2.5GHz to 10.3GHz signal source / x4 multiplier / old DRO LNB re-purposed

Hur snabbt få fram en  enkel signalkälla för 10.368GHz

Jag behöver en signalkälla på 10.368MHz men har ingen signalgenerator som klarar 10GHz.

Vanligast är att sätta på en multiplicerare och då min signalgenerator går upp till 3GHz kan man ha 2.5GHz och multiplicera fyra gånger (x4) till 10.268MHz.

Det finns många exempel på hur man kan göra en multiplicerare men många av dessa exempel har gått långt när det gäller konstruktionen, mycket gain och s.k pipe cap filter.

Mitt behov var lite enklare, en svag 10Ghz signal räcker och ev. övertoner runt 10GHz behöver inte hanteras. Signalkällan ska inte driva någon utrustning, används enbart som en liten fyr för att verifiera 10GHz mottagare.

Vad göra, rota i junkboxen!

Rotar lite i junkboxen och hittar några gamla DVB-S LNB med DRO för 12GHz. 

Innehållet i dessa äldre LNB är användbart, där finns fina 12GHz kretskort och GaAs Fet'ar och inte minst ett DC regulator kort med negativ och positiva spänningar.

PTFE 11-12Ghz kretskortet har tre stycken GaAs FETar i serie som LNA och mellanförstärkare innan diodmixern.

Exempel på äldre LNB som är klart användbart för liknande projekt

På motsatta sidan sitter DC reglerkortet för alla GaAs Fetar med mera...

Att jämföras med en senare med fortfarande en DRO LNB modell, lite mindre format på allt och en multifunktionell IC som tillhandahåller många funktioner inklusive DC reglering. Man kan prova återanvända hairpin 12GHz filtret, LNAerna och kanske även mixern.

Klipper isär PTFE LNB kretskorten i två delar, vardera med en GaAsFet, och sätter ett bandpassfilter emellan.

Bandpassfiltret är baserad på en annan bit PTFE kretskorts 50ohm stripline som sedan modifieras med skalpell.

Man gör en halvvåg lång del av stripline samt två kopplare för in och utgång, avsedd att resonera på 10GHz.

En FET gick nog sönder vid de första försöken att sätta fart på multipliern så den byttes ut till en NE72084 GaAsfet, den andra FET är okänd men satt som nummer tre i LNA kedjan.

Alla PTFE korten är monterade på ett underlag i form av en FR4 enkelsidigt kretskort.
I varje PTFE PCB genompläteringar/nitar/jordpunkter har lödpasta applicerats på undersidan av PTFE PCB och sen värmts upp så en jordförbindelse uppstår till underlaget.

Det DC reglerkort som fanns i LNB har i orginalskick trimpottar för -Vg och +Vd - mycket bra!

På kretskortet syns en 8V regulator, en ICL7660CPA charge pump som ger den negativa gatespänningen -. och en bunt trimpottar för respektive GaAsFet 

Matningsspänningen är +8V och jag räknar ut serieresistorns värde, dvs. 8V matning, 3V Vd samt för 30mA Id, löder dit nya resistorer eftersom en orginal LNA och en junk multiplier kommer att jobba på helt olika strömmar.

FET på ingången får en ny serieinduktans på -Vg, kapar av 11-12GHz DC avkopplingen vid stripline och löder på 5.6nH induktans. se foto.

Sätta fart på junk - eller vad kan man modda en gammal LNB till?

Ansluter signalgeneratorn på 2.59205GHz med 0dBm nivå på ingången, ansluter spektrumanalysator på 10.3682GHz på utgången och börjar justera:

- Steg ett är att justera -Vg och se om x4 signalen börjar synas.

- Steg två är att justera bandpassfiltret, använder en tandpetare med en pålimmad kopparflagga (1x1mm stor), man hittar platser där filtret resonerar bättre och löder dit permanenta kopparflaggor och fortsätter hitta nya platser med tandpetaren.

Kopparflaggorna i mitt fall förlängde kvartsvågselementet samt de två kopplingsstriplines.

- Steg 3 är att åter justera -Vg för maximal signal på 10Ghz.

Mäter med multimetern på -Vg och +Vg och jämför resultatet med databladet för NE72084 med graferna för olika arbetsförhållanden.

FETen borde vara i saturation för att gå olinjärt och det jag ser är att den första FET går på 40-50mA. 

Den andra FET har jag inga data på så där gäller enbart utsignal och justering av -Vg.

Resultatet!

Junk från en 11-12GHz LNB återanvänt!!!

Här syns i bild, 2.5GHz drivsignalen 

och den resulterande 10.368GHz utsignalen.

