Abb. 1

Hier soll ein einfacher SDR-Transceiver für QO 100 vorgestellt werden. Das Gerätekonzept ist einfach ge­halten, sodass das Projekt mit wenigen Komponenten realisierbar ist. Abb. 1  zeigt den Prototyp bei der Montage.

Die Vorgeschichte

Etwa seit Anfang 2019 steht den Funkamateuren QO 100 zur Verfügung. Weil er geostationär ist, er­übrigt sich die Antennennachführung, was den Betrieb erheblich erleichtert. Schon bald gab es viele Aufbauten, um über QO 100 zu arbeiten. Für erste Versuche wurde oft ein normaler LNB für DVBS-Empfang eingesetzt, der dann allerdings leider Ausgangssignale  lieferte, die weit ab von je­dem Ama­teurfunkband liegen. Für RTL-Sticks war das kein Problem, und so hörten wir erste Signale mit sehr wenig Aufwand.

Die Frequenzstabilität normaler LNBs ist für Amateurfunkzwecke völlig unzureichend und auch die RTL-Sticks erwiesen sich nicht als frequenzstabil. In der Praxis kam man ab und zu mal am Satellitenband vorbei, befriedigend war das nicht. Der Sendezweig bei etwa 2400,25 MHz ist da schon ein bisschen anspruchsvoller, da 2019 keine 13 cm-Funkgeräte mehr mit SSB-Betrieb angebo­ten wurden.

Also wurden noch verfügbare Transverter eingesetzt, die allerdings dann um eine PA ergänzt werden mussten. Das 13cm-Band ist auch nicht sehr „kabelfreundlich“, die PA sollte in Antennennähe sein. Die benötigten Helix Antennen sind aber relativ leicht selbst zu bauen.

Es gab zahlreiche Rezepte, LNBs frequenzstabiler zu machen und dazu zu bringen, Ausgangssignale im 2 m Band oder 70 cm Band abzuliefern. Die Größe der Bauteile in einem LNB erfordert aber oft Arbeitsmethoden eines Uhrmachers. Das ist nicht jedermanns Sache.

Im Laufe der Zeit kam immer mehr industriell hergestelltes Equipment auf den Markt, aber leider oft exorbitant teuer. Bei selbstgebauten Anlagen mussten für den Sende- und Empfangsweg getrennte Funkgeräte einsetzen, denn die Verbindungen sind voll-duplex. Mit den Transvertern ergibt das insge­samt oft ziemlich unhandliche Installationen, die umständlich zu händeln waren. Portabelbe­trieb war fast unmöglich

QO100-Betrieb heute

Inzwischen sind fast alle neu auf den Markt kommenden Amateurfunkstationen Digitalgeräte. Auch wenn die Meinungen darüber auseinander gehen, es ist heute „State oft the Art“. Die Funktionsweise eines SDR ist oft genug beschrieben worden, eine amateurfunkmäßige Einführung ist bei [1] zu fin­den.

Auch die „Maker“ unter den Funkamateuren haben die SDR-Technik entdeckt und für den Kontakt über QO 100 genutzt. Ein einfacher Ausgangspunkt ist ein kleines Plastikkästchen „Adalm Pluto“, das eigentlich für Lehr- und Ausbildungszwecke gedacht war. Mit etwas Software und einem FPGA ist hier ein kompletter Transceiver  mit dem Volumen einer größeren Zigarettenschachtel realisiert wor­den. In der Anfangszeit war der noch erfreulich günstig zu haben. Inzwischen hat sich der Preis mehr als verdreifacht, die Regeln von Angebot und Nachfrage grüßen.

Der Adalm Pluto hat auch kein Problem mit den vorkommenden Frequenzen, rund 739,75  MHz im Empfangszweig und 2400,25 MHz im Sendebetrieb schafft der ohne Mühe. Allerdings ist der Signal­pegel des TX nur etwa 0 dBm, die Signalqualität lässt auch zu wünschen übrig. Um das an die An­tenne geben zu können, sind Filter, ein Vorverstärker und eine nachgeschaltete PA für rund 10 W Output erforderlich. Der größte Makel ist allerdings die völlig unzureichende Frequenzstabilität. Bei der Konstruktion wurde darauf kein Wert gelegt, er war schließlich nur für Ausbildungszwecke und nicht für den praktischen Betrieb gedacht. Der TCXO im Adalm Pluto lässt sich aber auch gegen ein stabileres Exemplar austauschen. Das ist wieder eine Arbeit, die man besser unter einem Mikroskop ausfüh­ren sollte. Das kann nicht jeder. Inzwischen kann man den Adalm Pluto auch schon umgebaut erstehen.

