Umbau des FT-747GX für DRM-Empfang u. SDR

Das Prinzip:
Mein schon ziemlich verbastelter FT-747GX besitzt leider keine FM-Unit (diese ermöglicht FM-Betrieb) und somit keine Zwischenfrequenz (ZF) von 455 kHz, aus der sich recht leicht eine ZF von 12 kHz gewinnen ließe. Statt dessen muss die zweite ZF von 8215 kHz auf 12 kHz heruntergemischt werden. Da es für diese Aufgabe keinen passenden Standard-Quarz gibt, entschloss ich mich für eine 2-fache Mischung mit einem 5,2-MHz-Standard-Quarz und einem 3-MHz-Standard-Quarz. Als Ergebnis erhält man dann eine ZF von 15 kHz. Durch Ziehen der beide Quarze mit Trimm-Kondensatoren gelangt man dann bequem auf die gewünschte ZF von 12 kHz (Anmerkung: Die Dream-Software ist nicht auf die 12 kHz festgelegt. Zwischenfrequenzen von ca. 11 bis ca. 18 kHz würden ebenfalls funktionieren.). Als Mischer-ICs kommen die beliebten NE612 bzw. NE602 (Datenblatt NE612) zum Einsatz.

Blockschaltbild: Zwei kostengünstige Standardquarze sorgen für die ZF von 12 kHz. Zwischen den beiden NE602- oder NE612-Mischern befindet sich ein 20-dB-Abschwächer, um eine Übersteuerung zu vemeiden.

Abgriff der Zwischenfrequenz (ZF):
Die ZF von 8215 kHz sollte möglichst breitbandig sein. Als Abgriff entschied ich mich deshalb für jenen Punkt, an dem die FM-Unit ihr Eingangssignal bekommt bzw. bekommen würde.

Abgriff der ZF: Etwa in der Mitte der Hauptplatine des FT-747GX befindet sich eine 11-polige Steckerleiste für die optionale FM-Unit. Pin 1 befindet sich am nächsten zur Frontseite (Vorderseite) des Transceivers. Dieser Pin 1 ist mit Masse verbunden. An Pin 2 kann die ZF von 8215 kHz mit einem Pegel von ca. 50 mVs abgegriffen werden.

Alternativ kann die ZF auch direkt am Widerstand R237 (470 Ohm) oder am Emitter des Q47 (2SC4588) niederohmig abgegriffen werden (siehe Schaltbild). Dieses Signal liegt dort unabhängig von der gewählten Betriebsart (AM, FM, SSB, CW) immer mit einer Bandbreite von über 24 kHz an, womit es auch für die SDRadio-Software geeignet ist. Das DRM-Programm besitzt ein zuschaltbares DSP-Filter von 10 kHz Bandbreite, so dass das eigentlich zu breitbandige Eingangs-Signal keinen negativen Einfluss hat.

Die Position für den Abgriff des breitbandigen 8215-kHz-Signals an der Steckerleiste der FM-Unit ist rot eingekreist.

Anschluss des abgeschirmten Kabels im Detail. Die Abschirmung kommt an den äußersten Pin, der sich am nächsten zur Frontseite befindet.

Der Stromlaufplan bzw. das Schaltbild:
Es kommen zwei NE602 zum Einsatz, die durch einen Festspannungsregler mit 6 Volt gespeist werden. Die Betriebsspannung der gesamten Schaltung erhält man von der Glühbirnchen-Beleuchtung der LCD-Anzeige. An den Glühbirnchen kann man eine Spannung von ca. 8 Volt abgreifen. Am Eingang liegt ein ungeregelter Signalpegel von etwa 50 mVs an, so dass der NE612 nicht übersteuert werden kann. R1 und R2 bilden den Abschwächer. Falls der Eingangs-Pegel auf Grund von behelfsmäßigen Empfangsantennen zu klein sein sollte, kann der Widerstand R1 verkleinert werden. Die Ausgangsspannung fügt man einer Cinchbuchse zu, die man auf der Rückseite des Empfängers anbringt.

Die Schaltung: Stromlauplan (Schaltbild) zum Heruntermischen der zweiten ZF des FT-747GX auf 12 kHz. Alle benötigten Bauteile sind z.B. bei Reichelt erhältlich.

Potenzialtrennung zwischen Transceiver und PC:
Es wird dringend empfohlen zur Potenzialtrennung einen Trenntrafo zwischen dem Line-Eingang der Soundkarte und dem FT-747GX zu schalten.

