Abstract: Banda de 3 cm asignată radioamatorilor este conform IARU între 10000 și 10500 MHz. O adevărată "lăfăială" electromagnetică într-o bandă de nici mai mult nici mai puțin 500MHz ce înghite toate celelalte benzi ce o preced. În fond, microundele oferă benzi foarte largi, dar sunt cam exclusiviste ca și cluburile englezești necesitând aparatură, experiență și mai ales bani.
Realizarea unui transverter în banda de 3 cm nu este la îndemâna oricui. Aici este nevoie de experiență aparate de măsură și componente/materiale de foarte bună calitate. Cheia in-succesului la aceste frecvențe este legată de lipsa materialelor și de ingerința ce face trimitere la calitatea deosebită a plăcii PCB și a tehnologiilor de realizăre a cablajului. În acest domeniu de frecvență majoritatea circuitelor sunt realizate în tehnologie microstrip ceea ce presupune ca, multe din filtre, linii și adaptoare de impedanță să fie realizate direct pe cablaj. Pentru ca liniile să aibă impedanța caracteristică de 50 de Ohmi trebuie ca PCB-ul să aibă un epsilonr ce să nu se modifice cu frecvența. Aceste condiții de lucru se obțin folosind PCB-uri speciale cum ar fi cele pe bază de oxizi de alumină. Ideea este că sunt PCB-uri dedicate microundelor și presupun aurire/ argintare sau tratare în baie de cositor pentru depuneri de pelicule conductoare pe trasee după etching.
Personal folosesc un astfel de transverter Made in Germany realizat de Kuhne Electronics și reglat de către DB6NT (Michael Kuhne), cunoscut și recunoscut în domeniu microundelor. Receiverul are un factor de zgomot de numai 1,2 dB și un câștig de 22 dB. Emițătorul oferă 290 mW și are un LO intern termostatat cu o stabilitate de +/- 2ppm si posibilitate de pilotare pe baza unei referințe externe de 10 MHz. Eu folosind referința de la frecvențmetru.
Aceste montaje folosesc filtre eliptice, cavități rezonante și filtre interdigitale. Tranzistoarele de microunde cele mai bune aici, sunt HEMT cele cu efect de câmp cu canal N și cu mobilitate foarte mare a electronilor (aici NE32584). Aceste tranzistoare au o foarte mare sensibilitate pe grilă și nu se recomandă atingerea ei fără mănușă împământată. Polarizarea acestora este activă necesitând alte tranzistoare ce stabilizează componenta în regim dinamic pentru că amplificarea și factorul de zgomot depind de coeficienții de reflexie de la intrare și ieșire și de punctul static plus temperatură. O amplificare mai mare conduce la un zgomot mai mare și una mai modestă la un factor de zgomot mic, dar niciodată sub cel minim specific tranzistorului. Ca o regulă de bază, în microunde, toate amplificatoarele cu tranzistoare au emitorul sau sursa legate direct la masă pentru minimizarea zgomotului. Aceste etaje presupun în general trei etaje de amplificare proiectate pe baza a trei criterii diferite. Primul etaj este întotdeauna unul de zgomot foarte redus (NF1) și amplificare mică (G1). Al doilea este proiectat pentru sgomot mic și amplificare medie (criteriul de compromis) apoi ultimul este proiectat cu amplificare maximă.
Mixerul este echilibrat și realizat cu două (până la patru) diode, separarea dintre LO și RF făcându-se cu cuploare hibride în cuadratură, în inel sau cu divizoare Wilkinson. Filtrele trece bandă sunt rezonante pe bază de cavități metalice acordate cu șurub sau cavități dielectrice. Oscilatorul local este pe bază de multiplicare aici (x3 103.5MHz), (x2 621MHz), (x2 1242 MHz), (x2 2484MHz) cu filtre eliptice și (x4 9936MHz) cu filtru interdigital (încadrat cu roșu).
