Stephan Paukner :: syslog

In June last year, when I talked to Hans, G0UPL, ordering his QCX kit at his booth at the Ham Radio fair in Friedrichshafen, he mentioned that there would be a 50 W PA kit coming out soon, and that stuck with me. Meanwhile, I noticed indeed that QRP is just no fun when no one is answering your calls—sorry for having to say this. I like to think of this as a kind of “Law of the Conservation of Effort”: If a DX contact is established, and one of the stations is QRP, then the other one is doing all the work and effort (in terms of operating a respectable receiving antenna and/or “having to crawl into the speaker”). Well, thinking of my main goals that led me to the QCX, which were

• assembling a TRX completely on my own,
• getting a lightweight TRX, no matter its power,
• having it only support CW,

wouldn’t there be a better follow-up step than

• assembling a PA kit,
• a lightweight PA such that QRP is no longer an option (hi),
• having it only support CW (not sure about this, though, but at least it’s marketed as “the QCX PA”).

So, I kept close eyes on the QRP Labs site in the recent months for signs about that PA, and finally, at the beginning of December, Hans announced that PA on the mailing list, and only about one hour later my order was through. I was one of the lucky ones that could include his enclosure kit before it went out of stock.

QCX mods

While I waited for the kit to arrive, I had time for preparation: The QCX needed a PTT mod to be able to provide a PTT signal to the PA; this is achieved by patching a stereo jack into the circuits (plus creating an outlet in the QCX’s enclosure) and adding a pull-up resistor. I also flashed the latest firmware release using an Arduino Uno as programming device, which might be a topic for a different blog post. The harder question to answer was how to get a cheap but still qualitative 20 V 5 A power supply for the PA. Luckily, I already possessed the Lenovo UltraSlim 90 W (20 V 4.5 A) notebook travel power adapter, which even included the option to use a wall socket or a standard automobile 12 V plug. Therefore, I could even go from a standard 12 V lead-acid battery. I only needed a non-standard DC barrel adapter, which took some extra time to arrive. While I was at it, I purchased a 3S LiPo battery pack with nominal 11.1 V to power the QCX itself with something lightweight; note that I measured up to 13.1 V fully charged, so using a fresh 4S pack might fry the QCX.

The PA kit arrived after Christmas, and I was again looking forward to the assembly process, which promised to be not as lengthy as that for the QCX. It took me about ten hours nonetheless, mainly due to assuming errors where there had been none. I will now go over some specialties that I had encountered during the assembly.

(This time in English, as there isn’t that much mechanical vocabulary involved that I was too lazy to look up in the dictionary, as was the case with my report about building the folding hex-beam. )

Considering my root motivations that made me involved with ham radio, there were three main points I wanted to fulfill:

• Build (but not necessarily design) a TRX completely by myself to gain some making skills, and understand at least the main part of how that HF circuits work,
• Get a small and lightweight TRX for portable operations, no matter if that meant QRP or not,
• Have it only support CW to force myself using CW exclusively on the air, which is a requirement that became relevant to me when I started learning CW. (In addition, CW would help compensate for the QRP constraint.)

So, walking down the aisles of the HAM RADIO fair in Friedrichshafen this June, besides fetching my shiny new Begali morse key, I was looking around for the CW TRX kits, designed to be soldered and assembled by their new owners themselves. The first one I saw (model name skipped here deliberately) was already promising, but it lost against the QCX: The QCX is younger, it has less SMD components (only two, and they are already soldered onto the PCB), and it was way(!) cheaper, despite comparable features. The only advantage of the expensive kit was that one could change the band by replacing a small band-specific module. On the other hand, although the QCX is a one-bander only, with a price tag of only EUR 44.00, one could simply build another QCX for that other desired band. I decided to go for the 40 m variant, having the coming winter season in mind.

As a beginner, it was also important for me to be able to tune the finalized TRX without any troubleshooting that requires advanced electronics know-how, involving signal generators and oscilloscopes. The QCX fulfills this by offering a built-in signal generator and an initial tuning routine that YL/OM follows by adjusting some trimmers while watching an amplitude bar on the display.

