====== 24 GHz-Transverter ====== Aus zwei Außeneinheiten einer ehemaligen Infrastruktur-Linkstrecke entstehen Transverter für das 24 GHz-Amateurfunkband. Wie schon beim Entwurf des [[projekte:3cmtrv:start|]] wird auf ausreichende Frequenzstabilität und -genauigkeit wert gelegt. Die Außeneinheit besteht aus folgenden Baugruppen: * Antenne * Hohlleiter-Duplex-Filter * 23 GHz-Transverter (LO-Verdreifacher, LNA, RX-Mischer, TX-Mischer, PA) * LO * RX-ZF-Transverter * TX-ZF-Transverter * RX/TX/Telemetrie-Multiplexer Bis auf das Duplex-Filter und die ZF-Aufbereitung werden alle Komponenten (teilw. stark modifiziert) verwendet. In den frei gewordenen Platz soll ein 10 MHz-Quarzofen (vgl. [[projekte:gpsdo:start]]) untergebracht werden. Da nur wenige Daten über die Baugruppen vorhanden sind, müssen sie komplett analysiert und dessen Funktionsweise rekonstruiert werden. Zu jeder Leiterplatte wird ein Schaltplan und eine Schnittstellenbeschreibung erstellt. ^ Baugruppe ^ Zustand ^ Bemerkung ^ | 23 GHz-Transverter | in Analyse | Spannungsversorgung unklar | | Lokaloszillator | in Aufbau | Ansteuerung fehlt | | Multiplexer | in Konzeption | | | Mechanik | in Konzeption | | ===== Übersicht ===== {{projekte:23ghz-odu:rfu.png?500|}} Im Originalzustand der Außeneinheit wird das Sende- wie Empfangssignal zweimal in der Frequenz umgesetzt. Dem Handbuch sind folgende Daten zu entnehmen: * TX-ZF 245MHz * RX-ZF 70MHz * RFU-ZF 1645-2905MHz * Duplexabstand 1008MHz * Abstimmbereich 600MHz * Versorgungsspannungsbereich 20-70V * WR-42 als Hohlleiterflansch Die zwei vorhandenen Einheiten unterscheiden sich in der Duplexerkonfiguration (TX 22,0-22,6 GHz/RX 23,0-23,6 GHz und umgekehrt), sind aber ansonsten (hoffentlich) gleich. {{projekte:23ghz-odu:img_2629.jpg?300|}}{{projekte:23ghz-odu:img_2630.jpg?300|}}\\ {{projekte:23ghz-odu:img_2631.jpg?300|}}{{projekte:23ghz-odu:img_2633.jpg?300|}} Die Baugruppen sind als kompakte Einheit miteinander verschraubt, ein Deckel bildet den Wetterschutz. Die ODU wird mittels einer Klemmhalterung am Hohlleiterflansch mit der Antenne verbunden. ===== Untersuchung ===== Die Eigenschaften der Außeneinheit sind nicht bekannt. So müssen zuerst die Systemparameter im Frequenzbereich der Linkstrecke (22,0 - 23,6 GHz) aufgenommen werden. Im Vergleich zu ggf, schlechteren Eigenschaften bei der Nutzfrequenz (24048 MHz) kann die Tauglichkeit von unterschiedlichen LO/ZF-Kombinationen evaluiert werden. ==== Sendereigenschaften ==== Es werden die Parameter der Vor- und Endstufe ermittelt. Zu messende Eigenschaften sind Verstärkung, Kompression (P1dB) und Intermodulationsverhalten. Der Messaufbau besteht aus dem Mikrowellenmodul, dem Lokaloszillator auf 8xxx MHz (TBD) und einem Signalgenerator im ZF-Bereich. Der Mischerausgang wird direkt mittels eines Koax-HL-Übergangs an den Spektrumanalysator angeschlossen. Beim Test der Endstufe wird der Mischer über 2 Koax-HL-Übergänge und einem Isolator angeschlossen, der Ausgang der PA wird über ein Dämpfungsglied mit dem Spektrumanalysator verbunden. ==== Empfängereigenschaften ==== Von Interesse sind Verstärkung, Empfängerrauschzahl und Spiegelfrequenzunterdrückung des Empfängers. Ein geeigneter Messaufbau wird evaluiert. ===== 23GHz-Transverter ===== {{projekte:23ghz-odu:img_2680.jpg?300|}} {{projekte:23ghz-odu:img_2690.jpg?300|}} \\ {{projekte:23ghz-odu:img_2682.jpg?300|}}{{projekte:23ghz-odu:img_2681.jpg?300|}}\\ {{projekte:23ghz-odu:img_2689.jpg?300|}} \\ {{projekte:23ghz-odu:img_2685.jpg?300|}}{{projekte:23ghz-odu:img_2684.jpg?300|}} Das 8GHz LO-Signal wird verdreifacht und dann im Quadraturmischer mit dem Eingangssignal gemischt. \\ {{projekte:23ghz-odu:img_2686.jpg?300|}} Die Ausgangssignale des Quadraturmischers werden mittels Hybrid-Koppler zusammengefasst, dieser sorgt für Spiegelfrequenzunterdrückung. Rechts ist die Spannungsaufbereitung für den Mischer platziert. Der Hybrid-Koppler wird mit einem Anaren 11304-3 Hybrid-Koppler für 70cm ersetzt. {{:projekte:23ghz-odu:hybrid70_plot.png?linkonly|Messwerte}} {{projekte:23ghz-odu:img_2692.jpg?300|}} Das