. Für 70cm plane ich etwas vergleichbares, aber das ist noch nicht fertig.

Befestigung am Koffer

Seitlich am Werkzeugkoffer sind zwei Halterungen, die es ermöglichen, die Angelrute senkrecht zu befestigen. Da die Angelrute sehr leicht ist, reicht die Standfestigkeit völlig aus, wenn der Akku im Koffer bleibt. Bei etwas stärkerem Wind kann man einen Stein in den Koffer legen, damit er stabiler steht. Diese Halterung ist auch bestens geeignet für den Transport der Angelrute am Motorrad, auf dem sich lange Gegenstände sonst nur sehr schwierig oder gar nicht mitführen lassen.

An Werkzeug wird gebraucht:
Bohrmaschine, Satz Bohrer, Eisensäge, Satz Gabelschlüssel, Schraubstock, dünne Vierkantfeile, Gewindeschneidersatz und Windeisen.

Für die Antennenhalterung werden benötigt: 6 Stk. Torbandschrauben M8 x 30mm, 10 Stk. Muttern M8, 10 Stk. Sprengringe M8, 2 Stk. Bandeisen und 2 Stk. Gelenkrohrschellen. Die benötigten Abmessungen der beiden Bandeisen hängen von den genauen Abmessungen des Werkzeugkoffers ab, den man verwendet. Bandeisen mit Löchern gibt es in verschiedenen Längen und Breiten im Baumarkt, man benötigt den nächst-längeren, den man dann auf das genaue benötigte Mass mit einer Eisensäge absägt. Die benötigte Grösse der Gelenkrohrschellen hängt von der Angelrute ab, die man hat. Es gibt Gelenkrohrschellen in zahlreichen Grössen. Alle haben eine M8-Mutter angeschweisst, das ist bei allen Grössen gleich.

Ein Bild sagt mehr als tausend Worte...

Befestigung am Koffer

Die Konstruktion fängt die Hebelwirkung ab und verhindert, dass die Befestigungsschrauben der Rohrschellen ausreissen und den Koffer ruinieren. Das würde mit Sicherheit irgendwann einmal passieren, wenn man die Schrauben direkt ins Plastik des Koffers schrauben und die Bandeisen weglassen würde!

Befestigung am Koffer

Umbauarbeiten am MFJ-971 Antennentuner:

Der Antennentuner MFJ-971 ist seit langem bewährt, nahezu unverwüstlich und er benötigt - da manuell - keine Stromversorgung, ausser man will eine Skalenbeleuchtung für das eingebaute Kreuzzeiger-SWR-Meter. Der MFJ-971 enthält einen zuschaltbaren Balun zum Betrieb von Antennen mit Hühnerleiter-Kabel. Dieser Balun besteht aus 2x ca. 15 Windungen bifilar auf einem Ringkern. Der Mittelpunkt der beiden Wicklungen liegt intern an Masse, die beiden äusseren Enden sind an Apparateklemmen herausgeführt. Eine dritte Apparateklemme unter der SO-259 Antennenbuchse ist intern mit dem Innenleiter der Antennenbuchse verbunden. Stellt man jetzt eine Drahtverbindung von dieser Antennen-Ausgangsklemme zu einer der beiden Balun-Klemmen her, so tritt der Balun in Aktion und an seinen beiden Anschlüssen kann man das symmetrische Signal abnehmen. So weit, so gut. Aber höchstwahrscheinlich werde ich nie eine Antenne mit Hühnerleiterspeisung haben (glaubte ich damals), für meine Drahtantennen-Experimente brauchte ich aber viel dringender einen 4:1 bzw. 9:1 Unun.

UNUN

Daher lag es nahe, aus dem Balun einen Unun zu machen. Man benötigt dazu eine weitere isolierte Apparateklemme und einen halben Meter isolierten Draht. Am Besten natürlich teflonisolierten versilberten Draht, aber normaler Kupferdraht tuts auch.

Zuerst muss man den Balun ausbauen. Äussere Anschlüsse des Baluns von den Apparateklemmen ablöten. Dann die Masseverbindung mit der Lötöse unter den beiden Apparateklemmen aufmachen. Anschliessend löst man die Befestigungsschraube und achtet darauf, dass die Beilagscheiben und die beiden Isolierscheiben aus Glasfaser-Epoxy nicht verloren gehen. Die Mittelanzapfung lässt sich von der Masseverbindung (Lötöse) nur sehr schwer ablöten. Man kann sie aber ruhig mit einem Seitenschneider abzwicken, weil später für die neue Verbindung etwas weniger Länge benötigt wird. Den Ringkern und die Scheiben vorläufig zur Seite legen und auch die Lötöse wird noch gebraucht.

