QO 100 Selbstbau Transverter

CQ QSO Empfänger Bauprojekt

Im Mai Juni 2024 hat die Belgische CQ QSO ein Transverter Projekt für den Empfang von Schmalband Aussendungen über den QO-100 Veröffentlicht. Zur HAM Radio 2025 Hat Rainer OE1RHC einen Jahrgang der Hefte eingesammelt so sind wir dort auf das Projekt gestoßen. Die Simplizität des vorgestellten Projekts hat mehrerer HAMs bereits auf der Messe in Friedrichshafen fasziniert. Eine Hand voll Bauteile und Kabel und ein nahezu beliebiger SSB Empfänger - mehr nicht!

Diese Seite soll den Nachbau Dokumentieren und das Projekt auf deutsch und englisch zugänglich machen. Für viele deutsch sprechende ist die flämische Version ausreichend verständlich vor allen fängt einem das "Blockschaltbild" sofort ein und löst einen leicht bezahlbaren "haben wollen" Reflex aus!

CQ QSO Receiver Construction Project

In May and June 2024, the Belgian CQ QSO published a transverter project for receiving narrowband transmissions via QO-100. At HAM Radio 2025, Rainer OE1RHC collected a batch of the magazines, where we came across the project. The simplicity of the presented project has already fascinated several HAMS at the fair in Friedrichshafen. A handful of components and cables, and an almost any SSB receiver - that’s all there is!

This page is intended to document the construction and make the project accessible in both German and English. For many German speakers, the Flemish version is sufficiently understandable, especially since the "block diagram" immediately catches one’s eye and triggers a slightly affordable “I need this” reflex!

Vorwort

Dieses Projekt dient vor allem als Beispiel wie ein Empfänger der ein 10GHz Signal hörbar machen soll, aufgebaut ist und funktioniert. Die einzelnen Komponenten erheben keinen Qualitätsanspruch. Das beginnt bei den LNBs die von der Schaltung kein genaues Referenzsignal gespeist bekommen sondern frei laufen. Im AFU Bereich werden die LNBs gerne via GPS Signal mit 10MHz versorgt um die ZF zum Mischen zu stabilisieren. Für nur wenig Aufwand erhält man genauere stabilere Komponenten. Der benutzte Frequenzgenerator Si5351 hat einen gewissen Temperatur Drift. Ähnliche Baugruppen gibt es auch genauer. Wer möchte kann diese nutzen. Für das Projekt am QO-100 zuhören zu können mit selbst zusammengekoppelten Baugruppen reicht das aber völlig aus. Viele HAMs am Satelliten haben für's senden sehr schlechte Teile im Einsatz die im QSO bereits triften. Von einem HAM zum nächsten muß man oft am Empfänger nachstellen, so ist die kleine Ungenauigkeit dieses Projekts deutlich unter dem was einem vom Satelliten herunter kommend überfällt.

Die LNBs mischen auf unterschiedliche Frequenzen "herunter". Daher werde ich das Projekt erweitern und die Frequenz leichter einstellbar machen. Mit dem Si 5351 wird nach dem LNB nochmals gemischt um in den Bereich von AFU Empängern zu kommen die das empfangene Signal weiter verarbeiten. Damit kann man dann nahezu beliebige LNBs benutzen die man irgendwo vom Mistplatz geholt hat. Üblicherweise erhält man aus dem LNB das Nutzsignal im Bereich 850 MHz bis 1,2GHz. Durch verstellen des Signals für den Mischer dieser Schaltung kann man das an das LNB Signal leicht anpassen. Das ergänzen des Programms, ev. noch ein Display nachrüsten das ist auch ein Teil der Aktivität.

