projekte:3cmtrv:start
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projekte:3cmtrv:start [2016/09/06 19:44] – [LO] thasti | projekte:3cmtrv:start [2017/09/07 20:35] – [1W-PA] thasti | ||
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====== 10GHz-Transverter ====== | ====== 10GHz-Transverter ====== | ||
Auf Grundlage der Transverterbaugruppe von VK3XDK entsteht ein portabel-fähiger Transverter, | Auf Grundlage der Transverterbaugruppe von VK3XDK entsteht ein portabel-fähiger Transverter, | ||
- | Als Steuersender kommt der FT-817 zum Einsatz, den Ausgang bildet eine Hornantenne, | + | Als Steuersender kommt der FT-817 zum Einsatz, den Ausgang bildet eine Hornantenne, |
Folgende Baugruppen werden benötigt: | Folgende Baugruppen werden benötigt: | ||
* Transverter (Mischer, Verstärkung, | * Transverter (Mischer, Verstärkung, | ||
- | * Sequencer (Spannungen und Relais steuern) | ||
* 1656 MHz PLL-LO mit 10MHz-Referenzeingang | * 1656 MHz PLL-LO mit 10MHz-Referenzeingang | ||
- | * LO-Multiplier auf 9936 MHz | + | * LO-Multiplier |
- | * GPSDO als Referenz-Oszillator | + | |
* Endstufenmodul für ~1W Ausgangsleistung | * Endstufenmodul für ~1W Ausgangsleistung | ||
* HF-Umschaltung (Koax-Relais) | * HF-Umschaltung (Koax-Relais) | ||
- | * ZF-Umschaltung (mit TX-Pad und RX-ZF-Verstärker) | + | * ZF-Umschaltung (mit TX-Schluckwiderstand |
+ | * Sequencer (Spannungen und Relais steuern) | ||
Zuerst wird ein Transverter aufgebaut, an dem das Design erprobt werden kann. Dessen Fortschritt ist in der folgenden Tabelle zusammengefasst. | Zuerst wird ein Transverter aufgebaut, an dem das Design erprobt werden kann. Dessen Fortschritt ist in der folgenden Tabelle zusammengefasst. | ||
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^ Baugruppe ^ Zustand ^ Bemerkung ^ | ^ Baugruppe ^ Zustand ^ Bemerkung ^ | ||
| Transverter-PCB | Fertig | Dokumentation s.u. | | | Transverter-PCB | Fertig | Dokumentation s.u. | | ||
- | | 10MHz-GPSDO mit 1656 MHz-LO | Fertig | Dokumentation | + | | 10MHz-Referenz |
| LO-Vervielfacher | Fertig | Dokumentation s.u. | | | LO-Vervielfacher | Fertig | Dokumentation s.u. | | ||
| 1W-PA | Fertig | Prototyp aufgebaut | | | 1W-PA | Fertig | Prototyp aufgebaut | | ||
- | | Sequencer | Fertig | Dokumentation s.u. | | + | | Sequencer | Fertig, Version 2 | Dokumentation s.u. | |
| ZF-Umschaltung | Fertig | Dokumentation s.u. | | | ZF-Umschaltung | Fertig | Dokumentation s.u. | | ||
| Mechanik | in Umsetzung | Baugruppen auf Grundplatte montiert und verdrahtet, s.u. | | | Mechanik | in Umsetzung | Baugruppen auf Grundplatte montiert und verdrahtet, s.u. | | ||
Ein Pegelplan zur Planung und zur Berechnung der Gesamtrauschzahl wurde erstellt: {{: | Ein Pegelplan zur Planung und zur Berechnung der Gesamtrauschzahl wurde erstellt: {{: | ||
+ | |||
+ | Außerdem wurde ein Powerbudget erstellt, was während der Entwicklung weiter vervollständigt wurde: {{ : | ||
===== Mechanische Ausführung ===== | ===== Mechanische Ausführung ===== | ||
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{{: | {{: | ||
+ | |||
===== Transverterbaugruppe ===== | ===== Transverterbaugruppe ===== | ||
- | Das Kernstück des Transverters bilden die [[http:// | + | Das Kernstück des Transverters bilden die [[https:// |
Die drei Transverterleiterplatten wurden modifiziert, | Die drei Transverterleiterplatten wurden modifiziert, | ||
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* LO-Unterdrückung min. 30 dB | * LO-Unterdrückung min. 30 dB | ||
* Spiegelfrequenzunterdrückung war nicht messbar, da RX-Input mangels 10 GHz-Generator aus dem TX-Output gespeist wurde | * Spiegelfrequenzunterdrückung war nicht messbar, da RX-Input mangels 10 GHz-Generator aus dem TX-Output gespeist wurde | ||
- | ===== LO-Vervielfacher ===== | ||