Unter den beiden Apparateklemmen, wo original die Erdungsklemme war, kommt eine weitere Apparateklemme hin. Die Schraube wurde ja vorhin bereits entfernt, das Loch im Gehäuse noch auf die benötigte Grösse für die Apparateklemme aufbohren und die Apparateklemme einschrauben.

Zurück zum Ringkern: Nachdem man den Ringkern wie oben beschrieben ausgebaut hat, kann man jetzt eine weitere Wicklung aufbringen. Die originale Bewicklung besteht aus weissem und schwarzem Draht. Ich habe einen roten Draht genau in die Zwischenräume gewickelt. Durch die unterschiedlichen Farben ist gewährleistet, dass man die Wicklungen nicht verwechselt. Eine Anleitung zum Bewickeln von Ringkernen steht auch auf der Seite von QRP-Project

Nun werden die zwei originalen und die neue Wicklung in Serie geschaltet. Die zwei originalen Wicklungen sind bereits in Serie geschaltet. Die neue Wicklung muss phasenrichtig mit den originalen Wicklungen verschaltet werden. Für die richtige Phasenlage ist entscheidend, in welche Richtungt der Draht durch das Loch im Ringkern durchgefädelt wird - und nicht, ob die Wicklung auf dem Ringkern rechts oder links herum aufgewickelt ist! Das ist bitte unbedingt zu beachten, sonst funktioniert es nicht. Bitte die Farben der einzelnen Wicklungen notieren, damit man später weiss welcher Draht wo hingehört. Z.B. bei meinem Gerät ist es so: roter einzelner Draht: Masse, anderer roter + schwarzer Draht: 1. Wicklung (Einspeisepunkt vom Tuner-Ausgang), anderer schwarzer + weisser Draht: 2. Wicklung (Ausgang 1:4), anderer weisser Draht: 3. Wicklung (1:9).

Wenn alles richtig gemacht ist, dann kann der Ringkern wieder eingebaut und angeschlossen werden. Zum Einbau nimmt man jetzt aber eine Zylinderkopfschraube M5 x 35mm und nicht mehr die originale Schraube. Diese neue Schraube steht dann aussen ca. 2cm aus dem Gehäuse heraus und wird später die neue Erdungsklemme, die originale Erdungsklemme wurde ja durch die zusätzliche Apparateklemme ersetzt. Auf die Schraube folgendes auffädeln: die Lötfahne von der früheren Erdklemme, eine Beilagscheibe, eine Glasfaser-Epoxy-Scheibe, den Ringkern, die zweite Glasfaser-Epoxy-Scheibe. Das Ganze von innen nach aussen durch das Loch stecken und von der Aussenseite einen Federring draufgeben und mit einer Mutter M5 anschrauben.

Jetzt den Unun anschliessen: roter einzelner Draht: an die Massefahne bei der Schraube, anderer roter + schwarzer Draht: neue Apparateklemme (Einspeisepunkt vom Tuner-Ausgang, Beschriftung 1), anderer schwarzer + weisser Draht: mittlere Apparateklemme (Ausgang 1:4, Beschriftung 4), anderer weisser Draht: oberste Apparateklemme (Ausgang 1:9, Beschriftung 9). Eine Pinzette ist dabei hilfreich, mit den Fingern kommt man nicht hinein und würde sich auch beim Löten verbrennen.

Mit einer Drahtbrücke von der Ausgangsklemme zur Klemme 1 kann der Unun aktiviert werden. An den Klemmen 4 und 9 können die entsprechend transformierten Impedanzen abgegriffen werden. Löst man die Brücke vom Antennenausgang, arbeitet der Tuner wie gehabt ohne Unun.

Am Schluss kommen noch auf das herausstehende Ende der Ringkern-Befestigungsschraube zwei Beilagscheiben und eine Flügelmutter M5. Das ist die neue Erd- bzw. Masseklemme.

Tuner Rückseite

Vertikalantenne:

Der Vertikalstrahler besteht aus isoliertem Draht passender Länge für die Angelrute. Am oberen Ende des Drahtes ist ein 2 cm langes Stück Messungröhrchen mit 3 mm Innendurchmesser angelötet. Weil das oberste Ende der Angelrute inzwischen mehrmals abgebrochen ist, befindet sich dort keine Öse für die Angelschnur mehr. Deshalb habe ich eine Blockklemme so an der Spitze angebracht, dass ca. 2 cm Angelrute oben noch herausstehen. Dort wird das kleine Stück Messingröhrchen drübergeschoben und befestigt so den Antennendraht an der Angelrutenspitze.