Preamble

This project primarily serves as an example of how a receiver intended to make a 10 GHz signal audible is constructed and functions. The individual components make no claim to quality. This begins with the LNBs which do not receive a precise reference signal from the used circuit but run unguided. In the AFU community, the LNBs are often supplied with 10 MHz via a GPS signal to stabilize the IF for mixing. For very little effort, more precise and stable components can be obtained. The Si5351 frequency generator used has a certain temperature drift. Similar, more precise modules are available. Anyone who wants to can use these. However, being able to listen to the QO-100 with self-assembled modules is completely sufficient for the project. Many HAMs on satellites use very poor components for transmission, which already drift during QSOs. From one HAM to the next, you often have to adjust the receiver, so the slight inaccuracy of this project is significantly lower than what you encounter from the satellite.

The LNBs "downconvert" to different frequencies. Therefore, I will expand the project and make the frequency easier to adjust. With the Si 5351, there will be another conversion after the LNB to get into the range of AFU receivers, which further process the received signal. This allows you to use almost any LNB you've picked up from a junkyard somewhere. Typically, you get the wanted signal from the LNB in the range 850 MHz to 1.2 GHz. By adjusting the signal for the mixer of this circuit, you can easily adapt it to the LNB signal. Adding to the program, perhaps even adding a display, is also part of the activity.

Zunächst mal kontrollieren was schon alles vorhanden ist. Erstaunlich was denn in der Grabbelkoste vorhanden ist aus älteren Projekten. Was noch fehlt liefert der Chinese des geringsten Misstrauens ohnehin rasch zu. Gewisse Teile gibt's auch zu kleinem Geld im Bieber-Shop um die Ecke. Satelliten Schüsseln findet man oft bei Wertstoffsammelstellen bzw. kostet neu auch kein Vermögen. LNB's ebenso meist dabei. Das Projekt hat keinen besonderen Anspruch an den LNB. Typischerweise mischen die LNBs die 10GHz des QO-100 auf 700MHz bis 1GHz herunter. Durch geschicktes Einstellen der ZF für den Mischer kann man das Signal für den zu verwendeten Empfangsberiech des Funkgeräts einstellen. Dazu ist nur wenig Programmierkenntnis nötig. Das vorhandene Programm entsprechend umfummeln und fertig. Ich überlege über Eingänge am Einplatinencomputer die Frequenz wählbar oder sogar einstellbar zu machen.

Das belgische Projekt nutzt einen Arduino Nano um über I²C den Frequenzgenerator Si5351 einzustellen. Für so etwas simples kann man natürlich auch einen Raspberry PICO oder ESP32 benutzen den man aus der Grabbelkiste befreit. Also irgendwas das rasch bootet und sonst möglichst keinen Ärger macht.

First of all, check what is already available. It's amazing what is present in the junk box from older projects. What is still missing is quickly supplied by the least suspicious Chinese supplier anyway. Certain parts can also be found for little money at the local hardware store. Satellite dishes are often found at recycling collection points or cost little when new. LNBs are usually included as well. The project does not have any special requirements for the LNB. Typically, the LNBs downconvert the 10GHz of QO-100 to 700MHz to 1GHz. By skillfully adjusting the intermediate frequency for the mixer, you can set the signal for the receiver frequency band of the radio device. Only a little programming knowledge is needed for this. Just tweak the existing program accordingly, and you're done. I'm considering making the frequency selectable or even adjustable via inputs on the single-board computer.

The Belgian project uses an Arduino Nano to set the frequency generator Si5351 via I²C. For something this simple, you can of course also use a Raspberry PICO or ESP32, which you can free from the grab box. So something that boots up quickly and otherwise causes as little trouble as possible.

