Lötlabor Jena

Diese Seite ist nicht editierbar. Sie können den Quelltext sehen, jedoch nicht verändern. Kontaktieren Sie den Administrator, wenn Sie glauben, dass hier ein Fehler vorliegt.
====== 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 =====
<hidden **PA mit Spannungsaufbereitung**>
{{projekte:23ghz-odu:img_2680.jpg?300|}} {{projekte:23ghz-odu:img_2690.jpg?300|}}
</hidden>
\\

<hidden **TX Mixer, LO-Vervielfacher mit Spannungsaufbereitung**>
{{projekte:23ghz-odu:img_2682.jpg?300|}}{{projekte:23ghz-odu:img_2681.jpg?300|}}\\
{{projekte:23ghz-odu:img_2689.jpg?300|}}
</hidden>

\\
<hidden **RX Quadratur-Mixer, LO-Vervielfacher**>
{{projekte:23ghz-odu:img_2685.jpg?300|}}{{projekte:23ghz-odu:img_2684.jpg?300|}}
</hidden>
Das 8GHz LO-Signal wird verdreifacht und dann im Quadraturmischer mit dem Eingangssignal gemischt.

\\
<hidden **RX Xinger Anaren 90° Hybrid-Koppler, Spannungsaufbereitung**>
{{projekte:23ghz-odu:img_2686.jpg?300|}}
</hidden>
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}}

<hidden **RX Buffer, LO-Divider**>
{{projekte:23ghz-odu:img_2692.jpg?300|}}
</hidden>
Das Empfangssignal landet auf der linken BMA-Buchse, für Isolation und breitbandige Anpassung sorgt ein MMIC-Verstärker gefolgt von einem Dämpfungsglied.

<hidden **Interface, TX Input**>
{{projekte:23ghz-odu:img_2691.jpg?300|}}
</hidden>
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.

<hidden Bilder Originalzustand>

\\

{{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|}}
</hidden>

==== 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.