Mit dem 12kHz-Augang lassen zur AM-Demodulation die Programme DREAM und SDRadio einsetzen. Dieses Video zeigt den Vergleich zwischen der Demodulation des FT-747GX und den beiden DSP-Programmen für Windows und der Soundkarte.

Konstruktiver Aufbau:
Die gesamte Schaltung ist in nach der „Ugly-Construction-Methode“ auf einer Leiterplatte aufgebaut, die im hinteren Teil des FT-747GX untergebracht ist und mit zwei Gewindeschrauben auf der Sender-Einheit befestigt ist:

Innenansicht des FT-747GX: Auf der Unterseite der hinteren Leiterplatte befindet sich die Schaltung. Die äußere der beiden Befestigungsschrauben muss einen Senkkopf besitzen und versenkt sein, damit sich der Gehäusedeckel schließen lässt. Die Versenkung schabt man von Hand mit einem 10-mm-Spiralbohrer in das Expoxid-Material. Die beiden Aussparungen auf der anderen Seite sind ebenfalls notwendig, damit sich der Deckel schließen lässt.

Demontierte Leiterplatte, um die Bestückungseite zu zeigen: Sichtbar ist hier auch die zusätzliche Cinchbuchse auf der Rückseite des FT-747GX, für deren Bohrung man am besten einen Holzbohrer unter mäßiger Drehzahl einsetzt.

Nahaufnahme: Die Lötstützpunkte wurden mit einem 6-mm-Holzbohrer erzeugt, dessen Mitteldorn mit einem Hammerschlag entfernt wurde. Auf das Abschrimblech in der Mitte kann verzichtet werden. Links ist der Eingang und rechts der Ausgang. Das blaue Kabel liefert das Eingangssignal und das rote die Betriebsspannung. Die Gehäuse der Quarze sind zur Erhöhung der Frequenz-Stabilität auf die Massefläche gelötet. Selbstverständlich sind die Rotoren der Trimmer mit der Masse zu verbinden. Abweichung von der Sollfrequenz etwa +/- 15 Hz. Der Aufbau sieht zwar nicht so ordentlich wie auf einer Leiterplatte aus, dafür sorgt die große Kupferfläche für eine eindeutige Hochfrequenzmasse. Außerdem sind Änderung leicht zu realisieren.

Zusätzlicher Verstärker:
Die Eingang (Line In) der Soundkarte meines neuen Rechners erweiste sich als unempfindlich. Eine Erhöhung der Betriebsspannung für die beiden NE612/602 auf die maximal zulässigen 8 Volt bot auch keine Abhilfe. Ich entschloss mich deshalb einen 30dB-Verstärker nachzuschalten, den ich mit einem TL071 verwirklichte:

Der 30dB-Verstärker hebt das Signal für die Soundkarte an. Es handelt sich um einen invertierenden Verstärker, der hier mit LTSpice simuliert wurde. Der nichtinvertierende Eingang wurde auf die halbe Speisespannung gesetzt, damit eine Betriebsspannungsquelle ausreicht. C1 (22pF) hebt den Frequenzgang nach oben etwas an. Dem Verstärker habe ich noch ein 10 kOhm-Trimmpotenziometer vorgeschaltet. Die Simulation ist nicht ganz richtig, denn die Eingangsquelle müsste 1,5 kOhm besitzen, da der NE612 als Ausgangswiderstand von etwa 1,5 kOHm (3 kOhm sym.) besitzt.

Den Verstärker brachte ich auf einer kleinen Lochrasterplatte unter, die ich senkrecht auf die Platine mit den beiden NE612 befestigte. Als Befestigung dienen kurze, verlötete Drahtstücke.

Abgleich der Schaltung mit SDRadio:
Für den Abgleich auf 12 kHz wäre das Programm Dream ungeeignet, da durch die Frequenzänderungen beim Abgleich der Empfang abbrechen würde. Besser ist es einen AM-Sender bekannter Frequenz zu verwenden, und die beiden Trimmer so zu verdrehen, dass der Träger exakt auf 12 kHz +/- 200 Hz liegt. Man stellt zum Beispiel den Empfänger auf AM und 6075 kHz, um den Sender der Deutschen Welle zu empfangen. Dann nimmt man zur Abgleichkontrolle das Programm SDRadio (http://www.sdradio.org/) zu Hilfe:

Abgleich mit SDRadio: Der Träger eines AM-Senders soll auf 12 kHz stehen.