Aufbau

Nach dem Beschaffen der Teile kann man alles zusammen schalten. Die Blockdiagramme geben einen Überblick. Man sollte ein wenig auf HF aufpassen, der Si5351 erzeugt bereits HF und die Mischprodukte könnten auch Unfug machen. Daher empfehle ich den Aufbau in einer Weißblechschachtel unterzubringen, um die Schaltung abzuschirmen. Hier ist der Selbst- und Umbau einer Kaffee Dose als Materialspender möglich. Einfacher ist es auf Amazon eine passende Weißblechdose zu suchen. Die bekommt man fertig geformt mit diversen Deckel Varianten um €3,- bis €5,-. Die Blechdose mit der Masse verbinden, Weißblech ist verzinntes Eisen und lässt sich hervorragend löten

Assembly

Once you've acquired the parts, you can connect everything together. The block diagrams provide an overview. You should be careful with RF; the Si5351 already generates RF, and the mixed products could also cause trouble. Therefore, I recommend enclosing the assembly in a tinplate box to shield the circuit. You can make your own or convert a coffee can as a material dispenser. It's easier to find a suitable tinplate can on Amazon. You can get them pre-formed with various lid options for €3,- to €5,-. Connect the tinplate can to the ground. Tinplate is tinned iron and is excellent for soldering.

Mein Vorschlag statt dem Arduino Nano einen "größeren" wie den Arduino Leonardo einzusetzen spart den Aufwand die 5V Spannungsversorgung basteln zu müssen. Die 60mA für den Si5351 kann der Regler auf dem Leonardo locker liefern. Der MCP1117 kann 470mA liefern. Der 32u4 sollte selbst nicht mehr als 30mA benötigen. Sogar am 3,3V Ausgang stünden über den LP2985 bis zu 150mA zur Verfügung. Sicherheitshalber die Versorgungsspannung noch mit 100nF Kondensatoren gegen Masse abblocken.

My suggestion to use a "larger" Arduino like the Arduino Leonardo instead of the Arduino Nano saves the hassle of having to tinker with the 5V power supply. The regulator on the Leonardo can easily supply the 60mA for the Si5351. The MCP1117 can supply 470mA. The 32u4 itself shouldn't require more than 30mA. Even at the 3.3V output, up to 150mA would be available via the LP2985. To be on the safe side, block the supply voltage to ground with 100nF capacitors.

Zentrales Bauteil des Projektes ist der Mischer RMS-11. Damit Wird aus den 10GHz des Satelliten die der LNB auf 700Mhz-1GHz herunter gebracht hat die Frequenz erzeugt die das Funkgerät benötigt. Das Bauteil ist im Prinzip ein "Verzerrer" der 2 Frequenzen mischt und daraus eine Fülle von Signalen erzeugt. Man erhält eigentlich viel HF Störungen die man tunlichst mit Filtern beseitigt und nur ein gewünschtes Signal weiter benutzt. Diese Schaltung arbeitet mit sehr schwachen signalen und verzichtet auf Filter. Daher bitte in einer Abschirmung betreiben um keine Störungen in der Umgebung zu verursachen. Das Projekt verzichtet bewusst auf die eigentlich nötigen Filter.

Durch das Mischen des LNB Signals mit dem Signal des Frequenzgenerators Si5351 entstehen sowohl oberhalb des Eingangssignals als auch unterhalb schwache Signale im Abstand der Frequenz vom Si5351. Von diesen Mischerprodukten wird eines benutzt um über das Funkgerät das QO-100 Signal zu demodulieren. Es sind mehrere Solche "herunter Mischungen" am Weg vom Satelliten bis zum Hören erforderlich.

Der Mischer selbst besteht aus 2 Übertragern und einem Gleichrichter. Der Gleichrichter sorgt für das eigentliche Ziel, dem Entstehen von vielen Mischprodukten. Das Nachfolgende Bild zeigt den Schaltplan.

The central component of the project is the RMS-11 mixer. This creates the frequency required by the radio from the satellite's 10 GHz, which the LNB has reduced to 700 MHz-1 GHz. This component is essentially a "distorter" that mixes two frequencies and generates a multitude of signals. This results in a lot of RF interference, which can be eliminated with filters, allowing only the desired signal to be used. This circuit operates with very weak signals and does not require filters. Therefore, please operate it shielded to avoid causing interference in the environment. The project deliberately omits the necessary filters.

