Die 2m-Minifüchse von DF1FO und DF7XU

Auf dieser Seite beschreibe ich zwei 2m-Minifüchse: einen von mir aufgebauten, und eine Weiterentwicklung von Dieter Schwider, DF7XU.

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DF1FO's Minifuchs

Zunächst also mein 2m-Mini-Fuchs. Ich habe ihn aufgebaut, um meinen Empfänger im echten Gelände testen zu können. Er hat bei 0,5mW Sendeleistung eine Reichweite von weit über 500m. Für Foxoring lässt sich die Sendeleistung um 12 dB reduzieren. Der Fuchs ist ein Dauerläufer mit Ton-AM und Morsekennung.

Die Schaltung ist recht schlicht:
       

Kernstück ist ein 48 MHz Quarzoszillator. Dessen dritte Oberwelle auf 144,0 MHz wird mit einem Einzelkreis ausgesiebt. Damit ergeben sich am Ausgang 1mW Spitzenleistung auf 144 MHz. Alle anderen Harmonischen von 48 MHz sind mindestens 30 dB schwächer (<1µW). Ein Attiny erzeugt die Morsekennung und schaltet den Oszillator entsprechend Ein/Aus. Die Tonmodulation erfolgt durch Verstimmen des 144MHz-Kreises per Kapazitätsdiode. Das reicht für einen Modulationsgrad über 50%. Das RC-Glied R6/C9 verringert die Flankensteilheit (=Bandbreite) des Modulationssignals.

Ein Low-Drop-5V-Regler erzeugt die Betriebsspannung aus einer 9V-Batterie. Die mittlere Stromaufnahme beträgt 10mA, damit reicht ein 9V-Block für 20 bis 30 Stunden. Unter 5,5V Batteriespannung geht die Sendeleistung zurück, und bei 3 Volt ist Sendeschluss.  

Der Fuchs sendet die Kennung MS. Über die Pins 5 bis 7 lassen sich die Kennungen M, ME...M5 wählen, sieheTabelle weiter unten,  so dass sich sechs Füchse unterscheiden lassen. Zu den sechs Kennungen gehören jeweils auch noch unterschiedliche Tonhöhen. Wenn verschiedene Kennungen genutzt werden sollen, empfiehlt es sich, einen 3poligen DIL-Schalter oder 3 Steckbrücken vorzusehen. Oder man  lötet Brücken ein.

Pin 7 6 5       (1 = offen, 0 = mit Masse verbunden)
      1 1 1      M S  (alle Pins offen)                     
      1 1 0      Dauerstrich für Abgleich 
      1 0 1      M I
      1 0 0      Dauerstrich mit Modulation
      0 1 1      M E
      0 1 0      M 5
      0 0 1      M 
      0 0 0      M H

Aufgebaut ist der Fuchs auf einem Stück Lochraster-Platine:



Ich habe hier ein Stück Punktrasterplatine mit Massefläche verwendet (Reichelt RE 201 EP).  Normales Lochraster ohne Massefläche (Reichelt H25PR...) geht aber auch, wenn die Masseverbindungen möglichst kurz gehalten werden.

Die Sendeleistungsumschaltung erfolgt durch Umstecken des Antennensteckers unten links um eine Position nach links.

Fast alle Bauteile gibt es bei Reichelt. Ausnahmen: Das Neosid-Filter und die BB221 führen der FA-Leserdienst. Die BB221 kann sicher auch durch die BB833 von Reichelt ersetzt werden.

Zum Abgleich Pin 5 des Atmel per Teststrippe bzw. DIL-Schalter mit Masse verbinden,  dann geht  Pin 2 auf 0 ,  Pin 3 auf  +5V, und damit der Sender auf Dauerbetrieb. Antenne anschließen. Signal mit  L1 auf maximalen Output einstellen. Das geht z.B.
- durch Abhören mit einem Peilempfänger, oder
- durch Messen der Ausgangsspannung mit einem Voltmeter mit Demodulatortastkopf (zeigt etwa 200mV),
- oder einem 200MHz-Oszillograph, oder Spektrumsanalyzer, oder mW-Meter, ...

Bei Interesse am Sourcecode oder programmierten ATtiny13 bitte bei mir melden.Es gibt für diesen Minifuchs allerdings keine Platinen und keine Bausätze. Aber nicht verzweifeln, sondern einfach weiterlesen!


Dieter Schwider's Minifuchs

Dieter Schwider, DF7XU, hat die Schaltung meines Fuchses weiterentwickelt und zur Bausatzreife gebracht:
 

Anstelle des fertigen Oszillators setzt er einen klassisch aufgebauten Ein-Transistor-Colpitts-Oszillator ein. Der Quarz ist ein preiswerter Computer-Quarz (z.B. Reichelt). L1 und L2 sind Fertigdrosseln. C6 und  L2 sind in der Gegend von 48 MHz resonant und sorgen dafür, dass der Oszillator auf dem dritten Quarz-Oberton, den 48 MHz, schwingt. An L1 wird die dritte Oberwelle des  Oszillators abgegriffen und mit dem nur schwach bedämpften Kreis L3/C8/C9 herausgefiltert. Mit R4 kann die Ausgangsleistung über einen Bereich von knapp 20 dB eingestellt werden. Die AM erfolgt, indem der Oszillator im Takt der Modulation abwechselnd über Pin2 des ATtiny direkt mit Masse verbunden wird, bzw. über Pin3 und den Widerstand R1 etwas höher gelegt wird. Dies ergibt eine deutliche AM (mit etwas nicht störendem FM-Anteil).

