Auf Grundlage eines 10.5 GHz Transvertermoduls von Cambridge Broadband Networks soll ein kompakter Transverter für das 3 cm Amateurfunkband entstehen.

Da keine oder nur teils fehlerhafte Dokumentation für das Modul vorhanden ist, wird es komplett analysiert. Die Baugruppe besteht aus zwei Platinen:

• IF/LO-Board: generiert alle nötigen Oszillatorsignale und konvertiert die im Bereich von 2.5..2.9 GHz liegende Zwischenfrequenzsignale auf niedrigere Frequenzen
• RF-Board: vervielfacht den Lokaloszillator und beinhaltet mit LNA und PA alle 10 GHz-Bauteile.

Das IF/LO-Board ist in mehrere Quadrate unterteilt, die jeweils eine Funktionseinheit bilden. Am oberen Platinenrand befinden sich zwei Steckverbinder für die Empfangs- (J3) und Sendeseite(J5).

Alle Logiksignale sind mit Bustreibern (74VHCT541) gepuffert. Ein 3V-Regler(LM29415) versorgt den Empfangspfad und Teile des Sendepfads.

Das RFLO-Signal für den TX-Modulator und den 10GHz-Teil wird mit einer Offset-PLL generiert. Mit einer integrierten VCO/PLL-Kombination und anschließendem /8-Teiler kann ein Signal im Bereich von ca. 256 MHz bis 306 MHz generiert werden. Dieses wird mit dem VCO-Signal gemischt und anschliessend bandpassgefiltert. Das so entstandene Zwischensignal dient als Rückkopplungssignal für die Hautp-PLL. Die VCO-Frequenz ergibt sich dann zu $f_{out} = f_{offset}+f_{main}$ mit $f_{main}=2250 .. 2270 MHz$ und $f_{offset}=256 .. 306 MHz$.

• VCO/PLL: ADF4360-1
• Teiler: HMC434
• PLL: ADF4106
• VCO: UMC UMV-2550-R16-G

Die beiden MUXOUT-Signale der PLLs sind und-verknüpft per 'MUXOUT TX'-Signal zur Lock-Detektion verfügbar.

Der Sender basiert auf einem HMC495 als Quadraturmodulator, dessen ifferentiellen I/Q-Signale werden mit ca. 12 MHz Grenzfrequenz tiefpassgefiltert werden. Der Modulator-Oszillator ist der RF LO, somit ergibt sich die Sende-Frequenz immer zur vierfachen LO-Frequenz. Das Ausgangssignal durchläuft im nächsten Quadrat eine Kombination aus Verstärkern und einstellbaren Dämpfungsgliedern (PGA) zur Einstellung des ZF-Pegels. Danach wird es noch bandpassgefiltert und ist dann an der MMCX-Buchse verfügbar. Durch den Bandpass ist eine ZF-Frequenz im Bereich zwischen 2510 MHz und 2590 MHz möglich.

Die Versorgungsspannung des Modulators und des PGAs, als auch die Dämpfungsglieder sind schaltbar.

Das Eingangssignal wird verstärkt, bandpassgefiltert, einstellbar gedämpft(PGA) und auf eine zweite Zwischenfrequenz konvertiert. Dies geschieht ein zweites Mal und die dritte Zwischenfrequenz durchläuft zusätzlich verschiedene einstellbare Verstärkerstufen und ist als differentielles 'IF'-Signal verfügbar.

• 1. ZF: 2886 bis 2946 MHz
• 2. ZF: 319 bis 334 MHz
• 3. ZF: 70 MHz

Steckverbinder J2:

Das SSB-Aktivitätszentrum im 3cm-Band ist im Bereich von 10368 bis 10369 MHz. Durch die Beschränkungen der verwendeten Bauteile kommt nur eine TRX-seitige Zwischenfrequenz von 50 MHz in Frage.

• TRX ZF 50 .. 51 MHz
• RF 10368 .. 10369 MHz
• TX:
  • ZF 2579.5 + 50..51 = 2629.5..2630.5 MHz
  • RF LO 2579.5*3 = 7738.5 MHz
    • Main LO PLL 2260 MHz
    • Offset LO PLL 2556 MHz
• RX:
  • 1. ZF 2886..2887 MHz
  • RF LO 2494*3 = 7482 MHz
    • Main LO PLL 2260 MHz
    • Offset LO PLL 1872 MHz
  • 2. ZF 320..321 MHz
  • 2. LO 2566 MHz
  • 3. ZF 50..51 MHz
  • 3. LO 270 MHz

Für die angestrebte Zwischenfrequenz muss das 3. ZF-Filter ersetzt werden. Als ZF-Filter wird ein Tiefpass 3. Ordnung verwendet, da später das schmalbandige Eingangsfilter des Transceivers folgt für weitere Selektion.

Der TX-Modulator wird als Image Reject-Mixer konfiguriert. Der I/Q-Modulator hat differentielle I/Q-Eingänge. Vor den I/Q-Eingängen gibt es ein differentielles Filter, das mit einen 60 MHz Tiefpass ersetzt wurde. Die Eingänge benötigen eine DC-Beschaltung für den Arbeitspunkt(470 Ohm gegen Masse) und zur Trägerkompensation (10 kOhm Poti zwischen den differentiellen Signalen und Masse) sowie ein Quadraturhybrid um den I/Q-Modulator als Upconverter zu benutzen. Dafür wird vor den I/Q-Modulator ein LC-Balun und LC-Hybrid für $f_0=50 MHz$ geschalten. Für den LC-Hybrid gilt: $L = \frac{Z_0}{2 \pi \cdot f_0}; C = \frac{1}{Z_0 \cdot 2 \pi \cdot f_0}$.

Der LC-Balun transformiert von einem unsymmetrischen Signal($Z_{unbal}$) in ein symmetrisches Signal($Z_{bal}$). Es gilt: $Z_c = \sqrt{Z_{bal} \cdot Z_{unbal}}; \omega = 2 \pi \cdot f_0; L = \frac{Z_c}{\omega}; C = \frac{1}{\omega \cdot Z_c}$.

R2 und C10 dienen zur Amplituden- und Phasenkorrektur für maximale Seitenbandunterdrückung. Am Prototypen wurden mit dieser Beschaltung 50 dB Unterdrückung erreicht.

Die nötige ZF von 2630 MHz ist mit dem eingebauten leider nicht realisierbar, deswegen muss die Filterung extern erfolgen, da kein passender Ersatz gefunden werden konnte. Ein Pipecap-Filter mit 28 mm Pipecap unterdrückt alle Seitenbandsignale effektiv auf weniger als -60 dBc.

Der 48 V-DC/DC-Wandler wird ausgelötet um die nötigen 7V extern zuzuführen.

Mit den erlangten Wissen aus der Analyse und den notwendigen Modifikationen für die Verwendung im 3 cm-Band ist ein Kompakttransverter als Prototyp entstanden.

Dazu wurden folgende Bauteile hinzugefügt:

• TX-ZF-Platine mit Hybridkoppler und Balun
• RX/TX-Referenzplatine zur Verteilung der 10 MHz-Referenz
• MCU-Board für PLL-Programmierung und Sequencing
• Adapterplatinen für Signalrouting
• Stromversorgung aus einem LM2596-Modul gefolgt von zwei Linearreglern(LT3080/LT3083) für 6.5V und 7V
• ZF-Umschaltung mit Relais und Dämpfungsglied im TX-Zweig
• 10 GHz-Umschaltrelais

• Software 10g_cambridge.zip