Außerdem muss der Adalm Pluto noch um einen PTT Ausgang ergänzt werden. Auch das ist etwas für Leute, die den Lötkurs für Fortgeschrittene besucht haben. Dennoch gibt es viele Selbstbaulösungen mit dem Adalm Pluto, teilweise als lose Sammlung der Baugruppen auf dem Stationstisch oder provi­sorisch in einem Gehäuse versteckt. Fast schon professionelle Aufbauten findet man auch. Es sind allerdings immer noch etliche Komponenten und viel Arbeit erforderlich.

Noch einfacher bitte!

Abb. 2

In 2024 wurde ich auf einen „Pluto-Plus“ aufmerksam, der in einem Metallgehäuse steckt, einen ziemlich stabilen TCXO hat, dazu eine RJ45-Buchse für den Netzwerkanschluss. Auf der Platine sind bereits Anschlüsse für PTT vorgesehen. Der Pluto-Plus wird (noch) nicht in Deutschland verkauft, wahrscheinlich um sich vor markenrechtlichen Klagen zu schützen. Wenn man bei Ali-Express nach „Pluto-Plus“ sucht, wird man schnell fündig. Falls man dann einen Erstbestellerrabatt bekommt, er­hält man das Teil sogar günstiger als den Adalm Pluto. Ich habe es gewagt und das Teil bestellt, nach gut 14 Tagen lag es bei mir auf dem Arbeitstisch, siehe Abb. 2. Natürlich ist Zoll zu zahlen, die Zollabwicklung erledigt aber der Verkäufer.

Damit sollte nun eine einfachere, praxistaugliche Station gebaut werden.

Der Pluto-Plus ist fast kompatibel mit dem Original, aber eben nur fast! Installiert man Treiber und die Software „SDR-Console“, möchte der Pluto-Plus ein Firmwareupdate machen. Falls man dann unwissend die Firmware für den Adalm-Pluto aufspielt, funktioniert die Netzwerkbuchse nicht mehr. Denn der Adalm Pluto hat keine Netzwerkbuchse, folglich auch keine Software dafür. Da lauern viele Fallstricke. Später mehr dazu.

Fehlt dann noch eine geeignete PA. Es gibt einen OM, der eine kleine Firma hat, die eine pas­sende PA vertreibt. Die kann auch mit der geringen Ausgangsleistung des Pluto-Plus auskommen und hat Filter, um die Signalqualität zu verbessern. Erste Informationen findet man bei [2]. Über die dort angegebene Mail-Adresse war schnell derr Kontakt hergestellt und die Baugruppe zügig geliefert, obwohl der OM wohl viel zu tun hat.

Stabile LNBs sind heute fertig verfügbar, ein Umbau lohnt sich nicht. Man spart Zeit und umgeht das Risiko, das Teil versehentlich in Elektroschrott umzubauen. Unter dem Namen „Bullseye“ gibt es einen LNB, der bereits einen ziemlich stabilen TCXO enthält. Zusätzlich liegt an einem zweiten Aus­gang das 25 MHz-Signal des TCXO zwecks Kontrolle mit einem Frequenzzähler. Das macht Sinn, denn über diesen Ausgang kann man auch die Oszillatorfrequenz in Stufen feinjustieren. Jeder Schritt bewirkt eine Veränderung der Empfangsfrequenz von ca. 200 Hz, damit kommt man an die Wunschfrequenz. Über den ersten Ausgang erhält man das empfangene Signal. über die Änderung der Versorgungsspannung von 13V zu 19V wird die Polarisationsrichtung umgeschaltet.

Abb. 3, Blockschaltbild

Dann braucht man noch ein bisschen Stromversorgung, die ein Industrienetzteil liefern kann. Wäh­rend die PA 28 V benötigt sind noch 19 V bzw. 13 V für den LNB und die Hilfselektrik nötig, so wie 5 V für den Pluto-Plus.

Wer es mag, baut noch eine kleine Steuerung mit Webinterface ein, zur Fernbedienung des Gerätes und um Betriebswerte abzulesen. Das sind das SWR und die Betriebsspannungen der wichtigen Bau­gruppen.

Die Schaltung

Mit diesem Ansatz erhält man eine Schaltung gemäß Abb. 3. Die PA benötigt wirklich nur vier An­schlüsse für die Versorgung, so wie die Vorlauf- und Rücklaufspannung des Richtkopplers aus der End­stufe. Der Pluto-Plus benötigt nur seine Versorgungsspannung und liefert ein PTT Signal. Er bekommt das Empfangssignal des LNB  und liefert der PA das Sendesignal.