Der ATtiny hat wegen der unterschiedlichen Senderansteuerung eine andere Software als in meinem Minifuchs. Die Grundkennung, Pin 5-7 offen, ist hier 'FO' für Foxoring.
 
Der Sender funktioniert im Betriebsspamnnungsbereich von 1,8 Volt bis 5,5 Volt und benötigt keinen Spannungsregler. Normalerweise wird er mit 3V aus zwei  AAA oder AA-Batterien betrieben. Die Stromaufnahme ist dann unter 3 mA, und die Ausgangsleistung kann mit R4 von 4 µW bis 250 µW eingestellt werden. Das ist etwas weniger als bei meinem Minifuchs, langt aber je nach Gelände immer noch für bkis zu 1 km. Mit 2 Mignonzellen ergibt sich eine Betriebszeit von mehreren hundert Stunden. Die Frequenz liegt je nach Quarzstreuung und Betriebsspannung zwischen 144,005 und 144,010 MHz. Schmalbandige Peilempfänger, z.B. meinen, stellt man am besten auf 144.007 MHz ein.

Für Perfektionisten: auf der Grundwelle 48 MHz gibt der Sender <10µW auf die Antenne, die davon allerdings wenig abstrahlt, weil für diese Frequenz viel zu kurz. Alle anderen Nebenwellen (das sind alle 48MHz- Harmonischen) liegen unter 1 µW.

Auch hier wird für den Abgleich Pin 5 über S2/1 oder eine Teststrippe auf Masse gelegt und L3 auf maximalen Output auf 144 MHz eingestellt.

Dieter hat für diesen Fuchs eine schöne Platine fertigen lassen:, die allerdings inzwischen vergriffen ist:


 

Anstelle des 'Jumpers' im Schaltbild oben kann auch ein 5V-Spannungsregler (wie bei meinem Fuchs) eingesetzt werden. Der Minifuchs wird dann aus einem 9V-Block gespeist. Die Senderbetriebsspannung von 5 Volt ergibt eine Sendeleistung von 500µW bei 5 mA Stromaufnahme. 


Gehäuse und Antenne

Die kompletten betriebsbereiten Füchse mit Antenne sehen bei beiden Modellen so aus:



Der Sender ist in ein Kunststoffgehäuse mit Batteriefach (z.B. Reichelt SP 6061 SW) eingebaut und fest mit der Antenne verbunden. Antennenträger ist ein Kunststoff-Pflanzring (auch Staudenhalter genannt) von 30cm Durchmesser aus dem Gartenmarkt. Er trägt einen Ringdipol. Vom Antennenanschluss des Senders führen zwei Stück dünne Litze verdrillt entlang einer Rippe bis zum Ring und  teilen sich dort auf. Von diesem Punkt sind je 40 cm Litze nach rechts bzw. links am Ring entlanggeführt, so dass an der Gegenseite eine Lücke von etwa 25 mm bleibt. Die Litze habe ich mit Klebstreifen fixiert, und den kompletten Ring und die Hauptrippe mit Malerkrepp umwickelt. Die Dipolhälften sind so kurz, weil der nahe Kunststoffring sie elektrisch deutlich verlängert.
Die Antenne hat keine hohe Güte und keine gute Anpassung, aber das ist für diese Anwendung auch ganz egal. Sie hat ein ausreichend gutes Rundstrahlverhalten, ist sehr robust, handlich und billig. Die fertige Antenne habe ich dann noch mit schwarzer Dispersionsfarbe getarnt.  Ein 50 cm langes Stück Schnur zum Aufhängen ist über dem Schwerpunkt befestigt, und hat am anderen Ende einen aus dickem Draht gebogenen Haken. Der Ring ist ein hervorragender Tragegriff, man kann ganz bequem fünf Füchse in einer Hand halten. 

Betriebserfahrungen

Ich und meine XYL haben mit fünf dieser Sender im Winter 2006/07 vier Übungs-Foxorings mit bis zu 16 Teilnehmern duchgeführt. Bei den ersten beiden Veranstaltungen habe ich einen Rundweg auf der Karte vorgegeben, entlang dessen die Füchse nacheinander von ME bis M5 hörbar sind. Der Rundweg hat 6km Länge, die Füchse waren jeweils 50m bis 300m vom Rundweg entfernt ausgelegt, möglichst in interessanten Geländefalten oder hinter Hügeln, und nur mit einer Lochzange markiert. Der Abstand der Füchse untereinander war typisch 1km.
Bei den nächsten beiden Übungs-Foxorings habe ich Kreise mit 500m Durchmesser in die Karte eingetragen. Die Füchse lagen dann irgendwo im Kreis. Die Feldstärken der Füchse waren groß genug, dass zu jeder Zeit mindestens einer zu hören war,. der letzte oder der nächste. Das macht Jägern, deren Empfänger noch einen frei(weg)laufenden VFO haben, das Leben sehr viel leichter. Das Finden der schwierig versteckten Füchse erfordert ernsthaftes Peilen. Andererseits hilft natürlich sehr, dass die Füchse dauernd senden.
Newcomer kamen bei dieser Wettbewerben erstaunlich gut zurecht und mit allen Füchsen und Erfolgserlebnis ins Ziel. Und auch die Profis konnten noch ihr Nahfeldpeilen optimieren, hatten circa 7 km, teilweise querwaldein, zurückgelegt, und waren zufrieden.

Für den 'Bahnleger' ist der Aufwand gering: die 5 Sender, 5 Lochzangen und eine Handfunke zum Abhören passen in einen Leinenbeutel und sind in einer guten Stunde ausgelegt bzw.wieder eingesammelt. Ausserdem müssen noch Karten vorbereitet werden. Das ist aber auch schon alles, und das Übungs-Foxoring kann steigen!

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