Rotade i junkboxen - ett antal Sage wireline prylar dök upp

Wireline

Förkapade wireline från fabrik

En innerledare försilvrad
En innerledare med isolering

Vad ska man ha dessa udda prylar till - förutom att slänga dom på återvinningen?

Sage wireline (och wirepac) är en pryl som ser ut som en semirigid koaxkabel med två innerledare 

varav en innerledare är isolerad, de två innerledarna är tvinnade med 3 varv per 25mm för att öka kopplingsgraden kan man förmoda.....

Vanligtvis ser man dessa i t.ex äldre LNA eller PA kretskort där man kombinerar två förstärkarsteg med -3dB 90graders kopplare gjord av wireline samt ett 50ohm terminerande RF motstånd.

Exempel på wireline 3dB 90 grader fördelning respektive kombinering - på in och utgång på ett 400W VHF slutsteg äv äldre modell
De wireline som syns på bilden är lite grövre än de jag har i junkboxen

Detalj i slutsteget där en ledare ansluts till ena PA halvans utgång och en ledare går till ett termineringsmotstånd 50ohm på den isolerade porten i wireline

Detalj i slutsteget där en ledare ansluts till ena PA halvans ingång och en ledare går till ett termineringsmotstånd 50ohm på den isolerade porten

Kopplingsprincipen -3dB 90grader

-3dB 90degrees Power Combiner

Samma princip som i VHF PA på bilderna ovan

Hembyggd provkrets, tanken var att ansluta två 23cm yagi antenner till en 23cm station
Kopplingsfaktorn blev runt 3.5dB i båda portarna på 23cm, bandbredden är stor
Enligt andra artiklar där wireline har förekommit i 23cm slutsteg som kombinerats - så har man använt en Längd på 36mm på 1296MHz.

Principen är att en kvartsvågslängdslång wireline ger -3dB koppling vid 90grader

Enligt designnoteringar beräknas längden: L = 4700/MHz = (cm) 

Avviker man ifrån den beräknade kvartsvågslängden ändras kopplingsgraden från -3dB och ned mot -30dB i extrem fall och det sker vid 0 eller 180 grader.

Mer vanligt idag är den ytmonterade s.k lågprofil 3dB hybrid kopplaren, med 50ohms ledare inuti en lödbar kapsel. 

Anaren Xinger ytmonterade 3dB 90 kopplare
Mycetk lite och kompakt komponent

Vill man inte ha 90 graders skillnad mellan förstärkarstegen kan man använda en Wilkinsson kopplare med ett 100ohm RF motstånd och köra två förstärkarsteg parallellt

Båda dessa -3dB kopplarna är bandbestämda, man beräknar längden till den frekvens det ska gå på för att få 3dB kopplingen

DC BLOCK

Jag gillade iden med att göra DC block för de olika banden och på så sätt skydda mätinstrument från DC på mätportarna.

Enligt designnoteringar ska man löda ytterhäöjet till jord vid respektive ändar.

Två snabbt ihoplödda DC blockerare
Mätte dessa i frekvens för att se var  förlusten är som lägst
jag såg runt 0.3-0.5dB som lägst och samtdigi fortfarande inom en acceptabel anpassning -15dB, dvs. en bra VSWR
Bandbredden, med ovanstående faktorer, blev rätt likaför båda DC blocklängderna : 525MHz

40mm lång wireline

Mätning på 40mm wireline

70mm lång wireline

Mätning på 70mm wireline

DIPLEXER

Gillade också iden att göra en diplexer för t.ex QO-100 eller transverter, dvs. i de fallen man använder en koaxkabel för IF frekvensen samt 10MHz som referens till transverter LO, PLL. Istället för induktorer och kondensatorer använder man endast två bitar wireline.

Det finns andra tillämpningar

DC Return

Man ha wireline till diodblandare också, som en diplexer för IF och LO signalen och på RF sidan sitter diod-er.

DC return = dvs. om komponenten kräver en ström, i en diod eller transistorkrets kan man via wireline isolera RF från DC till jord (via ett strömbestämmande motstånd R)

DC Return

Eller varför inte prova om man kan göra samma sak på spänningsmatningen, isolera RF från DC

har inte provat detta, ersätter en induktans

DC isolation

Lite annat

Man kan ändra på kopplingsgraden genom att använda andra längder än inom -3dB oktaven, dvs. mellan 0-60 eller 120-180 grader

Som exempel en wireline längd på 21mm ger en -20dB kopplingsgrad på 144MHz, 19mm ger en -20dB kopplingsgrad på 50MHz.

