Již na konci roku 2016 jsem začal trochu připravovat nový transvertor na 76 GHz ,byť jich pár mám doma .
Přední strana transvertoru ještě rozpracovaná |
Napájení transvertoru je chráněno klasicky přes
pojistku. Dále je chráněno diodou proti přepólování a také proti vyššímu napětí, zde oboustranným transilem 15 V / 1,5
kW. Pro napájení násobiče 38 GHz je použito zapojení dle DL2AM. Jako základ je zdroj s LT1085 pro + 5 V ( při TX až + 6 V).
Při RX i TX je zdroj přepínán relátkem ovládaným napětí z relé mezifrekvenčního
zesilovače ( IF ). Regulace napětí je možná při RX i TX samostatnými trimry.
Maximální odběr cca 420 mA. Dále je zde zdroj + 8 V tvořený L 7808 a zdroj záporného napětí - 5
V s ICL 7660. Přepnutí RX i TX je indikováno jednotlivými LED diodami.
![]() |
Zdroj pro násobič dle DL2AM |
Jako základ vf části
transvertoru je PLL na kmitočtu 131.748263 MHz s výstupní úrovní 8 dBm., který jsem zhotovil
podle OE2JOM. / Bude popsán v některém
dalším článku.) .
Detail zhotoveného PLL ze strany součástek |
Opěrný kmitočet zde 10 MHz
může být přepinačem přepnut na
GPS nebo vestavěné profi OCXO TRIMBLE 10 MHz. Při natápění má spotřebu 700
mA. Po natopení je odběr 141 mA. Je zde ještě možná regulace kmitočtu pomocí
přivedeného napětí na adj bod. Při 1 V je změna 4 Hz.
Pro první zkoušky
transvertoru jsem postavil a používal místo PLL vytápěné OCXO DF9LN.
Pokusné OCXO DF9LN |
Použité GPS Disciplined Oscillator bylo
pořízeno na EBAY. Několik roků jsem prováděl různé pokusy s různými GPS a
různých zapojení s indikací získaných dat. Avšak se mi nepodařilo zabezpečit
všechny mé požadavky, které jsem zejména na indikaci měl. LCD displey GPS
ukazuje zejména :datum, čas, souřadnice
( šířku , délku ) v různých podobách,
info o SAT , nadmořskou výšku , a lokátor s uvedením na 14 míst.
Napájení je 6 V / 2,5 A neb přes zdroj z 230 V. Výstupy z GPS jsou : RS 232 ,
10 MHz a 1 PPS. Indikace provozu je ještě provedena LED diodami.
Po 1 minutě zapnutí GPS
se rozsvítí zelená LED objeví se 3 SAT. Po 3 minutách se rozsvítí bílá LED
ukáží se 4 SAT. Ve 4 minutě se objeví 5 SAT. V 5 minutě začíná rychle blikat
zelená LED a 10 MHz je funkčních. Na výstupu je cca 2,5 V . Všechny hodnoty na
displeji jsou funkční. Při této zkoušce byla anténa GPS pod střechou domu a
koaxiál byl dlouhý 6 m. Dá se předpokládat, že venku bude počet satelitů
početnější.
GPS z EBAY |
Dalším dílem
transvertoru je násobič ( LO ), který
je použít osvědčený od autora OK1FPC. PLL kmitočet 131.748263 se násobí 96 x na kmitočet 12647.833 MHz .Výstupní výkon na tomto
kmitočtu je 12 mW.
LO OK1FPC |
Detail LO OK1FPC |
Tento kmitočet
postupuje na známý násobič CMA 382400, který násobí 3 x na kmitočet 37943.5 MHz. Tento násobič může násobit 3x nebo 4x. Při násobení 3x
dává výkon cca 120 až 140 mW. Při násobení
čtyřmi je výkon menší cca 85 mW. Důležité je napájení násobiče. Popis je
na stránkách DL2AM neb na stránkách OK2IMH , kde jsou překlady. Zpravidla
zelený vodič je - 5 V, rudý vodič je + 8 V/ 150 mA, šedý vodič + 5 V při TX i 6
V/ max 420 mA, černý vodič kostra. Ale pozor u některých provedení se mohou
barvy lišit. Vstup násobiče SMA, výstup WR 28. Násobič je nutno dobře chladit.