Die Schaltung der Stromversorgung und des Controllers so wie das das Platinenlayout stehen im KI­cad 9-Format unter [3] zum Download bereit.

Die Versorgungspannung erzeugt ein 28 V Industrie-Schaltnetzteil, dass beim Prototyp etwas über­dimensioniert ist, es war eben vorhanden. Ausreichend sind hier etwa 70 W. Wichtig ist nur, dass hier ein Trimmer vorhanden ist, mit dem man die ursprünglichen 24 V auf 28 V anheben kann. Nach meiner Erfahrung ist das z.B. bei Netzteilen von Meanwell der Fall. Das Netzteil sitzt unter einem Montagebügel aus dem 3-D-Drucker. Darin sind große Öffnungen, um eine ausreichende Be­lüftung zu ermöglichen. Auf diesem Bügel sitzt die Netzteilplatine.

Abb. 4 Stromversorgung

Drei Fertigmodule vom Chinesen erzeugen die übrigen Spannungen über Schaltregler. Die Ausgangs­spannung sollte man einstellen, ehe die Controller-Platte angesteckt wird! Dabei hat sich der Pluto-Plus als hinreichend „dicht“ erwiesen, sodass ihn die Schaltregler nicht stören. Als Lebensversiche­rung für den Pluto-Plus erzeugt ein Überspannungsschutz mit Q11 einen Kurzschluss, wenn die Ver­sorgungsspannung 5,5V überschreitet. Man justiert mit U7 auf 5,5 V Ausgangsspannung und verstellt RV2, bis der Thyristor aktiv wird.

Selbstrückstellende Sicherungen verhindern Schäden bei Kurzschlüssen, D11 schützt beim Anschluss vor schusseligen Zeitgenossen. Das Schaltnetzteil und die PA können durch zwei Leistungsrelais ge­schaltet werden. Das minimiert die Stromaufnahme im Standby. Die PA hat einen beachtlichen Ru­hestrom, sie wird nach einigen Sekunden nach Loslassen der PTT Taste von der Stromversorgung genommen. Dann bleibt die PA kühl.

Q2 und Q9 schalten die Versorgungsspannung des LNB. Die Ansteuerung erfolgt von der Controller-Platte. Auch hier schützt eine Polyfuse bei Kurzschluss. Das Widerstandsnetzwerk sorgt für die An­passung der 75 Ohm des LNB an die 50 Ohm des Pluto-Plus. Der Pegelverlust ist zu verschmerzen. Ein kleines Netzteilmodul sorgt für die Standby- Betriebsspannung. Es versorgt die Controller-Platte. Alle Anschlüsse der Netzteilplatine sind steckbar, was kleinere Arbeiten bei der Inbetriebnahme schon sehr erleichtert hat.

Die Controller-Platine beheimatet ein ESP 32-Modul von JOYIT, es wird von einem kleinen Schalt­regler U1 mit 5 V versorgt. Die Relais erfordern diesen Umweg, denn die benötigen 12 V zum Betrieb. Deren Ansteuerung muss wohl nicht beschrieben werden, überQ3 wird der Lüfter per PWM gesteu­ert. Die Schaltimpulse werden herausgefiltert, da die Lüfter- Elektronik launisch auf das PWM rea­gierte. Der zweite LNB Anschluss, führt auf die F-Buchse J3. das Oszillatorsignal wird über C15 und C14 ausgekoppelt und von einem kleinen Verstärker Q1 soweit erhöht, damit es für einen unemp­findlichen Frequenzzähler an J4 reicht.

Vielleicht etwas seltsam wird die 15 V Gleichspannung über Q13 mittels Q6 von der zweiten seriellen Schnittstelle des ESP 32 geschaltet. Die Frequenz des Oszillatorsignals kann über das Absen­ken des Gleichspannungspegels an der zweiten Buchse im Rhythmus von bestimmten ASCII-Zeichen verändert werden. Dokumentiert ist das in [4]. Eindruck auf einen der Taster SW1 bis SW3 bestimmt, welches Zeichen gesendet wird und damit die Frequenz erhöht, erniedrigt, oder den Istwert dauer­haft speichert. Verwendet man für Q6 einen BC547, verbessert sich die Flankensteilheit der Programmierspannung deutlich. Die Steuerung ist auch über das Webinterface möglich. Schaltung und Platine findet man auch bei [3].

