Unterschiede

Hier werden die Unterschiede zwischen zwei Versionen angezeigt.

--- projekte:lintrans:start [2015/03/16 15:15] – [Konzept] thasti
+++ projekte:lintrans:start [2015/05/08 07:31] (aktuell) – Links adapted because of a move operation thasti
@@ Zeile 1: / Zeile 1: @@
 ====== Selbstbau-Lineartransponder ======
-Entstanden aus der Problemstellung, welche technischen Herausforderungen ein Lineartransponder mit sich bringt, wurde mit dem Durchdenken eines Transponderkonzepts begonnen. Als imaginäre Zielstellung steht also ein 2m-zu-70cm Lineartransponder mit einer Bandbreite von wenigen zehn kHz.
+Projektziel ist die Realisierung eines 2m-zu-70cm Lineartransponders mit einer Bandbreite von 10-20kHz.
-Eine überschlägige Pegelrechnung ergab eine notwendige Systemverstärkung von bis zu 180dB (Eingangs-Signal S0, Ausgang etwa 2 Watt) - das erschien erstmal sehr viel. Prinzipbedingt ist aufgrund der abzudeckenden Dynamik (Denke: S0 bis S9 - rund 55dB) des Eingangssignals eine automatische Verstärkungsregelung notwendig, um die Ausgangsleistung nicht von der Eingangsfeldstärke abhängig zu machen.
+Die zwei Hauptfaktoren dabei: Eine überschlägige Rechnung ergab eine notwendige Systemverstärkung von bis zu 180dB (Eingangs-Signal S0, Ausgang etwa 2 Watt) - das erschien erstmal sehr viel. Prinzipbedingt ist aufgrund der abzudeckenden Dynamik (Denke: S0 bis S9 - rund 55dB) des Eingangssignals eine automatische Verstärkungsregelung notwendig, um die Ausgangsleistung nicht von der Empfangsfeldstärke abhängig zu machen.
-Wenn ein solcher Transponder an einem exponierten Standort aufgebaut werden soll, sind riesige Feldstärken außerhalb der Nutzfrequenz nicht zu unterschätzen sondern im Gegenteil zu erwarten (solche Standorte werden z.B. oft für Mobilfunk etc. verwendet). Es ist daher auch angemessene Selektion vorzusehen!
+Wenn ein solcher Transponder an einem exponierten Standort aufgebaut werden soll, sind große Feldstärken außerhalb des Nutzfrequenzbereiches zu erwarten (solche Standorte werden z.B. oft für Mobilfunk etc. verwendet). Es ist daher auch angemessene Selektion vorzusehen!
 ===== Konzept =====
-Schnell wurde klar, dass ein Geradeauskonzept schon aufgrund der notwendigen Selektion (Denke: 10kHz breite Filter bei 144MHz) sowie Schwingneigungen bei so hohen Verstärkungen nicht realisierbar ist. Das Konzept enthält demzufolge eine ZF.
+Schnell wurde klar, dass ein Geradeauskonzept schon aufgrund der notwendigen Selektion sowie Schwingneigungen bei so hohen Verstärkungen nicht realisierbar ist. Das Konzept enthält demzufolge eine ZF.
-Ein möglicher {{:projekte:lintrans:pegelplan.ods|Pegelplan}} wurde erstellt.
+Ein {{:projekte:lintrans:pegelplan.ods|Pegelplan}} wurde erstellt und daran die notwendigen Stufen abgeleitet. Das Blockschaltbild zeigt den grundsätzlichen Aufbau:
 {{:projekte:lintrans:blockbild.png|}}
 ==== Eingangsstufe ====
-Die Empfängergüte kann anhand der Rauschzahl quantifiziert werden. Entsprechend der Fortpflanzung der Rauschzahl in einem System mit mehreren Verstärkerstufen übersetzen sich Rauschzahlen späterer Stufen mit dem Gewinn von vorherigen. Daher ist v.a. die erste Verstärkerstufe bzgl. Rauschzahl zu optimieren, die späteren Stufen haben nur einen geringen Einfluss. Es sollte genug Verstärkung geschaffen werden, um die Verluste der nachfolgenden Stufen (v.a. Mischer, Filter) auszugleichen und deren Einfluss auf die Gesamtrauschzahl zu verringern.