Assembly

When the kit arrived with all its component parts, I was really looking forward to the assembly process. And indeed, it was a lot of fun, boosting my soldering skills with each installed component and checking each step with a jeweller’s loupe. The whole assembly took me about 20 hours, spread accross several tinkering sessions:

Ich habe zwar angekündigt, den Baufortschritt zu dokumentieren, bin dann aber doch nicht so erpicht darauf gewesen. Eher kann ich also rückblickend und vom Fazit berichten, denn Berichte wie der von diesem OM z.B. sind weitaus detaillierter. Alles in allem lässt sich sagen, dass die Anleitung präzise auf alle Schritte eingeht; es ist hilfreich, alles ein- oder zweimal genau durchzulesen, bevor OM/YL mit dem ersten Arbeitsschritt beginnt. Anfangs musste ich auf die Definition von Begriffen achten, wie: Was ist ein Element (= 2 Strahlerhälften + 2 Abstandsseile + 1 Reflektor), ein Elementhalter (= „Dreizack“ auf den Spreizern), eine Universalklemme (= Verbindung von Drähten und Abstandseilen zu einem Element)? Sehr erfreulich war, dass das Tragrohr schon komplett fertig geliefert wurde, das hätte nochmal Zeit gekostet; das Tragrohr ist ein Koaxialfeeder, bestehend aus einem äußeren Rundrohr und einem inneren Vierkantrohr, die voneinander isoliert sind. Ein Ende aller Strahler ist elektrisch mit dem Außenrohr verbunden, das jeweils andere Ende symmetrisch dazu mit dem Innenrohr, und zwar anhand einer durchs Außenrohr durch führenden Schraube.

Das Tragrohr wird fertig geliefert. Höhe der Antenne (ohne Fiberglasstück) übrigens 102,5 cm – dieses Maß ist nirgends(!) angegeben.

Der Zusammenbau benötigt seine Zeit, hat aber Spaß gemacht und war ohne besondere Überraschungen. Ich habe dafür inkl. Feinabstimmung allerdings 19(!) Arbeitsstunden benötigt, aufgeteilt auf mehrere Bastelabende bzw. -wochenenden. So ging ich vor:

Als Fixierhilfe fürs Ablängen war mir der beigelegte Drahtrest zu kurz, ich habe ein Stück Wäscheleine verwendet.

Entgegen der Anleitung wollte ich die Schrauben nicht mit dem Hammer in die Verbinder der Spreizer hineintreiben, weil ich hierfür zu viel Kraft aufwenden hätte müssen und um das Material gefürchtet habe; die Öffnung war einfach zu eng. Ich habe sie stattdessen anhand einer Sicherungsmutter auf der Gegenseite schraubend hineingezogen. Selbiges dann beim Anbringen der innersten Spreizersegmente am Tragrohr: Das beschriebene „Eindrücken“ der Schrauben war mir schlicht nicht möglich.

Die Spreizer warten schon auf die Elemente...

... die schon fertig zusammengefügt sind.

Das Aufklipsen der Elementhalter auf die Fiberglasspreizer ging mit Hilfe einer Wasserpumpenzange ebenso ohne Kraftausdrücke, äh, -aufwand.

Stativ-Tüftelei

Mein Stativ für meinen 10 m Alu-Teleskopmast hat auf mich anfangs ja leider etwas wackelig gewirkt: Die Unterschenkel werden bei SpiderBeam nicht so effektiv wie etwa die WiMo-Stativfüße mit Schellen festgeklemmt, sondern nur mit einer Schraube arretiert, die senkrecht auf die Oberfläche quetscht – und zwar nur mit dem blanken Ende der Schraube, ohne besonderen „Klemmfuß“. Die Idee, Bohrungen vorzunehmen, damit die Schraube etwas in das Unterschenkelrohr hinein versenkt werden kann, war offenbar genau richtig: Anhand einer 7,5 mm-Bohrung lässt sich die M8-Schraube gerade so weit in das Rohr versenken, dass es sowohl weder hinein noch hinaus rutschen kann als auch sehr gut festgeklemmt wird. Dadurch konnte ich auch die Unterschenkel recht weit ausfahren – das Stativ ist nun 94 cm hoch.

Durch ein Loch im Oberschenkel drückt das blanke Schraubenende auf die Oberfläche des Unterschenkels – das war mir zu wenig

Durch Bohrungen lässt sich die Schraube in das Unterschenkelrohr versenken. Deutlich zu sehen die Quetschmale von nur zweimal Festklemmen – überdies nur mit einer kreisförmigen Oberfläche! Zum Nivellieren habe ich weitere Bohrungen vorgenommen.

Die Idee der Stativbeschwerung, die ich von einem OM aufgegriffen habe, um eine Mastabspannung umgehen zu können, habe ich gleich mit der Möglichkeit zum Montieren eines Rotors auf Streben an den Stativfüßen verknüpft, wie sie SpiderBeam selbst anbietet: Ich habe mir aus dem Baumarkt zwei Alustreben mit Maßen 20×6×2000 mm besorgt und in der Mitte getrennt. Sie werden an den Stativfüßen angeschraubt und treffen sich etwa rautenförmig beim Mastfuß. Gemäß Manual des geplanten Rotors (Yaesu G-450C) sitzen die vier Befestigungspunkte an den Ecken eines Quadrats mit 84 mm Seitenlänge.