Empfangssignal landet auf der linken BMA-Buchse, für Isolation und breitbandige Anpassung sorgt ein MMIC-Verstärker gefolgt von einem Dämpfungsglied. {{projekte:23ghz-odu:img_2691.jpg?300|}} Die Stiftleiste verbindet diese Baugruppe mit dem Spannungsversorgungs-Modul. Es werden 2 positive und eine negative Spannung benötigt. Die übrigen Pins könnten Steuerleitungen vom Controller oder analoge I/Os sein. Rechts ist der Sendeeingang (BMA-Steckverbinder) positioniert. ===== ZF-Board ===== Das ZF-Board beinhaltet viele Baugruppen, die keine Verwendung mehr finden. Der mechanische Aufbau (abgeschirmte Kammern für jede Baugruppe) soll beibehalten werden. Im frei gewordenen Platz soll die LO-Ansteuerung und der Quarzofen untergebracht werden. \\ {{projekte:23ghz-odu:img_2638.jpg?300|}} RX-Mixer, 1400MHz LO {{projekte:23ghz-odu:img_2641.jpg?300|}}\\ {{projekte:23ghz-odu:img_2649.jpg?300|}}{{projekte:23ghz-odu:img_2655.jpg?300|}} 2660MHz LO {{projekte:23ghz-odu:img_2642.jpg?300|}}{{projekte:23ghz-odu:img_2643.jpg?300|}}\\ {{projekte:23ghz-odu:img_2650.jpg?300|}}{{projekte:23ghz-odu:img_2654.jpg?300|}} Cable-Multiplexer, TX-Mixer {{projekte:23ghz-odu:img_2644.jpg?300|}}\\ {{projekte:23ghz-odu:img_2646.jpg?300|}}{{projekte:23ghz-odu:img_2647.jpg?300|}}\\ {{projekte:23ghz-odu:img_2656.jpg?300|}} Clock Switch Hi/Lo-Band {{projekte:23ghz-odu:img_2651.jpg?300|}} ==== Lokaloszillator ==== Der LO schwingt auf 8 GHz und basiert auf einem Microstrip-VCO, der mittels einer PLL (LMX2326) an eine externe Referenz gerastet werden kann. Das Ausgangssignal des Oszillators wird mit einem unequal Wilkinson-Divider aufgeteilt. Das schwächere Signal dient als Anzapfung für die PLL. Da der PLL-Schaltkreis die 8GHz nicht direkt verarbeiten kann, teilt ein /4-Prescaler das Signal entsprechend runter. {{projekte:23ghz-odu:img_2671.jpg?300|}}{{projekte:23ghz-odu:img_2670.jpg?300|}} Der {{projekte:23ghz-odu:24ghz_trv_lo_8g.pdf|Schaltplan}} wurde rekonstruiert. Die Schleifenfilterbandbreite beträgt ca. 30 kHz bei einer angenommenen 1 MHz PFD-Frequenz. Stefan, DK3SB, hat die Abstimmt-Kennlinie ermittelt: * 7920MHz @ 0V * 8320MHz @ 5V * Kvco = 80MHz/V Zur Ansteuerung der PLL wird eine Leiterplatte entworfen, die einen MSP430 sowie 10 MHz Trimble-Quarzofen enthält. Es wird die Schleifenfilterbandbreite von 30 kHz beibehalten und als Frequenz (24048+432)÷3=8160 MHz gewählt. Dadurch könnte auch eine PFD-Frequenz von 10 MHz gewählt (verbessert den Noisefloor?) und eine aktives Schleifenfilter wäre auch nicht mehr notwendig. ==== Multiplexer ==== **TODO** ===== Spannungs- und Controllerboard ===== {{projekte:23ghz-odu:img_2673.jpg?300|}}{{projekte:23ghz-odu:img_2676.jpg?300|}} * µPD784216 MCU * AT29C040A 4Mbit Flash * X84641 EEPROM * MAX510 DAC * IS62C256 SRAM * DS1721 Temperatursensor * ADG431 Analogschalter * 74HC139D 2-auf-4 Dekoder * 2x MAX4167 ===== Mechanik ===== Das aktuelle dichte Packmaß möchte beibehalten werden, die Höhe des Duplexers darf dabei von Koax-Relais, Filter und diversen HL-SMA-Übergängen nicht überschritten werden. ==== Antenne ==== Die Antenne ist ein Cassegrain-System mit Radom Andrew [[http://pdf.searchdatasheet.com/datasheets-1/andrew/VHLP2-220.pdf|VHLP2-220]]. * Frequenzbereich 21.2 - 23.6GHz * Durchmesser 60cm * Gewinn 41dBi@24GHz * Öffnungswinkel(3dB) 1.4° * F/B 66dB * Rundhohlleiter als Hohlleiteranschluss {{projekte:23ghz-odu:60cm_subreflektorsystem_22ghz.jpg?300|}}{{projekte:23ghz-odu:img_2704.jpg?300|}}\\ {{projekte:23ghz-odu:img_2707.jpg?300|}} Der Hohlleiterflansch-Adapter der ODU dient zugleich als Anpassglied von Rund- auf Rechteckhohlleiter. ===== Diverses ===== ==== Output Power Indicator ==== {{projekte:23ghz-odu:img_2661.jpg?300|}} Es scheint, dass an der SMB-Buchse eine zur HF-Leistung proportionale Spannung zu messen ist. Leistungs-/Spannungskennlinie muss noch aufgenommen werden. Eine Anzeige der Ausgangsleistung am Transverter ist erstrebenswert. Der Indikator ist am Hohlleiterflansch der ODU befestigt.