Pozor na zkoušení mimo zařízení bez
chlazení ! Násobič je zpravidla připevněn k směšovači.
Násobič 38 GHz se směšovačem |
Zatímco u jiných zařízení jsem směšovače zpravidla vyráběl sám, tak kvůli nemoci jsem
letos nemohl stát svobodně u soustruhu a
frézy byl jsem tímto donucen si směšovač pořídit od DL2AM.
Směšovač a násobič |
Boční pohled na směšovač |
Detail směšovače |
Pohled na násobič se směšovačem a vlnovodné části. |
Celkový pohled na transvertor |
Na výstupu směšovače
je na kmitočtu 76 GHz výkon 1,15 mW.
Do směšovače je zaveden signál mezifrekvence, zde 145 MHz o hodnotě 20 mW.
Mezifrekvenční zesilovač ( IF ) je vyroben z
klasických součástek a je uzavřen do hliníkové vaničky. Je zde vyveden trimr
pro regulaci výkonu pro vysílání.
Mezifrekvenční zesilovač s regulací úrovně TX |
Další rozvod vf signálu
ze směšovače se vede dále přes mosazné příruby a vlnovody WR 12. První v cestě
za směšovačem je dvojitý filtr podle
OE9PMJ vyrobený a naladěný DL2AM. DL2AM tento typ popsal kompletně včetně jeho měření v CQ DL
6 - 2015. Průchozí útlum dle jeho
měření je cca 2,6 dB. Všechny články DL2AM publikované v časopisech jsou na
jeho stránkách. Z filtru přichází signál na otočný zesilovač U band LOW NOISE typ MKU 761 C výrobce Kuhne electronic. Parametry tohoto zesilovače dle měřícího protokolu jsou:
OUTPUT 15 mW, NOISE 5,9 dB při 18 st.C, GAIN 21,6 dB.
MKU LNA 761C |
Pohled na otočný vlnovodný zesilovač |
Zesilovač je přepínán
pomocí krokového motoru.
Podrobný popis je zveřejněn zde:
Ze zesilovače je veden
výstup vlnovodem WR 12 na zadní stěnu transvertoru na výstupní přírubu. Zde je
připevněna parabola průměr 25 cm s ozařovačem.
Zadní stěna transvertoru |
Oživování transvertoru 76 GHz IV. generace
Všechny komponenty byly přezkoušeny než se vestavěly do
zařízení. Nejdříve se mechanicky nastavilo přepínání LNA krokovým motorem.
Podařilo se. Předpokládal jsem , že s dalším nebudou žádné problémy. Opak
byl pravdou.
Rozpracovaný transvertor |
Další kontrola byla provedena v systému PLL + LO. Měření
probíhalo výstupem na měřič kmitočtu. Tedy kontrola funkce PLL s možností použití vytápěného OCXO
TRIMBLE 10 MHz,druhá varianta řízení 10 MHz z GPS. Anténa byla umístěna na
půdě. Na GPS bylo zobrazeno 5 satelitů. Správný kmitočet na 12 GHz má být: 12647.833333 MHz . Kmitočet měl chyby jen několik Hz. OCXO TRIMBLE bylo napětím
dotaženo na kmitočet, jaký ukazovalo PLL s GPS.
Pak jsem provedl další funkčnost zařízení. Instaloval jsem na
půdě maják na 76 GHz. Natopil jsem transvertor. Na FT857 jsem slyšel šum cca S8 a signál cca po 10 kHz v šíři
cca 2 MHz. Signál nebyl čistý. S
podezřením na PLL či OCXO 10 MHz jsem jej odpojil a zapojil do LO OCXO DF9LN
cca 0 dBm.
Místo PLL zapojen na zkoušku OCXO DF9LN |
Problémy se nezměnily ani četnost signálů. Snížil jsem buzení z LO
přes útlumový člen 5 dB. Opět se nic nezměnilo.
Ještě jsem zkusil
odpojit napájení LNA,
s cílem zdali nějak nekmitá. Dal jsem blíže maják, abych ho dobře slyšel. Při
vyp zesilovači byl šum v klidu S 1- 3.
