Der SB-104 von Heathkit ist ein wunderschönes Gerät aus einer Serie von Produkten, die für Generationen von Funkamateuren die Prototypen gelungenen Designs und hervorragender Funktion mit ergonomischer Bedienung verkörperten.
Leider ist der SB-104 auch ein Gerät, das offensichtlich angesichts der fernöstlichen Konkurrenz unter hohem Zeitdruck entwickelt wurde und aufgrund des völlig misslungenen Versuchs, klassische Röhrentechnik mit Halbleitern zu realisieren, dafür bekannt ist, den schlechtesten Empfänger aller Zeiten zu besitzen. Selbst den wenig HF-gestressten Amerikanern war er definitiv zu wenig großsignalfest.
Das Problem rührte daher, dass die Entwickler des Empfängers dem ersten Mischer das Signal aus den Bandsetz-Quarzoszillatoren zugeführt haben, dann nach Verstärkung einen zweiten Mischer anordneten, dem das variable VFO-Signal zugeführt wurde. Dieses Prinzip der breiten 1. ZF, das in der Röhrentechnik durchaus auch bei Collins passable Ergebnisse zeigt, führt bei zu hoher Verstärkung in der 1. ZF zwangsweise zur Überlastung des 2. Mischers und zu inakzeptablem Intermodulationsverhalten an einer Full-Size-Antenne.
In die Restauration eines SB-104 und eines SB-104A habe ich sehr viel Zeit und Mühe investiert. Insbesondere das intensive Studium der Schaltung des älteren SB-104 hat dazu geführt, dass nicht nur sehr viele der ursprünglichen Schaltungsschwachstellen erkannt wurden, sondern dass ich versuchte, diese so zu verbessern, dass sie technische Eigenschaften zeitgemäßer Geräte aufwiesen. Das war oft auf den originalen Leiterpaltten nicht möglich. So entstanden nicht nur neue Leiterplatten und eine differenzierte Verkabelung unter dem Chassis, sondern auch neue Schaltungsteile.
Hier zuerst die "Aufrüstung" eines SB-104A, der zwei Dioden-Ringmischer im Empfänger-Frontend aufweist. Die ursprüngliche Konstruktion des SB-104 besaß an den Stellen jeweils aktive Mischer mit Dual-Gate-Mosfets. Diese waren noch deutlich schlechter in ihren Großsignaleigenschaften. Mein nach dem SB-104A aufgerüsteter SB-104 erhielt daher eine vollkommen neue RX-HF-Platine. Deren Beschreibung mit Schaltung folgt weiter unten.
Nach der Reinigung und Komplettierung des Transceivers und der Herstellung eines voll funktionierenden Originalzustands ergaben sich an meiner FD-4 Intermodulationssignale 3. Ordnung auf dem 40-m-Band von >S9+20 dB, Harmonischenprodukte von einem in der Nähe befindlichen 5 kW-Rundfunksenders bei 711 kHz bis ins 20-m-Band und Summenprodukte erreichten S 9 auf 20 m und 15 m. So war der Transceiver in Mitteleuropa völlig unbrauchbar! Und ich konnte das natürlich nicht so lassen....
Wenn man den Pegelplan betrachtet, stellt man fest, dass ausgerechnet der 2. Mischer, der deutlich großsignalfester sein muss als der erste, eine geringere Oszillatorspannung erhält. Daher habe ich einen VFO-Verstärker mit Oberwellenfilter gebaut, der das 0-dBm-VFO-Signal auf etwa 12 dBm anhebt. Er ist an einer passenden Stelle auf der Chassis-Unterseite montiert und mit dünnem Koaxkabel verschaltet.
Anschließend habe ich mir die Empfänger-Eingangsplatine vorgenommen. Hier wurde folgendermaßen modifiziert:
1) Einfügen eines Mittelwellenhochpasses mit 2,5-MHz-Grenzfrequenz (rechts unten)
2) Ersetzen der strombestimmenden Serienwiderstände für die Schaltdioden durch eine Serienkombination aus 150 Ohm und einer Drossel mit 100 uH.