Med lös koppling till spektrumanalysatorn är signalnivån tillräckligt stark som signalkälla för mottagarprov/trimning.

Cheap LNA 2026

Inköp som ny

" Wow - den klarar upp till 6GHz "

Innehåller optionen med internt li-ion batteri och laddkrets för batteriet

Man kan då ansluta LNA boxen på ett instrument utan kablar - mycket bra för kortare mätningar portabelt

Här syns en applikation, en portabel batteridriven spektrumanalysator och bredbandsantenn samt denna batteridrivna lågprisLNA från öst inkopplad för lite mer känslighet.

Med LNA ser man FM sändarna på några km avstånd med denna usla antenn

Usel antenn: En logperiodisk antenn som matas på detta sättet med en SMA direkt i framsidan verkar inte helt korrekt - troligen ska en semiridig koax dras från den punkten till baksidan av antennen och skärmen lödas i ändarna på koaxen.....

Jag inspekterade kretskort och låda

lådan är i gul "eloxerad" aluminium utförande, eloxering (som alla vet?) är isolerande (och som alla vet så säljer guldfärgade prylar bättre än prylar i rå obehandlad aluminum....)

Kanterna är gula, färg eller oxid?

Kanterna är icke-ledande, helt isolerande skikt med färg eller oxid

På det sättet kretskortsgavlarna är utförda kan man se att tanken var att gaveln ska vara i kontakt med kretskortsgavlarnas exponerade jordplan. I orginal är all jordplan centrerad runt SMA kontaktens kretskortgenomföring/bicka/mutter.

En enkel lösning är att helt enkelt slipa av all eloxering på båda gavlarna.

Nu har man en RF tät(are) låda.

Slipade kanter, ren aluminium exponerat

Aluminium är en bra ledare :-)

Kretskortet sitter inuti den extruderade aluminiumlådan i kretskortsspår som också är eloxerade

Lådan är isolerad på insidan med denna oxid eller färg

Egentligen borde dessa spår vara o-eloxerade - men jag orkar inte ta bort oxiden eftersom spåren är såpass breda att det inte finns nån garanti att det blir en konsistent jordanslutning mellan kretskortets jordplan och lådans spår. Om det ändå blir glappt här så är det en sämre lösning.....

Ytterligare en modifiering  -SMA kontakterna är inte lödda på båda sidor om kretskortet....

Före

Efter

Den aktiva komponenten är TQP3M9037 och är snart en 10år gammal krets.

I databladet finns specifikationer för 3.3V och 5.0V.

700-6000MHz låter kompentent - men data varierar en hel del inom det frekvensområdet!

25dB gain på 700MHz och 10dB på 6000MHz

0.4dB NF på 700MHz och 1.6dB på 6000MHz.

Men det är med kretsen monterad på demokretskortet från tillverkaren och komponentvalet är kritiskt uppe på 6GHz.

I testkretsen på 3.4GHz används 0402 storlekar på R, C och L.

I detta massproducade exemplar från öst matas LNA kretsen med 3.7V från den inbyggda li-ion batteriet.

Li-ion med inbyggd BMS?

Även om man ansluter en 5V mini-USB till intaget så lär kretsen gå på runt 3.7V från den spänning som den inbyggda li-ion laddkretsen ger ifrån sig till batteriet.

Har inte lyckats mäta på kretsen ännu men har sett andra som mätt i orginalskick och komponenter på denna massproducerade produkt:

LNA kretskortet i orginalutförandet

Det som är lite unikt i denna massproducerade produkt är:

- BAV99 dubbeldioden på ingången, används som begränsare/skydd av ingången

- B5819 schottkydiod på utgången som nån typ av skyddsfunktion?

- 100kohm på ingången till jord, även det nån typ av skyddsfunktion?.

- Seriekondensatorn på ingången (som är ett krav från tillverkaren) är på 100nF - ett försök att leda in HF signaler till kretsen.

- Alla komponenterna är 0603 eller större.

- den minsta induktansen på DC matningen är 300nH, den största induktanser är 47uH.
Otroligt stor induktans -  och i en bias-tee krets skulle 1uH räcka till för 100MHz som lågfrekvensinduktans. Högfrekvensinduktanser 330nH är även den jättestor, här skulle 56-100nH passa bättre för flera GHz.

- kretskortet är tjockt FR4, dvs. förluster i kretsen uppstår på vid flertalet GHz.

Troligt kretsschema och komponenter

Dessa unika lösningar kommer inte ge några bra prestanda uppe på höga GHz frekvenser :-)

Grundtesten är att denna pryl är gjord för låga frekvenser, långt under de 6GHz som LNA kretsen i sig kan klara av.

Både kretskort, komponentval och paketering (låda + SMA) signalerar låga frekvenser....