Zázněje byly na m.j. 173,164,157,139,131,107 atd. Hlavní
kmitočet asi na 148 S9 + 10 dB.
Po zapnutí LNA byly zázněje tak jako při vypnutí, ale v
širším rozsahu 144.050 - 145.520 MHz síla S9 + 60 dB.
Provedl jsem kontrolu napájení násobiče. Záporné napětí bylo jen -3 V. Po
nastavení - 5 V se signál lehce zlepšil, klidový šum se snížil o cca 2 dB. Při šáhnutí na IO 7660 signál se měnil a kvičel. Provedl jsem zablokování vstupu 78L08 keramickým kondensátorem 10 uF a
vstup 7660 SMD keramickým kondesátorem
1 nF. Klidový šum již nehnul s Smetrem.
Signál byl strašně špatný. Vzal jsem
kondensátor 22 nF a zkoušel jsem různě blokovat body na napájecí desce
násobiče. Při zablokování bodu ADJUST LT 1085CT tímto zkušebním kondensátorem
byl signál čistý. Definitivně jsem provedl blokování SMD keramickým
kondensátorem 100 nF.
Signál tedy byl
čistý, ale stále se opakoval po cca 7 -10 kHz.
Síla se měnila jako přes filtr. Na cca 2 kmitočtech bylo
maximum a nalevo i napravo se síla snižovala.
Abych vyloučil vestavěný zdroj pro napájení násobiče 38 GHz,
nahradil jsem jej externím zdrojem. Jeho chlazení zajišťoval malý francouzák.
Externí zdroj pro násobič chlazen francouzákem |
Po zapnutí se mi zvedl klidový šum na S7, ale signály se po cca 7 - 10 kHz
stále opakují.
Nastává beznaděj !
Zapínám druhý funkční
transvertor 76 GHz, kde je LO 9,5 GHz s
parabolou 25 cm.
Proud při startu je 1,87 A, což mě šokuje.Vzápětí již teče
přes transvertor 0,83 A. Dlouho nabíhalo topení. Šum transvertoru je neznatelný
S metr se nehne. Signál je S9 + 50 dB nádherný velmi silný. Cca 10 kHz nahoru i
dolu je velmi slabý signál sotva člověkem slyšitelný. Na FT 857 se pere vlastně
104 dB a pozor jen jeden !
Pro porovnání měním
mezifrekvenci za FT857 na FT290R:
Signál zachycen na 231 kHz S9 + ++ Smetr za rohem. Je vidět
,že FT290R je citlivější než FT857.
Konzultace s OK1FPC :
Aleš doporučil zkontrolovat analyzérem vlastní LO 12,5 GHz a
osciloskopem zkontrolovat napětí
+6 V a - 6 V.
Měření LO + OCXO:
Nejdříve jsem provedl měření kmitočtu LO , který byl
12647,834855 MHz. Ještě jsem zkusil na zdrojové desce pro násobič 38 GHz
provádět blokování různých bodů kondensátorem 100 nF. Náhle jsem zjistil, že
transvertor přestal poslouchat signály na 76 GHz. Zkouším odpojit kabel k MF
zesilovači. Ten fungoval. Vypnul jsem zařízení a odšrouboval násobič od
směšovače. Zapnul jsem napájení. Kontrolním ťapacím budíčkem do 50 GHz jsem po
provedené kontrole konstatoval poškození násobiče. Je to škoda tento dával na
38 GHz 116 mW. Při pokusech zřejmě došlo ke zkratu -5 V na kostru.
Vyjmul jsem LO 12,5
GHz ze zařízení , připojil na napájení 12 V a provedl jeho kontrolu. Při napětí
12,89 V byl proud naprázno bez buzení 0,142 A. Změřená napětí : + 7,92 V, - 6V,
+ 6,04V. Provedl jsem měření tantalových kondensátorů 10 uF . Tři kondensátory
šly měřit i zapojené. Měřil jsem kapacitu a ESR. Kondensátor 10 uF na +6 V jsem
musel pro měření vyletovat . Všechny kondensátory byly dobré. Prohlédl jsem
signál LO analyzérem. Signál byl čistý bez nějakých rušivých impulsů. Ani po
připojení OCXO se nežádoucí signály neobjevily. Nyní při napětí 12,89 V byl
proud 0,244 mA. Jednotlivá měřená napětí LO byla : -6 V, + 6,03 V, +7,9 V.