3) Ersetzen der Kreiselemente des 15-m-Bandfilters durch solche höherer Güte (Mitte). Im Original hatte der nicht abgleichbare Bandpass eine Durchlassdämpfung von 10 dB. Jetzt sind es etwa 4,5 dB.
4) Reduktion der Verstärkung des Verstärkers auf der ersten ZF durch Gegenkopplung und Erhöhung des Kollektorstroms auf etwa 25 mA (links, oben)
5) Einfügen eines Diplexers nach dem 1. und 2. Mischer (oberer Rand und links unten).
6) Ersatz der Mischerdioden des 2. Mischers durch eine Serienkombination aus jeweils 2 gepaarten HP-Mischerdioden zur weiteren Erhöhung der IM-Festigkeit (links unten).
Ein weiteres Problem stellt die zweite Verstärkerstufe (2. ZF) vor dem Quarzfilter dar. Diese aktive Stufe wird vor der Selektion mit hoher Verstärkung und sehr kleinem Strom (1,6 mA!!!) betrieben. Eine Todsünde! Ich habe sie durch einen 2N5109 ersetzt, den Strom drastisch erhöht und die Verstärkung durch eine Gegenkopplung auf etwa 12 dB reduziert. Eine Simulation der Stufenfolge und ihrer Daten mit HP Appcad zeigt die Richtigkeit dieser Maßnahmen. Zuletzt musste der Verlust an Verstärkung durch die beiden ersten ZF-Verstärker durch eine zusätzliche, rauscharme Stufe nach den Filtern kompensiert werden. Diese Stufe habe ich mit einem Dual-Gate-Mosfet bestückt, um ihn zusätzlich in die Regelung einbinden zu können, Das war aber nicht erforderlich. Man kann sie also auch anders realisieren.
Nach diesen Änderungen sind Intermodulationsstörungen 3. Ordnung immer noch vorhanden; aber jetzt kann man in den Abendstunden auf 40 m immerhin noch ausgezeichnet arbeiten: Auf den höheren Bändern sind überhaupt keine Störungen mehr festzustellen.
Seit einiger Zeit führt der HEATHKIT-Shop wieder einen Bausatz, mit dem man die Anzeige mit Gasentladungsdisplays durch eine 7-Segment-LED Anzeige ersetzen kann. Diesen Bausatz habe ich aufgebaut und integriert. Es fehlten zwar einige Teile, das Resultat ist aber sehr ansehnlich. Der Stromverbrauch ist geringer und man kann den internen 180-V-Generator stilllegen.
So sehen die beiden (gleich großen) Anzeigeeinheiten aus.
Und so sieht die neue Anzeige aus: deutlich klar und hell!
So sieht die Schaltung des Mittelwellenhochpasses aus und der Ersatz für die strombegrenzenden Widerstände zur Umschaltung der Eingangsbandpässe.
1. und 2. Mischer werden mit Diplexern für breitbandigen Abschluss und verbesserte Intermodulationseigenschaften abgeschlossen.
Bauteile mit Bezeichnung sind umzubestücken oder neu einzufügen.
Mit diesem Verstärker wird das VFO-Signal für den 2. Mischer angehoben.
Schaltung des Ausgleichsverstärkers auf der 2. ZF.
Bei der Umrüstung des SB-104 habe ich diesen Verstärker stark vereinfacht. Ursprünglich war daran gedacht, den Dual-Gate-Mosfet in die Regelung mit einzubeziehen - das hat sich aber als unnötig erwiesen, da der Regelumfang mindestens 100 dB beträgt.
Damit war die erste Umrüstung eines SB-104A abgeschlossen. Sie lässt sich vergleichsweise einfach durchführen mit dem Ergebnis, den Transceiver mit vor allem stark verbesserten Empfangseigenschaften auf allen Bändern nutzen zu können.