Der LNB ist an die Controller-Unit angeschlossen, das Empfangssignal wird über die Einspeiseweiche zum Pluto-Plus durchgereicht.

Abb. 5, Controller

U2 ist ein einfacher Vierkanal-16 Bit-AD- Wandler für die Messung der wichtigsten Betriebsspannun­gen und des SWR. Verwendet wurde hier ein Breakout, das vermeidet den Umgang mit dem winzi­gen IC. Ein eigener AD-Wandler ist sinnvoll, da die AD-Wandler im ESP32 eine üble Linearität haben und die GPIOs des ESP32 auch ziemlich knapp wurden. Die hohe Auflösung des Wandlers erlaubt ein lässiges Vorgehen mit den hier vorkommenden Spannungswerten, die Kalibrierung findet in der Software statt. Das ist immer noch genauer, als es erforderlich ist.

Das Netzwerkmodul U3 schafft einen LAN-Anschluss. Das Ausgangssignal des TX liegt frequenzmäßig dicht neben dem WLAN und Sendebetrieb bringt das WLAN leicht außer Tritt. Der W5500 wird über eine SPI-Schnittstelle angesteuert, das ist kein Hexenwerk. Wichtig: Der kleine W5500-Baustein braucht 3,3 V, nur die größere Version hat einen eigenen Spannungsregler! Das habe ich auch erst gemerkt, als es mit 5 V nicht ging,

Auch bei dieser Platine sind alle Anschlussleitungen gesteckt oder aber nur an einem Ende angelötet. Das erleichtert den Ausbau, beim Test des Prototyps war das häufiger nötig. Hier hätte man auch Stiftleisten einbauen können, aber man hätte viele sehr kleinen Kontakte Ader für Ader anpressen müssen. Vorkonfektioniert sind Kabel nur mit dem Stecker an einem Ende erhältlich.

Der Aufbau erfolgte konventionell mit nur wenigen SMD-Bauteilen. Viel Platinenplatz wäre auch nicht einzusparen gewesen. Durch die Verwendung der Module für Netzteil Spannungswandler und ESP 32 ist Raum unter den Modulen geblieben, der auch noch Bauteile aufnehmen konnte.

Tücken der Technik

Das PTT Signal des Pluto-Plus ist im Lieferzustand noch nicht herausgeführt. Es ist auf einer Reihe von drei Lötpunkten verfügbar. Hier kann man eine Stiftleiste einlöten und das Signal über eine kleine Klinkenbuchse im Gehäuse nach außen führen. Das ist auch für den Durchsschnittslöter zu bewältigen, aber Vorsicht: Der Kontaktabstand beträgt hier 2 mm!

Bei fast jeder Pluto-Plus- Firmware funktioniert leider der PTT-Ausgang nicht. F5OEO bietet aber über [5] eine eigene Firmware an, die das behebt. Bitte auch hier darauf achten, die richtige Version für den Pluto-Plus zu benutzen! Bei [6] findet man eine Anleitung, wie man die Firmware über eine SD-Karte aufspielt. Die Firmware zu ersetzen kann zu einer üblen Falle werden. Der Pluto+ lässt sich leicht bricken, wie viele Beschreibungen von Rettungsmaßnahmen zeigen.

Wenn es passiert ist, hilft [7] offiziell weiter. In schweren Fällen sollte man besser [8] kontaktieren. Mich hat das etliche Stunden gekostet, hier gibt es ein paar Tipps von mir zu diesem Thema. Nach dem Update stürzte der Pluto-Plus immer wieder ab. Wenn man ihn über beide USB-Buchsen mit Spannung versorgte, war das Problem behoben, eine böse Falle! Ursache ist wohl der Widerstand des Mikro-USB-Kabels. Bleibt das sehr kurz, reicht auch eins. Man kann das Gerät auch ohne PTT-Signal betreiben,  muss im Web-Frontend aber dann die PA-Spannung dauer­haft einschalten. Die PA wird dann automatisch über eine HF-Vox aktiviert, erwärmt sich aber auch im RX-Betrieb.

Abb. 6 Nebenwelle, Nutzsignal fehlt

Als eigenwillig zeigte sich auch das TX-Signal des Pluto-plus, es war plötzlich weg, nur eine Neben­welle mehr als 50 dB unter dem Signalpegel wurde ausgegeben. Bei der Konfiguration der SDR-Con­sole war unbemerkt ein Treiber für den Pluto in mehrere meiner Rechner eingedrungen. Der wurde im Gerä­temanager nicht angezeigt, er war ausgeblendet. Gerät werden eigentlich nur ausgeblendet, wenn sie nicht aktiv sind oder nicht mit dem PC verbunden sind. Software mit Tarnkappe ist immer ver­dächtig. Nach Löschen des Treibers war die Welt wieder in Ordnung, aber erst einige Stunden später!