Kmitočet byl při měření LO oscilátoru
12647,834016 MHz . Kmitočet pokusného
OCXO dlouhodobě lehce plaval.
Dále jsem provedl výměnu ICL 7660 za ICL 7660A ve zdroji
napájení pro násobič 38 GHz, neb zde je klidový proud jen 80mA. Zablokoval jsem
ještě výstup zdroje +8V kondensátorem
SMD 100 nF. Výstup -5 V jsem na výstupu za trimrem zablokoval tantalovým
kondesátorem SMD 10uF/25V.
Přírubová deska k otočnému zesilovači |
Přírubová deska strana s filtrem |
Pokusné sestavení přírub |
Strana s filtrem |
Přírubová deska s vyfrézovanými tlumivkami |
Dostal jsem náhradní násobič CMA 382400UP, který byl vybírán.
Při 6V pro 76 GHZ na 38 GHz dává 140 mW. ( Pro 122 GHz na 40 GHz
dává 77 mW). Tento jsem instaloval. LO i provizorní OCXO bylo venku z bedny.
Signál byl přiveden kabelem do násobiče. Na násobiči bylo při příjmu jen napětí
+ 2,3V a šum byl plně potlačen. Přesné nastavení poměru signál/šum bude
proveden při kontrole na větší vzdálenost. Zázněje jsou již nyní při
vzdálenosti majáku 4 m jen dva od
užitného signálu.
V místnosti je v
době měření 31 st. C. Na ICL 7660A je nyní teplota + 43 st. C. Na stabilisátoru LT 1085CT je
teplota při RX nastavení + 2,3 V teplota + 52 st. C. Proud transvertoru je nyní
při napětí 12,89 V 774 mA.
Nyní je transvertor
plně zapojen:
(PLL i OCXO 10 MHz) Napájecí napětí 12,89 V,proud 0,830 mA.
Závěs i OCXO se natápí. PLL na 40 st. C,OCXO na 60 st. C. V místnosti je 30 st.
C. Po natopení byl proud 0,225 A. Zapnuty ostatní systémy . (Zdroj 38
GHz,LNA,LO, systém krokového motorku a MF 145 MHz ). Celkový proud při U: 12,89 V je 0,948 mA.
V signálu z majáku se objevuje pár bočních záznějů vzhledem k
síle , S-metr ukazuje 59 + 60 dB. Ručička se opírá o zarážku. Transvertor je
bez antény jen na vlnovod a maják je na půdě. Minimální napětí při příjmu na
násobič 38 GHz jde nastavit na 2,24 V, kdy S-metr neukazuje signál šumu.
Abych při vysílání dosáhl vyšší výkon, tak jsem ještě upravil
napájecí zdroj pro násobič 38 GHz. V LT 1085 CT v adjust jsem vyměnil odpor R
330 ohm za R 360 ohm a tím jsem při TX zvýšil U na max 5,74 V. Po této úpravě
se trochu změnilo i napětí při příjmu. Nyní je minimální napětí + 2.06V S-metr na nule. Při 2,2 V je slyšet poprvé
zvýšení šumu. Při U + 2,50V se začíná malinko hýbat S-metr. Při + 3,07 V je šum
S3. Při + 3,19 V je šum S5 . Při U +
3,67 V je šum S7.
Vzhledem k počasí jsem jen neprovedl venkovní zkoušku
poslechu majáku na velkou vzdálenost a porovnání se staršími transvertory.
Vyrobená měřící přechodka WR12/SMA naladěná |
Harmonický směšovač při měření 76 GHz , analyzér nastaven na MF 642 MHz |
Co jsem nestihl
zlepšit ?
1) Vylepšit indikaci fyzického přepnutí otočného zesilovače
pomocí magnetu a jazýčkového kontaktu, jak jsem to měl na 47 GHz..
2) Vyvést na přední panel potenciometr pro jemnou regulaci
napětí násobiče při příjmu pro možnou
okamžitou regulaci poměru signál/šum .
3) Uvažovat o změně mezifrekvenčního kmitočtu 70 nebo 23 cm.