So treffen sich die Streben in der Mitte, um einen Rotor zu halten

Die Streben beim Mastfuß jetzt schon so zu verschrauben, kommt der Stabilisierung auf weitere Weise zu Gute: Die Füße haben durch die weitere Verspreizung nun kaum noch Bewegungsspielraum, und zusätzlich wird das Gewicht von Mast und Antenne auf das Stativ mit übertragen – denn wenn sich der Mast frei drehen soll, steht das Stativ ansonsten nur für sich alleine da.

Die Alustreben am Boden sind also je 1 m lang. Gemäß Pythagoras projiziert sich ein 125 cm langes Stativbein, das im Winkel von 45 ° steht, mit einer Länge von 88,4 cm auf die Grundfläche. Ein paar Zentimeter mehr in die Mitte gerückt, damit sich eine schöne Raute für den Rotor bildet, und schon bleiben außerhalb des Stativfußes nur mehr ca. 5 cm von den Streben übrig. Genau die habe ich aber noch genutzt, um die vier Gehwegplatten lieber außerhalb statt innerhalb der Stativfläche zu platzieren – die Gewichtsverteilung kommt wiederum der Standfestigkeit zu Gute. Ich habe mit mir gerungen und mich dann doch für die kleineren 40×40×5 cm Gehwegplatten à ca. 17 kg entschieden.

Die M6-Schrauben an den Füßen selbst (li.) können nahezu senkrecht nach oben stehen, was den Kontakt der Schraubköpfe mit dem Boden optimiert. Ganz außen (re.) habe ich M8-Schrauben als Haltestifte für die Gehwegplatten angebracht.

Mit dem Schlagbohrer Löcher in die Gehwegplatten, und auf geht’s!

Mast-Tüftelei

Ursprünglich hat mich auch das mühsame Ausfahren des Mastes beschäftigt. Nach etwas Herumprobieren wurde mir klar, dass bei eingefahrenem Zustand eine Schelle nicht nur das nächste, sondern auch das übernächste Mastsegment etwas festklemmt! Sobald man also auch die Schelle darunter etwas lockert, lässt sich das Segment ohne große Reibung ausfahren. Warum steht sowas nicht in der Anleitung, die überdies dem Mast gar nicht beiliegt?

Mich hat etwas irritiert, dass die Endmarkierung des dünnsten Segments (30 mm Außendurchmesser) nur noch 6 cm Einklemmlänge übrig lässt, also nur den doppelten Außendurchmesser. Ich habe kurzerhand alle Rohre einmal entnommen und nachgemessen, wo die Endmarkierungen platziert sind: Es ist bei allen der doppelte Außendurchmesser, beim vorletzten (65 mm breiten) Segment also 13 cm Einklemmlänge. Das ist dann eigentlich eh okay – ich hatte anfangs befürchtet, wenn ich mit einem bisschen zu heftigen Ruck ausziehe, plötzlich versehentlich das ganze Segment herauszuziehen und somit einen „Super-QAU“ zu verursachen. (QAU = “I am about to jettison fuel”. ) Das ist umso kritischer, je weiter der Mast schon hochgeschoben ist, doch wachsen diese Endmarkerungen eh im richtigen Maße mit. Akribisch habe ich mir berechnet, dass der Mast dann 9,9 m hoch ist, wenn man genau bis zu den Endmarkierungen auszieht. Hält man den anderswo empfohlenen dreifachen Rohrdurchmesser als Einklemmlänge ein, ist er nur mehr 9,5 m hoch, aber umso stabiler. Ich habe mir zusätzliche Markierungen dafür gemacht, auch um eine „Ankündigung“ der Endmarkierung zu sehen. Prinzipiell werde ich den Mast nur mit rutschfesten Arbeitshandschuhen handhaben.

Eigentlich wollte ich noch die M10 Innensechskant-Schrauben an den Schellen durch Knebelschrauben (nicht Klemmhebel und nicht Sternschrauben) ersetzen, was die Bedienung erleichtern sowie beschleunigen soll. Da diese aber weder leicht noch günstig zu besorgen sind, werde ich mir mit einem einfachen T-Griff als Werkzeug behelfen.

