SM0NCL: DC to 10GHz divide by 10 prescaler

Min frekvensräknare klarar som mest 2400MHz och en nedskalare är ett komplement för att kunna mäta högre frekvenser, målet var att kunna mäta en bit över 11GHz.

I ett tidigare projekt sattes en dela med 8 nedskalare ihop med hjälp av surplusdelar med SOIC-8 komponenter. På bilden ser man utklippta kretskort som fått nytt liv i en liten plåtlåda och med semirigida koaxer med SMA kontakter. Fungerar fint - men koaxerna är känsliga och dela med 8 går ju fint men det vore kul att prova en ny design

HMC368 delar med 8, klarar upp till 12GHz.

Nu fanns möjligheten att skaffa nya nedskalarkretsar och denna gången var målet att sätta ihop en dela med 10. Den mest ekonomiska lösningen var att använda två separata kretsar, först en som delar med 2 och sen en som delar med 5. Många dela med 10 nedskalarkretsar som klarar 10GHz eller mer har ett högt pris och/eller finns i kapslingar som inte går att hantera i hemmalabbet pga. de små dimensionerna

HMC361 delar med två upp till lite över 10GHz. Finns som SOIC8 kapsel och har bra data

HMC438 delar med fem upp till 7GHz vilket räcker till eftersom maximal frekvens blir runt 5-6Ghz när HMC361 delat en gång

Adderade en MMIC ERA-1SM (i nån typ av micro-x kapsling) framför HMC361 i ett försök att få lite mer känslighet i kretsen och en skyddskrets.
ERA-1SM ska klara DC-8GHz med full spec. och kanske lite till i frekvens
En 500ohm potentiometer sätter rätt spänning till ERA-1SM, från +5V regulatorn till +3.4V på mmic.
Hade ingen bredbandig drossel för DC spänningen så den finns inte med i kretsen. Däremot provades en liten öppen bredbands uW stub på DC ledaren, oklart om den tillför något eller ens om storleken är korrekt ;)

Adderade spänningsregulator 8M05B (i DPAK format) för att slippa ha externt 5V nätaggregat och kunna använda +12V. Tre tantalkondensatorer på 10uF vardera samt tre 2.2nF keramiska kondensatorer kopplar av lägre frekvenser. En grön LED indikerar att regulatorn ger utspänning

komponenterna i kretsen

Locket på lådan (notera att dämpsatsen sitter på fel plats i blockschemat ;) )

Tillverkade ett kretskort på tunt teflonmaterial lämpligt för GHz. Använde toner transfer metoden som jag skrev om tidigare. De keramiska RF kondensatorerna är storlek 0605 och resistorerna är 0805 samt 1206

Missade att HMC438 i beställningen att kretsen hade en "mini-so-ep" kapsel, dvs. jag satte en SOIC-8 i CAD PCB programmet och fick i efterhand modifiera kretskortet för hand under mikroskopet för att passa den betydligt mindre kapseln

Båda HMC kretsarna har en liten exponerad metallyta på undersidan av kapseln som ska lödas fast i jordplanet/kylytan och det krävs lite uppvärmning av både kretskort och komponent för att få lödningen att hända

Nya teflonkretskortet i nymodifierad låda, ingång till vänster, utgång till höger, dämpsatsen är på bilden på cirka 3dB och har bytts ut till en 7dB

Lådan blev lite mer robust än min tidigare dela med 8 krets. En surpluslåda som innehållet rensades ut och i metallfräsen gjordes plats för kretskortet med ny planfräst yta
Extern DC matas via en genomföringskondensator på några nF samt några hålferriter på DC ledaren i lådan

8M05B ska klara 500mA men behöver lite kylning via lådan och IR termometern visar 61 Celcius på regulatorn efter en tids drift. HMC kretsarna ligger lite lägre i temperatur, runt 50 Celcius

Volt

Ampere

Lite data i kretsarna

ERA-1SM har som mest 12dB gain och +12dBm UT vid 3.4V / 40mA

HMC361 vill ha som minst -15dBm IN och max +2dBm IN vid 11GHz
ger mellan -8 och +3dBm UT vid cirka +5V och 80mA

HMC438 vill ha som minst -15dBm IN och max +5dBm vid 5-7GHz
ger -1dBm UT vid cirka 5V och 80mA

Det innebär att man måste ha en dämpsats mellan MMIC och första nedskalaren för att inte överskrida maximal nivå på ingången om man råkar driva MMIC maximalt.
Minst -6dB dämpning verkar rimligt
En pi-dämpsats med vanliga E12 resistorvärden blir :

Med 120ohm 2st och 1st 47ohm viket ger 7.4dB dämpning.

Alternativt 2st 150ohm och ett 39ohm ger 6.2dB dämpning

Mellan respektive nedskalare ser det inte ut att behövas en dämpsats

Mellan frekvensräknaren och nedskalaren behövs ingen dämpsats då min relativt okänsliga frekvensräknare behöver typ -5 till +10dBm för att hoppa igång på GHz räknandet.

Provkörning

Med +12V matning så drar hela kretsen cirka 200mA

Provkörning, med 3GHz så visas 300MHz. Plus lite korrigering för felvisning antingen i signalgeneratorn eller frekvensräknaren.Efter ett par timmars drift så är korrigeringen N.00136MHz på signalgenerator för att frekvensräknaren ska visa N.00000 med fem decimaler nollade