SDRadio stellt einen leistungsfähigen Demodulator für AM, SSB (USB und LSB) und FM dar. Passbandtuning ist per Mausbedienung bequem möglich. Die AM- und SSB-Demodulation sowie die Trennschärfe sind mit SDRadio wesentlich besser als beim ursprünglichen FT-747GX.

Empfang von DRM-Sendungen mit Dream:
Was beim Umgang mit dem Programm Dream zu beachten ist, ist unter http://elektronikbasteln.pl7.de/drm-rx-fuer-3995-khz.html ausführlich beschrieben. Auf jeden Fall ist „Flip-Input-Spectrum“ im „Evaluation Dialog“ immer zu aktivieren.

Im Programm Dream ist „Flip Input Spectrum“ zu aktivieren. Von Vorteil ist es auch das Filter einzuschalten.

Abendlicher Empfang des DRM-Senders CVC (15 kW, 17640,35 kHz) direkt aus Chile, aufgenommen in Schweden. Als Antenne reichte ein Dipol für für das 20m-Band in 10 m Höhe aus. Die Wasserfallanzeige zeigt das DRM-Signal, dessen Streifenmuster von selektiven Frequenz-Fading herstammt.

Sendertabelle von Dream steuert die CAT-Schnittstelle des FT-747GX:
Die Version 1.1.6cvs von Dream enthält eine Tabelle der DRM-Sender, die über das Internet aktualisiert werden kann. Mit dieser Liste können sehr viele Empfänger, so auch der FT-747GX, direkt angesteuert werden. Notwendig ist das selbstverständlich nicht. Jedoch braucht man dann die Sender nicht mehr von Hand am Transceiver einzustellen. Wie man die Liste aufruft, zeigt das nachfolgende Bild:

Aufrufen der Sendertabelle von Dream über die Menüleiste des Hauptfensters – View – Stations Dialog…

Danach erscheint sogleich die Sendertabelle der DRM-Stationen. Hier kann man per Mausklick oder mit den Pfeiltasten die entsprechenden Stationen anwählen, wenn sich der FT-747GX in der Stellung „VFO A“ bzw. „VFO B“ befindet. Bequemer geht dann die Wellenjagd nach DRM-Sendern eigentlich nicht mehr. Doch vorher sind ein paar Einstellungen an der Software vorzunehmen und der Computer ist über ein Interface mit der CAT-Buchse des Transceivers zu verbinden.

Die Sendertabelle: Unter „View“ entscheidet man sich, ob man sich alle Sender oder nur die, welche zur Zeit senden, anzeigen lässt. Unter „Remote“ stellt man die serielle Schnittstelle und den anzusprechenden Empfänger ein. Der FT-747GX befindet sich unter „Other“. Unter Update holt man sich die aktuelle Liste aus dem Internet, welche als „DRMSchedule.ini“ im Dream-Verzeichnis ihren Platz findet.

CAT-Interface für den FT-747GX:
Um die CAT-Schnittstelle des FT-747GX anzusteuern, muss zwischen der seriellen Schnittstelle des Computers und der CAT-Buchse des FT-747GX ein CAT-Interface dazwischen geschaltet sein, welches die CAT-Buchse mit einem TTL-Pegel versorgt. Nachfolgend ist eine einfache Lösung für Yaesu-Transceiver vorgeschlagen worden. Ausprobiert habe ich die Schaltung allerdings nicht.

Einfaches CAT-Interface für Yaesu-Transceiver. Da für Dream nur DATA (IN) anzusteuern ist, reicht die Beschaltung für den oberen Transistor aus.

Eine elegantere und sichere Methode der CAT-Ansteuerung schlägt PE1PWF unter http://home.hccnet.nl/j.typens/frag/schema1/ vor. Dieses CAT-Interface kann auch für den FT-747GX zum Einsatz kommen Seine Schaltung verwendet einen MAX232 zur Pegelanpassung. Auf der Rückseite des FT-747GX befindet sich ein 12V-Anschluss als Cinch-Buchse, mit dem man dieses CAT-Interface speisen kann. Außerdem hat er das Platinenlayout gleich mitgeliefert.

DK7IN schlägt ein CAT-Interface mit Optokopplern unter http://www.qsl.net/dk7in/CAT.html vor. Weitere Schaltungen finden sich auf der Seite von PY4ZBZ unter http://paginas.terra.com.br/lazer/py4zbz/tutsstv23.htm.