+Vor allem die erste Verstärkerstufe ist bzgl. ihrer Rauschzahl zu optimieren. Es sollte genug Verstärkung geschaffen werden, um die Verluste der nachfolgenden Stufen (Mischer und Filter) auszugleichen und deren Einfluss auf die Gesamtrauschzahl zu verringern. Es muss hier auf jeden Fall vorselektiert werden, um störende Signale mit hohen Feldstärken außerhalb des Nutzfrequenzbereiches wirkungsvoll ausblenden zu können!
-Es muss hier auf jeden Fall vorselektiert werden (Helix-Filter, ..), um störende Signale mit hohen Feldstärken außerhalb des Nutzfrequenzbereiches wirkungsvoll ausblenden zu können!
+Der Mischer zur Umsetzung auf die ZF muss von einem hochqualitativen LO gespeist werden, der Fokus liegt hier vor allem darauf, Nebenempfangsstellen zu vermeiden.
-Der Mischer zur Umsetzung auf die ZF muss von einem hochqualitativen LO gespeist werden, der Fokus liegt hier vor allem darauf, Nebenempfangsstellen (verursacht durch die Mischung an Spurs von PLL-Oszillatoren) zu vermeiden - ein hochwertiger Quarzoszillator (möglichst direkt auf der benötigten Frequenz ohne Multipliziererstufen o.ä.) ist wünschenswert!
 ==== ZF ====
-Genereller Aufbau: Nach dem Mischer feste Verstärkung, danach ZF-Filterung, feste Verstärkung und ein Regelverstärker für die AGC.
+Auf der ZF wird vor allem ein Großteil der notwendigen Verstärkung eingebracht, außerdem erfolgt hier eine steilflankige Filterung des heruntergemischten Eingangssignals.
-Eine besondere Rolle kommt dem ZF-Filter zu, welches den Nutzfrequenzbereich des Transverters möglichst scharf selektieren muss! Ein Quarzfilter (auf 10,7MHz-ZF sind diese gut verfügbar) ist hier angebracht. Dieses Filter bestimmt den umgesetzten Bereich des Transverters, eine Bandbreite von 10 .. 20kHz ist sinnvoll.
-Auf das ZF-Filter folgt v.a. ein logarithmischer Detektor, der die anstehende Feldstärke im Nutzfrequenzband detektieren kann. Um die Ausgangsleistung konstant zu halten, muss eine folgende Verstärkerstufe mit stellbarer Verstärkung den Pegel entsprechend anpassen.
-Der AD8306 bietet genug Dynamik und liefert eine Ausgangsspannung von 0.6V (-67dBm) bis 2.2V (+13dBm). Diese muss zuersteinmal mit einer Zeitkonstante versehen werden (Fast-Attack, Slow-Release) sowie Pegelmäßig an die Steuerspannung des Regelverstärkers angepasst werden.
-Es folgt aus diesem Grund (möglicherweise auch vor dem Detektor) ein stellbarer Verstärker mit möglichst logarithmischer Kennlinie (Abhängigkeit von Steuerspannung). Der AD8330 besitzt einen Stellumfang von  50dB Verstärkung, welche mit einer Spannung einstellbar ist (0V .. 1.5V). Ein Mikrocontroller mit ADC und PWM-DAC kümmert sich um die Regelung.
-Weil ausreichend Linearität und Dynamik vorhanden ist und die Regelung dank Mikrocontroller flexibel machbar ist, kann eine Feedforward-AGC verwendet werden.