Så en mycket kort bit wireline sänker kopplingsgraden, inte helt oväntat :-)

Enligt designnotering kan man använd wireline som directive coupler långt över 10GHz

LÄS MER

Sök på WIRELINE® and WIREPAC® Design Guide så hittar man en bra översikt nånstans på nätet

det finns även en wireline wirepac kalkylator man kan betala för på en RF websida.

 70cm 432MHz RX combiner with selective switch for three antennas

PROBLEMET

I NAC 432MHz så används flera antenner parallellt, varje system har vardera en mastmonterad lågbrusig LNA

I radiorummet så kombinerar man antennsystemen och kan lyssna parallellt.

En nackdel med detta är det kombinerade systembruset samt backgrundsbruset adderas i den gemensamma mottagaren

och konsekvensen är att svaga signaler drunknar i signal-brus förhållandet, bruset döljer signalen.

En metod runt detta är att snabbt koppla ifrån de antennsystem som inte behövs vid tillfället och då brukar den

svaga signalen bli läsbar direkt.

Lösningar 

på detta finns det många av, man kan mekaniskt skilja på antennsystemen med koaxreläer eller koaxomkopplare.

Ett annat sätt är att använda komponenter på kretskort och styra detta med enkla DC vippströmbrytare.

Nackdelen med det är att komponenter bidrar med egenbrus och egenskaper som kan vara sämre än en mekanisk lösning.

MEN

Ett kul projekt 

manglades från under en tid, junkboxen inventerades och kretslöningar justerades därefter.....

I nuläget består prototypen av:

• Mini Circuits ERA-3SM Linear, Gain Block, HBT Amplifier, DC to 3000 MHz, 50Ω
• MA COM SW-338 GaAs SPDT Terminated Switch DC - 2.5 GHz, 50Ω
• MCL LRPS-3-850 3 Ways Core & Wire Power Splitter, 500 - 850 MHz, 50Ω
• ANALOG LTC1044 CMOS switched capacitor voltage converter
• Toshiba TA7805F Positive Voltage Regulators 5V 500mA

• MMIC förstärkarna används för att kompensera för förlusterna i power splitter
• SPDT används för att koppla ur/i respektive antennsystem till power splitter
• Volt konverteraren används för att generera negativ kontrollspänning till SPDT kretsen
• Vippströmbrytarna (3st) används för att växla den negativa kontrollspänningen till SPDT som då antingen växlar till en 50Ω terminering eller till power splitter.
• Power splitter är en passiv komponent som används som en RX combiner med tre ingångar till en utgång, förlusterna i denna är runt -6dB.

Realisering ;-)

Det hela byggs på 1.5mm FR4 kretskort med 50ohm stripline, en DC-del samt en RF-del

Kretskortet är fräst med min lilla CNC fräs med en 0.15mm V-bit som gått fyra varv runt kretsbanorna under isolationsfräsningen.
Mer om CNC fräsen finns i andra trådar om kretskortstillverkning.

Det är dubbelsidigt FR4 kretskort och ett stort antal kretskortsnitar förbinder jordplan på båda sidor på kretskortet.

På bilderna ser man att två antenningångar RX2, RX3 används och en utgång, RX1 antenningång är terminerad med 47ohm i väntan på fler tester.

Man ser också de varierande ytmonterade passiva komponenterna - en variation mellan 0603 0805 1206 (metric size) och helt beroende på vad som finns i junkboxarna.

DC kretsarna syns på toppen i bild

Tre identiska RX ingångar samt en gemensam utgång till radions RX ingång
Luftlindade induktanser till vänster är s.k Bias.TEE DC matning till mastboxar

På bilden ser man även induktanser på respektive antenningång, dessa är s.k bias-tee, och kan användas för att styra LNA boxen med en +26V DC spänning som kontrollerar

TX/RX växlingen, koaxreläet samt spänningsmatar LNA vid RX.

Styrning sker med vippomkopplare på en liten låda och en skärmad multiledarkabel

En multipolkontakt underlättar under prototypfasen

Använda denna makapär i praktiken ?