Antennendraht

Ca. 1,25 m unterhalb der Spitze ist eine Verlängerungsspule in den Antennendraht eingefügt. Diese besteht aus einem 6,5 cm langen Stück Elektro-Installationsrohr, 20 mm Durchmesser. Darauf aufgewickelt sind 11 Wdg. des Antennendrahtes mit ca. 2 mm Abstand zwischen den einzelnen Windungen, um die Kapazitäten zwischen den Windungen klein zu halten. Die Spule ist mit Gaffer Tape verklebt, damit sich die Windungen nicht verschieben und ihren gleichmässigen Abstand beibehalten. Am unteren Ende des Antennendrahtes ist ein Bananenstecker zum Anschluss an den MFJ-Tuner.

Die angegebenen Längen sind nicht speziell berechnet und haben auch keinen besonderen HF-technischen Sinn, sondern haben sich einfach aus den Abmessungen der vorhandenen Angelrute ergeben. Diese stammt vom Flohmarkt und ist daher nicht speziell zum Antennen bauen optimiert ;-)

Grundsätzlich ist es jedenfalls besser, wenn die Verlängerungsspule eher oben ist.

Erdnetz:

Weil im Portable-Betrieb eine gute Erdung meistens nicht zur Verfügung steht, arbeite ich mit bis zu 4 Gegengewichtsdrähten. Diese bestehen aus je 20m einpoligem isoliertem Draht mit einem Bananenstecker an einem Ende. Das andere Ende ist frei. 20 m entspricht Lambda/4 auf 80m. Für die höheren Bänder darf man die Drähte nicht in voller Länge ausrollen sondern nur so viel, dass sich jeweils Lambda / 4, 3/4 Lambda oder 1,25 * Lambda usw ergibt. Den Rest aufgerollt lassen und niemals Lambda / 2, 1 * Lambda oder 1,5 * Lambda usw. verwenden, weil die Antenne dann nicht funktionieren würde! Wenn man aus Platzgründen nicht alle vier Drähte in vier Richtungten auslegen kann, dann nimmt man so viel wie sich unterbringen lässt. Mit zwei oder drei Drähten gehts auch, notfalls sogar mit nur einem Draht.

Erdungsdraht

Zum Anschluss an den MFJ-Tuner ist an der Erdklemme ein Adapter angeschraubt. Dieser besteht aus einer 5 mm Ringöse, ca 10 cm Litzenkabel 2,5 mm2, dort angelötet 4 Stk. 10 cm Kabeln 1,5 mm2, an deren Enden 4 Bananenkupplungen ebenfalls gelötet und nicht geschraubt!

J-Antenne für das 2m-Band:

Auf der Seite http://funkcom.ch , ist unter Amateurfunk/Bauanleitungen Amateurfunk ein Plan als PDF downloadbar. Es wird eine aufrollbare J-Antenne beschrieben. Die Antenne soll schliesslich ins Top Case oder in einen Rucksack hineinpassen. Sie besteht aus Hühnerleiterkabel und Koax-Kabel und soll auf 2 m und 70 cm funktionieren. Letzteres tat mein Exemplar nicht. Wie auch immer, auf 2 m liefert die Antenne nach entsprechender Optimierung auf 145,000 Mhz ein SWR von 1,1, an der oberen und unteren Bandgrenze ca. 1,8. Also bin ich zufrieden damit, musste allerdings einiges modifizieren und optimieren. Wahrscheinlich deshalb, weil ich andere als die angegebenen Materialien verwendete.

Ich hatte 10 m Hühnerleiter 450 Ohm vom letzten Flohmarkt in Laa/Thaya im meiner Bastelkiste. Dazu gekauft habe ich 3 m Aircell 7 Kabel und einen BNC-Stecker für dieses Kabel.