- | Auch der Vervielfacher stammt [[http:// | ||
- | Der Vervielfacher wurde nach Aufbaubeschreibung aufgebaut und liefert die angegebene Ausgangsleistung (8-10 dBm) bei 0-3 dBm Ansteuerleistung. Die Anpassung am LO-Ausgang ist kritisch für das Erreichen der vollen Ausgangsleistung. Das Vervielfacher-Passband ist sehr genau getroffen. Eine LO-Frequenz von 1242 MHz statt 1656 MHz liefert bei der gleichen Ansteuerleistung etwa 10 dB weniger Leistung auf 9936 MHz. | ||
- | ===== LO ===== | + | ===== LO auf 1656 MHz ===== |
- | An eine 10 MHz-Referenz wird ein 1656 MHz-Oszillator (Pout = 0-3 dBm) mittels PLL angebunden. Die 10 MHz-Referenz dafür ist ein OCXO Trimble 65256, der eine mehr als ausreichend stabile | + | An eine 10 MHz-Referenz wird ein 1656 MHz-Oszillator (Pout = 3 dBm) mittels PLL angebunden. Die 10 MHz-Referenz dafür ist ein doppelt geheizter |
- | Zu Anfang stand die Hypothese im Raum, dass die notwendige Frequenzgenauigkeit nur durch eine GPS-Anbindung erreicht werden kann. Die zu diesem Zweck entwickelte GPS-Referenz wird [[projekte: | + | Zur Entwicklung: |
+ | Im praktischen Einsatz stellte sich jedoch heraus, dass die GPS-Stabilisierung | ||
- | Weitere Erfahrungen zeigten, dass der VCO auf 1656 MHz eine gute Anpassung | + | Zum anderen müsste hoher Aufwand (thermische Isolierung, Kapselung...) getrieben werden, um die Kurzzeitstabilität des Systems nicht vom " |
+ | |||
+ | Ein weiterer kritischer Faktor ist die Anpassung | ||
Die entstandene Hardware: | Die entstandene Hardware: | ||
- | * Schaltplan {{ : | + | |
- | * Layout {{ : | + | |
+ | * Layout V2 - {{ : | ||
+ | * Software V2 - {{ : | ||
+ | * Changelog zu V2: | ||
+ | * Spannungsversorgungskonzept (ADP151 aus 5V, 7808 neu, Abblockung aller Rails) | ||
+ | * GPS entfernt und durch Referenzspannungsquelle und Poti ersetzt | ||
+ | * **Version 1** | ||
+ | * Schaltplan - {{ : | ||
+ | * Layout | ||
* Phasenrauschen des 1656 MHz-Signals: | * Phasenrauschen des 1656 MHz-Signals: | ||
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+ | |||
+ | ===== LO-Vervielfacher ===== | ||
+ | Auch der Vervielfacher stammt [[https:// | ||
+ | Der Vervielfacher wurde nach Aufbaubeschreibung aufgebaut und liefert die angegebene Ausgangsleistung (8-10 dBm) bei 0-3 dBm Ansteuerleistung. Die Anpassung am LO-Ausgang ist kritisch für das Erreichen der vollen Ausgangsleistung. Das Vervielfacher-Passband ist sehr genau getroffen. Eine LO-Frequenz von 1242 MHz statt 1656 MHz liefert bei der gleichen Ansteuerleistung etwa 10 dB weniger Leistung auf 9936 MHz. | ||
===== RX/ | ===== RX/ | ||
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===== ZF-Baugruppe ===== | ===== ZF-Baugruppe ===== | ||
- | Auf der ZF-Baugruppe wird die RX-TX-Umschaltung mittels PIN-Dioden realisiert. Die geschalteten 8 V, die auch am Transverter gebraucht werden, werden hierfür genutzt. Im TX-Zweig realisiert ein Dämpfungsglied einstellbar 20..30 dB Abschwächung. Um weitere Verluste (Kabel zum TRX) auszugleichen gibt es im RX-Zweig einen ZF-Verstärker mit etwa 20 dB Verstärkung. Bei diesem Wert verschlechtert auch eine schlechte Rauschzahl des Empfängers (FT-817, >5dB) die Gesamtrauschzahl nicht signifikant. | + | Auf der ZF-Baugruppe wird die RX-TX-Umschaltung mittels PIN-Dioden realisiert. Die geschalteten 8 V, die auch am Transverter gebraucht werden, werden hierfür genutzt. Im TX-Zweig realisiert ein Dämpfungsglied einstellbar 20..30 dB Abschwächung. Um weitere Verluste (Kabel zum TRX) auszugleichen gibt es im RX-Zweig einen ZF-Verstärker mit etwa 20 dB Verstärkung. Bei diesem Wert verschlechtert auch eine schlechte Rauschzahl des Empfängers (FT-817, >5dB) die Gesamtrauschzahl nicht mehr signifikant. |
CAD-Files: | CAD-Files: | ||