Det man kan se direkt är att nyttan är stor att kunna koppla ur antennsystem 

signal brus förhållandet förbättras och ofta hör man mycket bättre - bra!

Problem?

SW-338 styrs med negativ kontrollspänning och i första utförande av mitt kretskort så fanns tendenser till självsvängade SPDT - det är viktigt att de två spännings nivåerna kretsen använder inte varierar i spänning, det är nu antingen -4.5V eller 0V. 
Lösningen var fler avkopplingskondensatorer på respektive kontrollingång samt avkopplingskondensatorer på den switchade negativa spänningsgeneratorkretsen.

Det kan vara så att switchfrekvensen läcker ut på de känsliga styrpinnarna på SPDT kretsen eller från vanligt 50Hz brum som plockas upp av kablar m.m i rummet.

Från start fanns ferriter monterade i serie med varje DC spänning - så dessa minskar högrekvent brus i teorin.

Ett annat problem är egenskaperna hos ERA-3SM - bidrar dessa till sämre IP3 i antennsystemet?

Det skulle då visa sig i mottagarens vattenfall/spektrumvisning.

Budgeten i denna lösning innebär ett litet gain överskott, ERA-3SM kompenserar för förluster i combinern och ger ett överskott på kanske 5-10dB vilket kan påverka mottagaren på nåt sätt.
Det kan vara så att dämpsats behövs efter varje ERA-3SM för att prova detta.

Såklart borde kretskortet monteras i en RF  skärmad låda med chassigenomföringar av typen 1-10nF avkopplingskondensatorer - men först OM denna prototyp visar sig användbar så tas det steget.....

 Just bought a 5.7GHz 6cm band 2W transverter by sg-lab - modifications part 1

En egenskap med denna transverter är att om man använder lite lägre hastighet på telegrafi så kan den första teckendelen tappas bort.

Orsaken till detta är att den interna sekvenskretsen har kort hålltid, växling mellan RX/TX/RX sker snabbt och det telegrafitecknet som kommer först och som nycklar växlingen sänds inte ut.

I transverterns sekvenskrets kan man addera tid genom att addera kapacitans i VOX funktionen.

I orginal sitter en 2.2uF kondensator

I modifierat skick adderar man ytterligare 2.2-4.7uF till orginal 2.2uF.

Med 1st adderad 4.7uF blir VOX hängtiden ~1.5 sekund vilket kan passa för telegrafitrafik - men inte MGM som kräver ~0.5 sekunder. Man får prova sig fram eller justera MGM mjukvaran så TX delay är applicerad.

På bilden ser man VOX tidbestämningskondensatorn, man kan byta ut den helt eller löda på en ny ovanpå den befintliga kondensatorn.

Placeringen av VOX styrande kondensator 2.2uF i originalutförandet

I orginal sitter en keramisk kondensator i storlek 0805 ytmonterat

Man kan använda tantalkondensator i lite större storlek

I mitt fall råkade det finnas 10st keramiska 4.7uF 0805 i junkboxen så det blir valet.

 

Tantal (nedre i bild) är lite större än keramiska (övre i bild)

0805 4.7uF

Informationen om denna modifieringen av VOX kretsen kommer från Hristiyan LZ5HP.

Just bought a 5.7GHz 6cm band 2W transverter by sg-lab

I was part in a purchase of a bundle of this 5.7GHz transverter by sg-lab

In a conclusion - it is a good transverter, works as expected and from measurements in the microwave labs it seems to deliver according to the said technical specifications.

Encourage anyone to get one if the specifications are of your liking and it is used för intermittent SSB och CW traffic.

5.7GHZ QRV

Med transverter följer en 7-element yagi på ett kretskort med en SMA kontakt. Med den yagi antennen har 5.7GHz fyren SK0CT/B hörts bra på 44km avstånd och även på kortare distanser är fyren mycket stark även om det inte är fri sikt på något sätt i horisonten.

Det verkar mao. lovande - från bättre, högre, fri sikt QTH lär det enkelt gå att ha QSO längt over 44km med denna lilla antenn.

Med en parabol och dito matare kommer det att gå att nå ännu längre distanser.

Eftersom jag har under åren byggt en egen 5.7GHz transverter så är det intressant att se vad som finns innanför skalet på denna transverter...