Mit dem Antennenanalyser FA-VA3 gemessen ergab sich eine Resonanz oberhalb des 2 m Bandes und eine Impedanz viel höher als 50 Ohm. Kabel abzwicken hätte also nichts genützt, denn dann wäre die Resonanzfrequenz ja noch höher geworden. Also nochmal vom kostbaren Vorrat etwas abgeschnitten, diesmal um den Fehlerfaktor und noch ein kleines Bisschen mehr als vorhin. Es waren nur ca. 6 cm, die gefehlt haben. Alles nochmal von vorne aufbauen. Die Resonanzfrequenz war jetzt eine Kleinigkeit unterhalb der Bandmitte, und die Impedanz noch immer viel zu hoch. Deshalb habe ich den Einspeisepunkt weiter nach unten gesetzt. Nach drei Versuchen habe ich den 50 Ohm-Punkt gefunden! Anschliessend noch mit dem Seitenschneider millimeterweise die Resonanzfrequenz auf 145,000 Mhz getrimmt. Fertig, Praxistest: Anschluss der Antenne an den FT-817, kleine Sendeleistung eingestellt, Freq. 145,000, Mode CW und Taste gedrückt. Grosse Freude, kein einziges Stricherl des SWR-Balkens erschien, Numerische SWR-Anzeige war 1. An den Bandgrenzen leuchtet beim FT-817 jeweils ein Strich. Der FA-VA3 zeigt auf der Resonanzfrequenz ein SWR zwischen 1,1 und 1,3 an, abhängig von der Umgebung der Antenne, und an den Bandgrenzen ca. 1,8.

Auf 70 cm ist das SWR nach der SWR-Anzeige des FT-817 aber unbrauchbar. Mit dem Antennenanalyser kann ich auf 70 cm nichts messen, der geht nur bis 165 Mhz.

Ich hab den Verdacht, dass die Viertelwellentransformationsleitung, die auf 70 cm ja dann 3/4 Lambda hat, auf dem 70 cm Band nicht richtig funktioniert und neben der Frequenz liegt. Das mag an mangelnder Fertigungsgenauigkeit meinerseits liegen. Jedenfalls werde ich noch eine zweite derartige Antenne basteln und auf das 70 cm Band optimieren, diese wird wahrscheinlich dann auf dem 2 m Band schlecht funktionieren... HI

Diese Antenne hänge ich - nach Entfernung des Kurzwellendrahtes - an der Angelrute auf. Mit einem geeignetem Baum in der Nähe kann ich sie auch ebendort aufhängen und gleichzeitig mit der KW-Antenne aufstellen, indem ich sie - eventuell mit einem Stück Plastikseil - an einen Ast hänge.

Stromversorgung:

Die neuen LIFEPO-Akkus bewähren sich! Sie sind leicht, hochstromfest, schnellladefähig und liefern während des Grossteils der Entladezeit eine Spannung von deutlich über 12,5 V. Auch sind diese Akkus äusserst unproblematisch aufzuladen: Konstantspannung und Strombegrenzung.

Im Funkkoffer ist ein Exemplar namens BYD Type R1210B mit 10 Ah. Die Grösse ist 8,5 x 9 x 14 cm, das Gewicht ist knapp 1,5 kg. An den Schraubklemmen sind kurze Drähte und ein PowerPole-Steckverbinder zum Anschluss des Funkgerätes und ebenso zum Aufladen. Am Original-Stromkabel des FT-817 befindet sich ebenfalls ein PowerPole-Steckverbinder.

Die Schraubklemmen des Akkus sind mit Leukoplast zugeklebt und über alles drüber noch 2 Mal mit Gaffer Tape verklebt, damit es nur ja zu keinem Kurzschluss kommt. Das hätte bei Kurzschluss-Strömen über 30A, die so ein Akku locker liefern kann, sicher grössere Schäden oder gar einen Brand zur Folge, falls irgendwelche Metallteile die Kontakte berühren.

Sonstige Teile:

Im Koffer befinden sich ausserdem: Das Mikrofon, ein kurzes Antennenkabel zur Verbindung des FT-817 mit dem MFJ-Tuner, die mitgelieferte UKW-Antenne des FT-817, ein Adapter für die Morsetaste von 3,5mm Klinke auf 6,3mm Klinke, ein Taster mit Stecker für die Key-Buchse des FT-817, um diesem ein Signal für die Antennenabstimmung zu entlocken, eine Schweisstrafo-Masseklemme mit 1m Kabel, um Gartenzäune u.ä. als Gegengewicht für die Vertikalantenne benützen zu können, das Original Ladegerät des FT-817 und ein bisschen Werkzeug.

Diese Bastelanleitung wird nicht weiterentwickelt

Es hat zwar prinzipiell alles funktioniert, aber es war sehr unpraktisch. Ich musste nämlich vor Ort - also irgendwo im Wald oder auf der Wiese - die vielen Kleinteile erst zusammenbauen bevor Betrieb möglich war. Auch lassen sich die Geräte damit nicht gut aufstellen und die Bedienung der Geräte war unbequem. Daher habe ich alles wieder auseinander genommen und mir was neues einfallen lassen. Je nach den Vorlieben und Bedarf der OMs und YLs könnte es aber noch für jemanden nützlich sein und deshalb steht es hier.

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