Koax-Tüftelei

Hier habe ich nur die Entscheidung getroffen, das 25 m Koax zu einem reinen Fieldday-Kabel zu deklarieren und nochmal 15 m zu besorgen. Ich werde davon nämlich immer nur ein paar Zentimeter durch die erwähnte Öffnung ins Shack führen und dort an ein anderes Kabel anstecken, das fix am Rig steckt; ja, diese Verbindung erzeugt zusätzliche Dämpfung. Ich muss dann jedenfalls immer nur mehr 15 m Kabel handhaben und werde es wie geplant nur wie ein Kletterseil aufnehmen, nicht einrollen, was einiges an Zeit sparen sollte.

Tu du

Wenn ich Stativ und Mast wie beschrieben aufbaue und ordentlich gegen den Mast drücke, überzeugt mich die Gegenkraft, dass das Ganze auch einen moderaten Wind aushält – der Mast darf sich halt nicht zu sehr biegen, weil sich die Segmente verziehen könnten und er evtl. nicht mehr eingefahren werden kann. Ich will aber ohnehin nicht bei stärkerem Wind aufbauen, zumindest nicht ohne Abspannungen zu verwenden.

Noch im März will ich den Folding-Hexbeam besorgen, damit ich ihn an unserem Fieldday Ende April verwenden kann, an dem ich erstmals teilnehme. Den Zusammenbau werde ich dokumentieren.

Ich habe mir einen 10 m hohen Alu-Teleskopmast von SpiderBeam gekauft, inklusive Alu-Stativ mit vier 1,2 m langen Beinen. Plan ist, dass der demnächst einen zusammenfaltbaren Multiband-Hexbeam für die Bänder von 20–10 m trägt. Rahmenbedingung ist bei mir, dass ich vor meinem Shack den Mast jedesmal alleine auf- und wieder abbauen muss. Zusätzlich kann ich keine Heringe o.ä. in den Boden rammen. Als ich die Mastkonstruktion das erste Mal aufgestellt habe, haben mir ein paar Dinge Kopfzerbrechen bereitet:

• Das Stativ wirkt nicht sonderlich stabil. Ich habe allerdings ohnehin zuvor die Aussage gelesen, dass das Stativ nicht mehr viel hilft, sobald der Mast 4–5 m ausgefahren ist. Misstrauen weckt in mir die Arretierung der Stativbeine für die Nivellierung: Da werden die inneren Beinrohre einfach anhand einer Schraube festgequetscht. Das kommt mir nicht so vor, als würden die Beine eine moderate Seitenhebelkraft (bei Windeinwirkung auf den Mast) stemmen können, das dünnere Beinrohr könnte in das Überrohr rutschen und der Mast umkippen. Ich habe überlegt, Bohrungen zu machen, damit die Schrauben ins Beinrohr versenkt werden können und nicht einfach nur auf die Oberfläche quetschen. Das Nivellieren ist dann halt nicht mehr sehr flexibel. (Idee: Die dünneren Beinrohre ein bisschen über die Sicherheitsmarkierung hinaus ausfahren und auf diesem Niveau die Bohrungen anbringen, dadurch wird das Stativ zugleich auch minimal höher.)
• Der Mast selbst lässt sich nur mit Kraftaufwand ausfahren. Ich hebe teilweise das untere Mastrohr mitsamt dem Stativ an! Ich muss also das Stativ mit meinen Beinen am Boden halten und muss dann unter Hin- und Herdrehen die Segmente ausziehen. Das ist schon ohne Antenne am Mastkopf mühsam! Soll das wirklich so sein? Lassen sich die Rohre nach einiger Zeit besser ausfahren? Ich habe Videos gesehen, da sieht das viel eleganter aus. Der Mast ist eingefahren eh nur 1,35 m hoch, aber mit meiner geringen Körpergröße ist auch das nicht auf Hüfthöhe. Idee: Einen Schemel oder eine kleine Trittleiter verwenden, damit der Zugpunkt etwas weiter unten liegt. (Tipp eines OM: Teflonspray als Gleithilfe, vorsichtig dosiert. Zusätzliche Idee: Lamellen etwas auseinander biegen.)
• Ich wollte eigentlich ohne Mastabspannungen auskommen, um Zeit zu sparen, und dem Stativ nur „Elefantenfüße“ aus Gehwegplatten verpassen. Es sieht so aus, als müsste ich das alleine schon wegen des störrischen Ausfahrens machen, um das Stativ am Boden halten zu können. Das Gewicht alleine lässt sich ja recht einfach erreichen. Ich muss aber, wie gesagt, noch dafür sorgen, dass die Stativbeine eine seitliche Kraft besser stemmen können. Was nützt ein schweres Stativ, das einfach die Beine einzieht?
• Alternativ bleibt nur die Abspannung des Mastes. Aber genau nach Westen, der hiesigen Hauptwindrichtung, ist bei mir keine Möglichkeit, ein Seil am Boden zu verankern. Ich habe mir einen Betonschirmständer gekauft, der sich als viel, viel zu schwer erweist und alleine schlicht nicht manövrierbar ist! Ich habe mir eine Lastkarre besorgt, doch ist diese zu schwachbrüstig, um das Ungetüm zu heben. Als weiteres Transporthindernis ist der Boden, auf dem ich aufbaue, auch nicht glatt, sondern ein verdichtetes Granulat. Mir fehlt also noch eine Möglichkeit, eine Abspannung nach Westen vorzunehmen; nach Osten habe ich immerhin Metallzaunpfähle. (Idee: Einen horizontalen Träger oder eine Art fünftes Stativbein vom Zaunpfahl zum Mast, nur müsste das wegen des Drehradius des Hexbeams ziemlich lang sein.)
• Die 25 m Koaxkabel, die ich mir angeschafft habe, erweisen sich als sehr störrisch auszulegen, obwohl es eh nur 7 mm dick ist. Ich kann es nicht einfach zusammengerollt liegen lassen und das Kabel an mich heranziehen, weil sich dann Schlaufen („Krangel“) bilden, die sich zusammenziehen und so einen zerstörerisch geringen Biegungsradius erzeugen. Ich muss es also erst dediziert komplett ausrollen. Ca. 6 m davon muss ich von außen durch eine kleine Öffnung in die Garage führen, in der mein Shack ist, damit ich das Garagentor schließen kann; es wäre ja Unsinn, ca. 14 m von innen durch die Öffnung hinauszuführen. Damit addiert sich auch dieser Aufwand zur Zeit hinzu, die ich brauche. (Idee: Das Koax wie ein Kletterseil schlangenförmig aufnehmen, nicht einrollen; so ließe es sich dann gut entnehmen bzw. überhaupt auswerfen. Oder ich verwende eine Kabeltrommel – da sind aber nicht beide Enden unabhängig abrollbar; ich müsste was mit einer UHF-Buchse an der Trommel tüfteln.)