Bleibt nur noch die Frage offen, wie man beim FT-747GX den Stecker für die CAT-Buchse richtig anschließt. Darüber gibt die nachfolgende Zeichnung Auskunft:

So belegt man den Diodenstecker für die CAT-Buchse des FT-747GX. Die Belegung der Stifte 1 (Masse) und 3 (IN) reicht für Dream aus.

Wie Dream schneller auf die Frequenz eines DRM-Senders einrastet:
Damit Dream schneller auf die Mittenfrequenz von 12 kHz nach dem Frequenzwechsel einrastet, kann man Dream mit folgendem Befehl aufrufen: „Dream.exe -E 12000 -S 100„. Diese Kommandozeile bewirkt, dass Dream ein 100 Hz breites Band um die Mittenfrequenz von 12000 Hz absucht. Das ist besonders dann von Vorteil, wenn zwei DRM-Sender unmittelbar nebeneinander liegen. Normalerweise sucht Dream nämlich das gesamte Spektrum der Soundkarte ab. Mehr Informationen zu den Zusatzbefehlen finden sich in der mitgelieferten help.bat des Dream-Programms.

Welche Wirkung dieser Befehl hat, zeigt ein kleines AVI-Video, welches gezippt als 1,45 MB große senderwahl.zip zum Herunterladen bereitliegt. Dieses Video soll auch einen kleinen Einblick davon liefern, wie bequem der Umgang mit Dream sein kann.

CAT-Steuerung des FT-747GX mit dem Programm Dream, während des Empfangs verschiedener DRM-Sender. Die Aufnahme ist wahrscheinlich 2004 entstanden. Inzwischen sind viele DRM-Sender abgeschaltet worden.

Diesen Befehl kann man folgendermaßen abspeichern, indem man eine Verknüpfung zur Dream.exe anlegt und dann unter „Eigenschaften“ im Feld „Ziel“ die gesamte Pfadangabe zur Dream.exe einschließlich der hier beschriebenen Befehle einträgt.

Linkliste (erstellt im Dezember 2004):
Manuale, Schaltbilder und Abbildungen zum FT-747GX:
Bedienungsanleitung (auf Englisch) zum FT-747GX: PDF-Datei, ca. 7 MB, 42 Seiten
Schaltbild (Stromlaufplan) des FT-747GX: PDF-Datei, ca. 2,5 MB, sehr gute Auflösung, 4 Seiten
Deutschsprachige Bedienungsanleitung: Link zur Downloadseite der ca. 50 MB großen PDF-Datei
Bilder und Innenansichten vom FT-747GX: von JR0YAN aus Japan

Infos zum FT-747GX und DRM :
Infos zu DRM, DRM-Frequenzliste (Link), weitere Links: Bauanleitung eines einfachen DRM-Empfängers
Infos zum FT-747GX: Reparaturen und Modifikationen am Kurzwellen-Transceiver FT-747GX von Yaesu

Infos und Downloads zur Dream-Software und SDRadio:
TU Darmstadt: Open-Source Software Implementation. Für jene, die es ganz genau wissen möchten.
SourceForgeNet: Download des Dream-Quellcode, Dream für Linux
Dream Version 1.1.6: Download für Windows von DL5MGD (lauffähig, nur für nichtkommerzielle Zwecke)
Dream Version 1.0: Download für Windows von DF9CY (lauffähig, nur für nichtkommerzielle Zwecke)
SDRadio: von I2PHD zum Demodulieren von SSB, FM und AM

Bauanleitungen (Empfänger, ZF-Ausgänge) zu DRM:
DRM-Mischer von DL5MGD von 455 kHz auf 12 kHz: mit NE612 und 455-kHz-Keramikresonator, Platinenlayout.

Umbauanleitungen für DRM von Amateurfunkgeräten:
Umbauanleitung für Yaesu FT-847: von HB9TLK für DRM-Empfang, mit Bildern.
Umbauanleitungen von DL4CU für DRM-Empfang: für Yaesu FT-897, FT-817, FT-857
Umbauanleitung für FT-987 (PDF-Datei): von DF1PAW
Umbauanleitung für Icom IC725: von PY4ZBZ, die Bilder reichen für das Verständnis
Umbauanleitung für Kenwood TS-2000: 12 kHz-Ausgang nach einer Idee LA8OKA, bebildert