Amplificatorul de FI aici lipsește el fiind înlocuit de etajul RF al transceiverului ce se acordă pe 432MHz adică chiar pe frecvența intermediară (432=10368-9936)MHz.
De ce s-a mai prezentat aici toată povestea asta despre partea de recepție în 10 GHz? Nu e pentru oricine!
Nu e pentru oricine, dar poate fi la îndemâna oricui fără prea mare greutate dacă se exploatează noțiunile prezentate mai sus pentru adaptarea unor module existente pe piața de consum la/în benzile de radioamator. Vă voi propune aici construirea și conceperea unui receptor/sistem recepție în 10 GHz destul de bun la un preț imbatabil de numai 20$. Fără a avea nevoie de cunoștințe în domeniul microundelor, eventual cu ajutorul unui prieten ham care să vă facă o chemare în banda de 3cm pentru a vă putea verifica recepția. Garantez reușita experimentului descris în cele ce urmează.
Cum găsesc fără probleme un trasverter asemănător/compatibil cu ceea ce s-a prezentat mai sus?
Transverterul de mai sus poate fi înlocuit cu un LNB Universal ce lucrază în mod normal între 10,7-12,5 și convertește banda TV satelitară Ku undeva între 950-2150MHz unde lucrează receptorul de satelit. Mai multe se pot afla de la adresa http://ea4eoz.blogspot.ro/2012/09/lnb-and-its-ham-radio-usage.html
Experimentele realizate de EA4EOZ cu LNB-uri sunt bine cunoscute.
Schema bloc a LNB-ului (Low Noise Broadband down converter) este prezentată mai jos.
Nici măcar nu trebuie demontat! Se compune din antena horn ce are două amplificatoare HEMT cu trei etaje asemănătoare cu cele prezentate mai sus. În modul implicit este activată recepția cu polaritate orizontală (pentru o alimentare pe F de 12V), dar comută pe polarizare vertivala la o alimentare de 18V. Aici nu se va folosi decât polarizarea implicită H. Dacă desfaceți capacul de plastic NU atingeți antenele lamda/4 din interior. Riscați să ardeți tranzistoarele HEMT de la intrare. Pentru a comuta pe LO2 este necesar un semnal sinusoidal (un ton) de 22KHz cu amplitudinea de 1V. Acest oscilator LO2 nu este necesar deci treceți-l la capitolul nefolosit (și uitați de el).
Se folosește numai LO1 ce este implicit activat la alimentarea cu 12V mufa F(conector). Frecvența lui este un pic prea mică de numai 9,75 în loc de 9,936 GHz cum ar fi mai sus la LO - MKU 10 G3 432. Astfel un semnal de intrare de 10,368 GHz va fi translatat la 0,618=10,368-9,75GHz. Semnalul de FI va fi pe frecvența de 618 MHz, adică un pic prea sus pentru 432MHz, acolo unde putem noi recepționa ușor.
O altă problemă este legată de stabilitatea precară a LO1 ce este un oscilator fără cuarț și fără multiplicare, direct pe 9,75GHz și stabilizat de o cavitate ceramică/dielectrică f. Ieftină (ca o pastilă lipită direct pe cablaj). În mod normal ar fi posibilă creșterea frecvenței prin polizarea pastilei, dar nu recomand pentru a rămâne în contextul microundelor pentru toți.
Nu în ultimul rând filtrele trece bandă sunt eficiente, teoretic, doar între 10,7-12,5 GHz, iar practic, merg și mai jos. Amplificarea scade cu numai 10 dB pe întreg lanțul de recepție adică la 10,3 GHz/618MHz față de 10700/950MHz cât ar fi avut la capătul inferior al benzii unde amplificarea este maximă. Cu alte cuvinte nu vom fi chiar outsideri la frecvența de 10,3 GHz unde LNB-ul ne va lua încă serios în seamă.
Cum se pot rezolva problemele enumerate?