Det finns två sidor på ett kretskort :-) - på den mest bestyckade sidan ser det ut så här

Andra sidan innehåller inte så mycket att se, några motstånd för slutsteget och induktanser för DC kretsar

Kretslösningar och komponenter

I lådan finns:

• T/R switch för 5.7G med pindioder till gemensam SMA kontakt, kan kopplas ur och använda separata RX och TX SMA kontakter om man använder externa reläer, LNA eller PA 
• RX kedja
• TX kedja med bandpassfilter
• RX TX switch som växlar anslutningen till blandaren
• En 3.8-8GHz passiv blandare
• Bandpassfiler till TX drivsteg och slutsteg
• En +13V "DC/DC step up converter" för slutsteget som drivs med +26-28V
• En IF ingångskrets för 432MHz med dämpsats, TX djustering av drivnivå, RF VOX eller extern nyckling och två färgs LED indikator för drivnivå, även justering av RX förstärkning
• Fram/back mätkrets på TX utgången med två-färgs LED indikatorer för TX nivå och SWR på 5.7G utgång
• SMA ingång för extern 10MHz referens
• Inbyggd "sequencer" utgång för t.ex LNA eller PA samt en inbyggd 30mS fördröjning av TX uteffekt efter PTT aktivering
• En Atmega328P MCU för PLL kontroll
• En 0.235GHz till 6GHz PLL med inbyggd VCO och 40MHzTCXO kristallreferens, 
• DC regulatorer +5V med mera....
• 
  

Ritade upp denna krets genom så kallad "baklänges ingenjörsskap".

Har inte identifierat alla komponenter men man kan gissa lite vad för typ av komponent skull kunna använda :-)

Mätningar 5.7GHz på transverter och extern 10MHz referens

Sändare

Mätningar visar en uteffekt på +32.2dBm (strax under 2W) och fasbrus runt -85.699/Hz, -55.699/1kHz mätt vid 50kHz offset på bärvåg med inbyggd TCXO referens och inbyggt T/R PIN switch.

Mottagare

Mottagaren är känslig med bra värden , RX har 17dB gain och 2.7dB NF med inbyggd TX/RX 5.7GHz switch

Frekvensstabilitet

Med intern TCXO och när man växlar från RX till TX och efter 40sekunder TX så har frekvensen ökat cirka 45Hz.

Med extern 10MHz referens så ser man en 7-8dB förbättring av fasbrus om man jämför den interna 40Mhz TXCO oscillatorn mot en extern 10MHz CTI OSC5A2B02  referens ansluten till SMA kontakten och med en fyrkantsignal med 2.5V p-p. +7.5dBm (dvs. inte det specade -10 till 0dBm).

Det verkar som den interna oscillatorn har 0.7V p-p vilket kan vara i underkant för den PLL som sitter i.

Prov med andra 10MHz referenser, som t.ex LEO Bodnar, visar på sämre resultat mest för att 10MHz referensen med GPS justering är sämre än CTI fast oscillator. Oklart om transvetern vill ha 50ohms matning av extern 10MHz referens, en högohmig CTI referens harfungerat bra.

Några observationer - saker som kan bli ett problem

Dämpsatsen på IF 432MHz blir varm

Mätte på de många ytmonterade resistorerna som utgör dämpsatsen 50ohm på IF ingången.

Alla resistorerna blir helt klart heta med 2.5W driveffekt.

Rekommenderar att driva transvertern på minsta effekt på IF -  man kan ställa in med mha. LED driveffekt indikeringen och potentiometern inuti transverter, på så sätt bygger om inte in värmefluster i lådan.

Slutstegstransistor blir varm - men hur varm blir den?

Mäter med IR termometer (av det billigare slaget) på slutstegstransistorns ytterhölje

• Efter 2-3 minuter med CW "dittar" blir yttemperaturen 103 Celsius
• Efter 1minut med FM "carrier" blir yttemperaturen 180 Celsius

Kan bara gissa vilken slutstegstransistor som sitter där - men om man gissar på att det är en AFT27S0006NT1 (eller liknande typ av transistor och kapsling) och tittar i databladet på slutstegstransistorns "MaximumRatings, CaseOperatingTemperatureRange" står det "TC 40 to+150"

Jag kommer att undvika köra trafik som ger så hög temperatur på slutsteget

AFT27S0006NT1 är: "Scheduled for obsolescence and will be discontinued by the manufacturer."