-Nach eventuellen weiteren fixen Verstärkerstufen folgt der Aufwärtsmischer, der auf das Sendeband mischt. Hier kann auch (der Frequenz-Agilität wegen) ein PLL-Oszillator zum Einsatz kommen - eine Filterung des Ausgangssignals ist nach der Mischung ohnehin notwendig (Spiegelfrequenzunterdrückung)!
+Auf das ZF-Filter folgt v.a. ein logarithmischer Detektor, der die anstehende Feldstärke im Nutzfrequenzband detektieren kann. Um die Ausgangsleistung konstant zu halten, muss eine AGC den Ausgangspegel entsprechend anpassen.
-Um die Sendefrequenz des Transverters nach oben hin sinnvoll verändern zu können (23cm, 13cm, 3cm), sollte eventuell über eine höhere ZF nachgedacht werden (70MHz), um diese auch nach der Aufwärtsmischung noch gut filtern zu können.
+Nach der AGC wird ein Bakenoszillator vorgesehen, der zur Einstellung der eigenen Sendeleistung hilfreich ist.
 ==== Ausgangsfrequenz ====
-Für das 70cm-Ausgangsmodul ist v.a. noch Filterung zur Spiegelfrequenzunterdrückung notwendig. Danach folgen Verstärkerstufen um die notwendige Treiberleistung für ein Endstufenmodul zur Verfügung zu stellen. Eine Ausgangsleistung von 30...36dBm sollte ausreichen. Ausgangsfilter, um spektrale Reinheit zu gewährleisten sollten ohne Frage vorhanden sein - eventuell reicht am Ende ein Tiefpassfilter um entstandene Oberwellen der Endstufe zu bedämpfen.
+Für das 70cm-Ausgangsmodul ist v.a. noch Filterung zur Spiegelfrequenzunterdrückung notwendig. Danach folgen Verstärkerstufen um die notwendige Treiberleistung für ein Endstufenmodul zur Verfügung zu stellen. Ausgangsfilter, um spektrale Reinheit zu gewährleisten sollten ohne Frage vorhanden sein - eventuell reicht am Ende ein Tiefpassfilter um entstandene Oberwellen der Endstufe zu bedämpfen.
 ===== Aufbau =====
-Nachzudenken ist über einen modularen, gekapselten Blechschachtelaufbau mit möglichst gleichen Schnittstellen, um Module gut ersetzen zu können. Stromversorgung / RF in + out sollten jeweils vorhanden sein und auf einer Schiene/Platte montiert werden können.
+Der Aufbau geschieht als Blechschachtelaufbau, um Module gut ersetzen zu können. Die Stromversorgung und DC-Signale werden über Durchführungskondensatoren ausgeführt, RF in + out sind jeweils als SMA-Buchsen vorhanden.
-  * [[.:lna:start|Eingangs-LNA]]
+Die Einzelkomponenten des Transverters sind auf den folgenden Unterseiten dokumentiert:
-  * [[.:selection-filter:start|LC-Filter zur Vorselektion]]
+  * [[projekte:lintrans:2m-input:start|Eingangsstufe (2m)]]
-  * [[.:gain-block:start|Breitband-Verstärker mit MAX2614]]
+  * [[.:mixer:start|Mischer und LOs]]
-  * [[.:2m-lo:start|LO für 2m-Teil]]
+  * [[projekte:lintrans:if:start|10,7 MHz ZF]]
-  * [[.:mixer:start|Mischer]]
+  * [[projekte:lintrans:70cm-output:start|Ausgangsstufe (70cm)]]
-  * [[.:if-amp:start|ZF-Verstärker mit fester Verstärkung]]
-  * [[.:if-vga:start|ZF-Verstärker mit einstellbarer Verstärkung]]
-  * [[.:if-detector:start|ZF-Detektor mit Regelspannungserzeugung]]
-  * [[.:70cm-lo:start|LO für 70cm-Teil]]
-  * [[.:power_module:start|Endstufenmodul]]
-  * [[.:lc-lowpass|Ausgangs-Tiefpass]]