Stabilizarea LO1 nu o recomand la acest nivel deci pas LO1 (nu umblați la pastila/cavitatea dielectrică). Problema legată de ieșirea din banda nu este gravă pentru că aici pe lângă amplificatoarele de RF avem un amplificator de FI foarte performant și de o bandă foarte foarte largă. Amplificarea este foarte bună la 900MHz și bună la 620MHz. De fapt, problema e că semnalul va fi mult prea puternic și va îneca la propriu transceiverul. Aceste LNB-uri au amplificări foarte mari și sunt foarte sensibile, zgomot foarte mic 0,2-0,3 dB și nu sunt prea selective (broadband). Această observație se poate transforma/folosi într-un/ca avantaj. Această problemă poate fi rezolvată cu un mic montaj prezentat mai jos (singurul pe care va trebui să-l faceti voi). Vă va lua maxim o oră, dar numai dacă aveți două maini stângi!
Acest etaj separă componenta continuă necesară alimentării de calea de semnal(to receiver). Atenuatorul va evita supraîncărcarea transceiverului.
Credeți-mă pe cuvânt, semnalul la intrare este foarte puternic (0dBm!!! 1mW). În locul atenuatorului se poate folosi un cablu coaxial mai lung de circa 10-15m RG558U sau chiar mai bine un cablu TV pe 75 Ohmi dacă este cazul portării la distanță. Pe acesta va coborî semnalul de FI de 618MHz (rez. De ieșire se calc. Fnc. De LNB).
Să zicem că am semnalul de FI pe 618MHz ... Ce fac cu el? Nu am receiver pe această frecvență. Unde mai pui că e și instabil...o ...fâță de semnal
Problema poate fi rezolvată dacă citești articolul meu de la adresa
http://www.radioamator.ro/articole/view.php?id=1008
În acest articol se vorbește despre construirea unui receptor panoramic cu o bandă vizualizabilă de 2MHz. În articol se propune folosirea unui RTL2832U SDR Dongle ce costă numai 15$, ca panadapter. Acest SDR are un tuner ce acceptă semnale de intrare cu frecvența între 40-1800MHz, suficient pentru a prelucra semnalul de 618MHz oferit de LNB. Mai are și intrarea pe 75 Ohmi deci se simpatizează/pupă chiar cu LNB-ul la mufa F.
Cred că v-ați prins deja, nici măcar nu mai este nevoie de un transceiver. Recepția se va face prin RTL2832U/USB și calculator cu programul SDR Sharp. Schița de mai sus arată clar cum poate fi utilizată tehnologia SDR pentru a oferi accesul la banda de 10 GHz fiind practic la îndemâna oricui. Instabilitatea oscilatorului LO1 din LNB poate fi ușor compensată din SDR Sharp urmărind cu mouse-ul spectrul semnalului vizualizat pe panadapter. Compensarea se poate face și din soft, dar asta este o altă abordare ... poate altădată (să rămânem deocamdată în zona pentru toți!).
Mai rămâne problema prietenului care să transmită CQ CQ în banda de 3 cm ... că de, prietenul la nevoie se cunoaște.
Dacă nu aveți un prieten adevărat...nu riscați nici un fel de refuz și puteți testa direct la cablul de coborâre scos dintr-un receiver TV-satelit; veți vedea pe panadapter multe semnale puternice și de bandă largă de la 900MHz în sus.
Cu emisia e ... o altă poveste. Pofta vine mâncând sau în cazul nostru auzind mai întâi ceva prin căști.
În speranța că materialul meu vi s-a părut interesant și că numărul participanților în banda de 3 cm va crește simțitor vă salut ca de obicei cu 73, să ne auzim cu bine ori mai bine să ne vedem sănătoși la Cluj undeva între 500 și 750 nm.
Mai multe materiale multimedia cu măsurători, montaje legate de acest experiment sunt accesibile la adresa
http://qsl.net/yo5ouc
- Nicu Crisan YO5OUC
-