Transistor är inte dyr i dagsläget men blir kanske dyrare på sikt när den blir svårare att få tag i.

Eftersom slutstegstransistorn drivs av en DC DC "up-converter" så blir även komponenter in den kretsen varma - och bidrar till en allmän uppvärmning av lådan och dess innehåll.

Follow-up - YADIY5.7GTVP - Yet Another Do It Yourself 5.7GHz TransVerter Project

 En uppföljning på hembygget

Under året har transverter bygget rest runt i en kartong och har satts upp på olika portabel QTH.

Sist den var i bruk blev signalrapporter från motstationer lägre än vanligt - nåt kan ha hänt?

IF är 144.200MHz och drivs med under 2.5W.

Transvertern har varit utsatt för stora och snabba temperaturväxlingar vilket verkar ha tagit hårt på en del lödförbindelser på komponenter, genomlödningar och kretsbanor. 

RF lådans nuvarande utförande

Det man ser på bilderna nedan är kretskort med en del efterkorrigerade lösningar och utbyte av trasiga kretkortsbanor och havererade komponenter.

För DC matning används nu tunn 50ohm rigid koax, minskade en del av problem med ostabil utefffekt.

Låg uteffekt

Den uppmätta uteffekten var runt 30mW på 5760.200MHz...inte riktigt det förväntade, där borde finnas ett par hundratals mW.

Felsökning uteffekt

Det första felet fanns i den -3dB power divider som gick sönder tidigare - en av de efterlödda anslutningarna hade lossnat, även en stripline jumper i koppar hade lossnat, här fanns en hel del uteffekt att hämta. Det får bli en temporär lösning här - egentligen måste ett nytt kretskort tillverkas och en ny power divider monteras eftersom både ledningsbanor och komponentben är borta. Nu har jag använt mycket tunn blanktråd :-) att återskapa anslutningar mellan ben och banor.....inte 50ohm, men det fungerar iaf.

Uteffekten var nu uppe i 100mW med omlödda anslutningar.

Letade efter fler fel och andra felet var ett 5.7G ytmonterat bandpassfilter hade lossat en anslutning från stripline - efter omlödning var nu uteffekten uppe i 250mW.

Fortsatte felsökning och provade ändra på utgångs stripline på slutstegskretsen - där fanns plötsligt dubbla uteffekten vid temporärt adderad kopparflagga på stripline.

Provade ut olika flaggstorlekar och positioner till max. uteffekt var nådd....0.5W som bäst

Lödde sedan om hela TX kedjan och tog bort överskott med lödflätan, så lite överskott av lödtenn som möjligt på RF stripline och de ytmonterade RF komponenterna.

Uselt foto med det föreställer TX kedjan
Med tre drivsteg och ett 0.5W PA överst i bild (dold bakom en liten plåtbit)

Uteffekt högre än tidigare - med lite trimning utgången

Rätt nöjd med resultatet - PA kretsen kan ge upp till 0.5W uteffekt - så allt verkar OK

Mottagare

Provade mottagaren, känsligheten var lite låg i början, runt -120dBm

Lödde om hela RX kedjan och tog bort överskott med lödflätan, tanken var att ha så lite överskott av lödtenn som möjligt på RF stripline och i förbindelsen med de ytmonterade RF komponenterna.

Felsökning mottagarkänslighet

Fortsatte peta på MMIC kretsarna i RX kedjan och såg att en ERA MMIC hade dålig jordförbindelse på ett av två benen i X-kapseln - lödde om det benet och kretskortgenomföringen till jord och med bra jordkontakt som resultat.

Det var mitt eget tillverkade throughhole kopparlagda hål i teflonkretsortet som tappat jordförmågan tillfälligt.

Uselt foto med det föreställer RX kedjan
Med LNA överst, bandpassfilter och sen två efterföljande MMIC

Mottagare provad

Nytt mätningar av mottagare visar på bra känslighet - ungefär där prestandan var när transverterbygget var färdig.

Slutligen är projektet YADIY5.7GTVP åter på banan och kan användas på portabla 5.7GHz aktiveteter igen