DIY Ferneinspeiseweiche (Bias-T) für kleines Geld

Als kleine persönliche Herausforderung will ich die Empfangsleistung meines ADS-B-Receivers mit minimalen Kostenaufwand steigern. Ein Standard Sat/DVB-T Antennenverstärker für um die 5€ paßt da noch ins Konzept. Die benötigte Ferneinspeisung zur Energieversorgung war allerdings auf Anhieb nur für ~12€ aufwärts zu finden. Im Prinzip besteht eine einfache Sat Ferneinspeisung nur aus Gehäuse,  F-Buchsen, einem Kondensator, einer Induktivität und einem Netzteil.
Ein passendes Netzteil mit einer Spannung zwischen 12-18V und ca. 100mA gibt die Bastelkiste her. Ein HF dichtes Gehäuse mit F-Buchsen findet sich beim Elektronik-Discounter meines Vertrauens. Dort werden (momentan) Sat Antennenabzweiger für 0,10€ verkauft. Eine Ladung davon wartet nun auf weitere Projekte. Induktivitäten habe ich nicht wirklich auf Lager. Eine (hoffentlich) passende wurde mitbestellt und treibt die Kosten der neu zu beschaffenden Bauteile auf insgesamt 0,18€!

Ich kenne mich mit HF nicht wirklich aus, alle Experten und Radioamateure mögen mir bitte die laienhafte Darstellung nachsehen und bei offensichtlichen Fehlern freue ich mich über einen Kommentar.

Wofür braucht man eine Einspeiseweiche?

Die kleinen Sat Verstärker zum Einschleifen in die Koaxialleitung brauchen eine Stromversorgung, welche direkt über das Koaxialkabel erfolgt. In einer Sat Anlage stellt der Sat Receiver die benötigte Gleichspannung zur Verfügung oder ein eventuell vorhandener Multischalter. Der DVB-T USB Stick, der bei mir als ADS-B Receiver fungiert kann keine 12-18V Gleichspannung in das Antennenkabel einspeisen. Mit einem Hardware-Hack auf dem Stick wären 5V vom USB port möglich, aber ich vermute mein Standard Sat Verstärker funktioniert nicht optimal bei dieser Spannung. Die Einspeiseweiche (engl. Bias-T) wird zwischen DVB-T Stick und Verstärker in die Antennleitung eingebaut und versorgt den Verstärker mit der benötigten Gleichspannung.

Einspeiseweiche (bias-t)

Achtung: Falls die Antenne nicht mit offenen Enden konstruiert ist kann sie einen Kurzschluss für die eingespeiste Gleichspannung darstellen und mindestens eure Einspeiseweiche (bzw. das Netzteil) geben Rauchzeichen. Um dies zu verhindern platziert man einen DC-Blocker zwischen Verstärker und Antenne.

Die hier gezeigte Variante ist wirklich die Minimalausführung. Bessere Designs verwenden z.B. eine Diode als Verpolschutz und einen Kondensator zwischen DC Eingang und Induktivität nach Masse um Störungen vom (Schalt-)Netzteil zu filtern.

Bestimmung von C und L

In die Grundlagen zur Bestimmung von C und L bin ich nicht wirklich eingestiegen, sondern habe mich auf Bauvorschläge oder Tools zur Berechnung verlassen.
Hier kurz wie ich mit dem Tool von K6VHF die Werte für C und L bestimmt habe.
Prinzipiell soll C für das Antennensignal wie ein Kurzschluß wirken, also eine möglichst kleine Impedanz haben. Den Zielwert für die Impedanz bestimmt man über das Verhältnis (ratio) zur Ein- bzw. Ausgangsimpedanz (angenommen 75Ω). Bei einem angestrebten Verhältnis von 1:100 ergibt sich also eine Impedanz X_C = 0,75Ω. Diese (frequenzabhängige) Impedanz erreicht man für 1090MHz bei ca. 0,2nF also 200pF. Größere Werte verringern die Impedanz von C, was ja prinzipiell von Vorteil ist. Ich schätze mal, daß man mit 0,2-2nF nicht verkehrt liegt.
Die Impedanz von L soll möglichst groß sein, es ergibt sich beim Verhältnis 1:100 X_L = 7500Ω. Dies erreicht man mit einer Induktivität von ca. 1,1μH.

Letztendlich habe ich einen Keramikkondensator aus der Bastelkiste mit 150pF genommen und eine Induktivität von 27μH bestellt.

Teile

Antennenabzweiger	(Pollin 570266)	0,10€
Keramikkondensator 2,2nF	(Bastelkiste)	0,00€
Induktivität 27μH	(Pollin 250018)	0,08€
Steckernetzteil 12V 100mA	(Bastelkiste)	0,00€

Bau

Von dem Antennenabzweiger brauchen wir eigentlich nur das Gehäuse.

Die Rückseite wird durch einen eingepressten Blechdeckel verschlossen. Hier wird das Gehäuse geöffnet.

Damit das Gehäuse später wieder verschlossen werden kann, wird nur auf einer Seite der Falz eingeschnitten. Eine Puk-Säge oder eine Feile sollten auch funktionieren.

Nun kann man den Deckel raushebeln, möglichst ohne Gehäuse oder Deckel  zu verbiegen.
Hier das Original Innenleben. Alle vorhandenen Teile müssen ausgelötet werden.

 Hier der fertige "Innenausbau" für die Minimalausführung ohne Verpolschutz oder sonstiges.

Jetzt noch die Gebrauchsanweisung montieren...

Und den Deckel wieder einsetzen. Dank minimal-invasiver Entfernungsmethode bleibt nur ein schmaler Schlitz offen. Mangels besserer Ideen wurde der Schlitz erstmal per Alufolie verschlossen.

Test und Inbetriebnahme

Vor der Inbetriebnahme wird die Einspeiseweiche auf Kurzschlüsse zwischen Koax-Innenleitern und Gehäuse geprüft. Danach wird mit Netzteil (+ am Innenleiter der F-Buchse!) geprüft ob die Gleichspannung an der F-Buchse anliegt, an die später Verstärker und Antenne angeschlossen werden (und nur dort!). Da ich keinerlei HF Equipment habe, kann ich meine Bastelei nicht wirklich durchmessen. Vergleicht man jedoch die vom ADS-B decoder gelieferten Daten (z.B. Signalstärke und messages/s) mit und ohne Einspeiseweiche (noch ohne Verstärker), kann man zumindest grobe Fehler ausschließen. Zuerst wird also die Einspeiseweiche in die Antennenleitung eingebaut, ohne das Netzteil anzuschliessen um die Einfügedämpfung abzuschätzen. Signalstärke und messages/s sollten nicht dramatisch zurückgehen.

Die Inbetriebnahme des Sat/DVB-T Antennenverstärkers zusammen mit der gezeigten Einspeiseweiche wird demnächst beschrieben.