By mixing the LNB signal with the signal from the Si5351 frequency generator, weak signals are created both above and below the input signal, at a distance equal to the frequency of the Si5351. One of these mixer products is used to demodulate the QO-100 signal via the radio. Several such "downmixers" are required along the path from the satellite to the receiver.

The mixer itself consists of two transformers and a rectifier. The rectifier ensures the actual goal: the creation of multiple mixer products. The following image shows the circuit diagram.

Die Versorgung des LNB erfolgt über die Koaxleitung. Eine simple Schaltung entkoppelt die zum LNB laufende 12V Versorgungsspannung vom zurück kommenden HF Signal das dem Mischer zugeführt wird.

Die Spule hindert die HF am Abfließen Richtung 12V Netzteil. Ebenso gibt es daduch auch keinen Weg für die HF irgendwo anders über die Versorgungsspannung Unfug anzustellen. Der C ist für die HF kein Hindernis, die DC Versorgungsspannung wird gegen den Eingang vom Mischer getrennt. Die Spule im Mischereingang wäre ein herrlicher Kurzschluß. Der Antennen Eingang des Funkgeräts könnte DC auch etwas verübeln, abhängig von der Eingangsschaltung.

The LNB is powered via the coaxial cable. A simple circuit decouples the 12V supply voltage going to the LNB from the returning RF signal that is fed to the mixer.

The coil prevents the RF from flowing towards the 12V power supply. Likewise, there is no way for the RF to be applied anywhere else via the supply voltage to cause trouble. The C is not an obstacle for the RF; the DC supply voltage is isolated from the mixer input. The coil in the mixer input would be a perfect short circuit. The antenna input of the radio could also be somewhat affected by DC, depending on the input circuit.

Der Aufbau erfolgte mit Platinenabstandshaltern auf einer 1mm Sperrholzplatte zur Isolation gegen die Blechschachtel. Die Durchbrüche in die Blechdose wurden auf Sicht mit einem Fräser und einer kleinen Trennscheibe gefertigt. Das ist zwar nicht 100%ig HF dicht, sollte für den Zweck die Mischprodukte stark zu dämpfen aber völlig ausreichen. Es gibt da drinen nix mit viel HF Leistung.

Die Verdrahtung hoffe ich noch rasch fertig zu stellen damit man das am FieldDay in Altlengbach 2025 schon anschauen kann. Elektrisch funktionieren wird's vermutlich noch nicht, da hab' ich nicht mehr ausreichend Zeit dafür das fertigzustellen. Vor allem muß ich mir noch überlegen wie man die Bedienung für das Einstellen der Si5351 Frequenz macht. Im ersten Test verzichte ich auf ein Display und scheibe den Zustand einfach auf dem USB Port als Text raus.

The assembly was carried out using PCB spacers on a 1mm plywood board to insulate it from the metal box. The cutouts in the metal box were made visually using a milling cutter and a small cutting disc. While this isn't 100% RF-tight, it should be perfectly sufficient for the purpose of significantly dampening the mixed products. There is nothing with HF power in it.

I hope to finish the wiring quickly so that it can be seen at the FieldDay in Altlengbach 2025. It probably won't work electrically yet, as I don't have enough time to finish it. Above all, I still need to figure out how to operate the Si5351 frequency setting. In the first test, I'm foregoing a display and simply outputting the status as text on the USB port.

OE1IAH.at

CQ QSO Empfänger Bauprojekt

CQ QSO Receiver Construction Project

Blockschaltung des QO-100 Konverters

Vorwort

Preamble

Aufbau

Assembly

Variante der Blockschaltung

so sieht der Aufbau des Mischers aus

so sieht der Mischer innen aus. Oben der Gleichrichter und deutlich zu sehen die Spulen

Spannungsversorgung für den LNB

Stellprobe der Baugruppen in einer einfachen Blechschachtel

mein Einbauvorschlag mit den Durchbrüchen in der Blechdose