Abb. 7 Pluto-TX-Ausgang bei geringer Aussteuerung

Die Nebenwelle bleibt auch bei korrekter Funktion. Gemessen wurde ein Output von -4dBm bei Voll­aussteuerung, das darf dann an die Antenne. Die PA hat zwar noch Filter, aber die helfen nicht, wenn es um Signale im Satellitenband selbst geht.

Die Software

Sie wurde mit der Arduino-IDE entwickelt und verwendet viele Module aus anderen meiner Projekte. Das Web-Frontend erlaubt es das Gerät ein- und auszuschalten und die Einstellungen einiger Be­triebsparameter wie die Lüfterkennlinie und die Grenzwerte für SWR und Betriebsspannung einzu­stellen. Weiter können die Messwerte und Hinweise bei Fehlfunktionen angezeigt werden. Das Er­scheinungsbild ist ein wenig rustikal, mit CSS könnte man da etwas aufpeppen, es ist hier auch noch Raum für Ergänzungen vorhanden. Die Software ist bei [3] mit den erforderlichen Libraries verfügbar. Dazu gibt es noch ein paar Hinweise.

Abb. 8 Steuersoftware, frühe Version

Abb. 9 Einstellung der Betriebsparameter, frühe Bauphase

Zum Betrieb des Setups wird „SDR-Console“ im Sommer 2025 in Version 3.4 verwendet. Auch dar­über gibt es bereits genug Informationen, z.B. mit kleinen Tonproblemen bei [9].

Abb. 9                                                                                                                                     Abb.10

Fazit.

Die Kontrolle. Der Empfänger liegt ca. 4 kHz zu hoch, ermittelt mit einem Messsender über die ZF von 739,75 MHz in Bandmitte. Der TX liegt um 14 kHz daneben. Beides ist recht stabil. Ohne Kalibrierung ist das schon or­dentlich, man kann Die Abweichungen in der SDR-Console noch korrigieren. Ebenso die Abweichungen des LNB. Durch den Aufbau in einem Industriegehäuse kann die Station nahe an der Antenne innerhalb der Garage angebracht werden. Es reichen knapp 2m Antennenkabel. Ein Netzwerkkabel und ein Switch sind dort wegen der Wallbox sowieso vorhanden, ebenso eine freie Steckdose. Die Station kann also von jedem PC also nicht nur aus dem Shack benutzt werden. Auch das Tablet im Wohnzimmer wäre möglich, aber der WAF setzt hier Grenzen.

Verbesserungswürdig ist die Gehäusegröße, es wurde doch recht eng, das könnte schöner aussehen. Die Speiseweiche für die LNB-Versorgung sollte doch in ein eigenes Weißblech-Gehäuse kommen. Durch den offenen Aufbau gelangt doch etwas „Dreck“ von der Netzteilplatte in den Empfänger. Insgesamt gesehen ist das Pro­jekt noch sehr überschaubar. Ein Pluto-Plus, eine PA „von der Stange“, ein fertiger LNB.  Dazu ein wenig Stromversorgung und wer möchte kann die Steuerlogik auf einen Controller legen. Friemelige Lötarbeiten fallen auch kaum an. Ärgerlich, weil unerwartet, waren nur die Eigenwilligkeiten des Pluto-Plus.

Diesen Artikel findet man mit einigen Ergänzungen auch  bei [10], letztere stehen auch hier.  

[1] https://www.youtube.com/watch?v=O7UfpTDnRiU

[2] http://www.jdeektronik.de

[3] https://www.grunewald.info/index.php/download

{4] https://github.com/g4eml/Bullseye-Calibrator/blob/main/Bullseye%20LO%20Re-Alignment%20Procedure.pdf

[5] https://github.com/F5OEO//plutosdr-fw/releases

[6] https://github.com/plutoplus/plutoplus

[7] https://m0aws.co.uk/?p=4043

[8] Box73, Amateurfunkservice„Der Funkamteuer“ 9/2025, Seite 718ff

[9] https://www.youtube.com/watch?v=YNLBIEwfaeE

[10 https://www.grunewald.info/index.php/amateurfunk]

Ein Programierer fü Steuergeräte  schiebt einen Kinderwagen durch den Park. Kommt ein älteres Ehepaar: „Junge oder Mädchen?“ Programmierer: „Richtig!“