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===== Sequencer ===== | ===== Sequencer ===== | ||
- | Ein Brainstorming zum Sequencer | + | Zur RX/ |
- | * Schaltplan - {{: | + | |
- | * Layout - {{: | + | |
- | * Errata | + | |
- | * Ungeroutete Leiterbahn am 3V3-Regler | + | * Layout - {{: |
- | * Footprint für Klemmleiste | + | * Software - {{ : |
- | * 7808 besser geeignet als LM317, da Kühlfahne mit an Masse kann, Verlustleistung | + | |
- | * Schutzdioden an den Relaiskontakten | + | |
- | * Software: {{ : | + | * Footprint für Klemmleiste |
+ | * 7808 statt LM317, da Kühlfahne mit an Masse kann, Verlustleistung | ||
+ | * Schutzdioden an den Relaiskontakten vorgesehen | ||
+ | * BTS4140 durch P-FET ersetzt | ||
+ | * **Version 1** | ||
+ | * Schaltplan - {{:projekte: | ||
+ | * Layout - {{: | ||
+ | * Software - {{ : | ||
<hidden Software-Ablaufbeschreibung> | <hidden Software-Ablaufbeschreibung> | ||
Zeile 117: | Zeile 139: | ||
Auf Grundlage eines breitbandigen PA-Modul für 6..10GHz ([[http:// | Auf Grundlage eines breitbandigen PA-Modul für 6..10GHz ([[http:// | ||
- | Das Endstufenmodul braucht eine -5V Gatespannung und 8..10V Drainspannung, | + | Das Endstufenmodul braucht eine -5V Gatespannung und 8..10V Drainspannung, |
- | 5dBm am Eingang führen zu 30dBm am Ausgang, somit direkt kompatibel zum Transverter. Für den Betrieb wird ein Kühlkörper benötigt, da 10W Verlustleistung entstehen. Zudem sinkt die Verstärkung bei erhöhter Betriebstemperatur. Betrieb mit Kühlkörper sorgt für Gehäusetemperaturen < 40°C nach 10min Dauerbetrieb. | + | Das Modul erreicht nach Abgleich auf 10 GHz eine Sättigungsleistung von etwas unter 1 Watt. Eine Verstärkung von etwas mehr als 20 dB kann erreicht werden. Nach längerer Erwärmung geht der Gain um 1-2 dB zurück. Für den Betrieb wird ein Kühlkörper benötigt, da 10W Verlustleistung entstehen. Zudem sinkt die Verstärkung bei erhöhter Betriebstemperatur. Betrieb mit Kühlkörper sorgt für Gehäusetemperaturen < 40°C nach 10min Dauerbetrieb. |
- | Plot der {{: | ||
Die 50Ohm-Leitungen an Ein- und Ausgang sind mittels RO4003-Laminat (0.5mm) realisiert. Die Spannungsversorgung ist auf zweiseitigen FR4-Material geätzt. Die Rückseite dient als Groundplane. | Die 50Ohm-Leitungen an Ein- und Ausgang sind mittels RO4003-Laminat (0.5mm) realisiert. Die Spannungsversorgung ist auf zweiseitigen FR4-Material geätzt. Die Rückseite dient als Groundplane. | ||
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* Der Lerneffekt ist dafür sehr groß | * Der Lerneffekt ist dafür sehr groß | ||
* durchdachtes mechanisches Konzept (alle Ebenen auf gleicher Größe, um Stapelbarkeit zu gewährleisten o.ä.) ist wichtig | * durchdachtes mechanisches Konzept (alle Ebenen auf gleicher Größe, um Stapelbarkeit zu gewährleisten o.ä.) ist wichtig | ||
+ | * das Gesamtsystem ist nur so gut wie die Summe seiner Teile | ||
+ | * das Gesamtsystem ist nicht besser als die Summe seiner Teile | ||
Transverter/ | Transverter/ | ||
Zeile 150: | Zeile 173: | ||
* viele Buchsen sind immer auch ein Kostenfaktor, | * viele Buchsen sind immer auch ein Kostenfaktor, | ||
* Abgleich der Microstrip-Filter ist nicht einfach, es gibt kein Patentrezept für erfolgreichen Abgleich auf eine andere Frequenz | * Abgleich der Microstrip-Filter ist nicht einfach, es gibt kein Patentrezept für erfolgreichen Abgleich auf eine andere Frequenz | ||
+ | |||
+ | LO | ||
+ | * Auch die Entwicklung eines " | ||
+ | * Spannungsversorgungen sollten immer sauber abgeblockt sein | ||
+ | * um eine zweite Iteration wird man selten herumkommen, | ||
+ | * eine GPS-Stabilisierung stellt sich bei einem so stabilen Ofen und der Möglichkeit zur Kalibrierung an einer heimischen Referenz als nicht notwendig heraus | ||
projekte/3cmtrv/start.txt · Zuletzt geändert: 2018/06/13 09:16 von yc