Schätzen wir mal, was da in dem Ablauf immer zu tun ist:

1. Stativ mitsamt eingefahrenem Mast hinausstellen – ca. 1 Minute
2. Vier Gehwegplatten à ca. 18–28 kg hinauskarren und auf die (noch geplanten) Streben an den Stativbeinen legen (durch eine Stiftdurchführung) – ca. 2–4 Minuten
3. Hexbeam am Mast anbringen und vollständig entfalten – ca. 5 Minuten (Ist das zu optimistisch? Ich muss ihn nämlich nicht immer komplett zusammenfalten/verpacken.)
4. Koaxkabel ausrollen, einen Teil davon durch eine Öffnung führen, an TRX und Antenne (inkl. Zugentlastung) anstecken – ca. 3–5 Minuten
5. Mast ausfahren – ca. 4 Minuten für 8 Segmente, also ca. 30 Sekunden pro Segment, inkl. Auf- und Zuschrauben der Schellen.

Damit brauche ich immer ca. 15–20 Minuten Aufbau sowie Abbau – denn die Schätzung könnte zu optimistisch sein. Daraus ergibt sich, dass ich das nicht einfach jeden Abend machen will, und ich muss dann auch ca. 2–3 Stunden QRV sein, damit sich diese Mühe auch lohnt. Gesamtzeitaufwand vor Ort also 2½–3½ Stunden, davon 18–25 % Vor- und Nachbereitung. Tja, ist halt so. Immerhin habe ich dann eine bessere Antenne, als ich es mir je erträumt hätte, denn selbst eine „einfache“, gut 7 m hohe Mehrband-Vertical war an meinem QTH nicht als Permanentinstallation möglich. Unter Umständen werde ich diesen Aufwand nur an Freitagabenden oder am Wochenende treiben. Während der Woche spare ich Zeit durch Verwendung der einfachen Teleskop-Vertical oder der endgespeisten Drahtantenne.

In der Wintersaison sollte der Aufwand nicht gar so hoch sein, wenn abends ohnehin nur die unteren Bänder offen sind und ich den Hexbeam somit nicht verwenden kann. Ich würde dann entweder einfach die Endgespeiste hochfahren, was 5 Minuten „Ausfalten“ spart, oder, gemäß Idee, eine Monoband C-Pole für 40 m, die sich mit dem Masthochfahren entfaltet; letztere wäre allerdings vermutlich nur an einem nichtleitenden Mast möglich.

Einige der oben genannten Ideen habe ich bereits umgesetzt und so die Befürchtungen neutralisiert – darüber werde ich separat berichten.