10GHz LNB TCXO mod

LNB frekvensstabilitet - byt ut kristall mot en TCXO

LNB från känd f.d bildelsfirma, observera placeringarna av låsklackarna

En bild på en redan modifierad LNB för SMA kontakt enligt tidigare beskrivning
med semirig koax genom orginal F-kontakt

Översikt på modifierad LNB
Notera att i locket så sitter en liten bit kapton tejp, den fungerar som isolator för ev. ledare som kan ta i locket.
Locket är nedslipat under kapton tejpen, för att få plats med kondensatorerna, TXCO, 3.3v regulator och trådar

TCXO och 3.3 volts DC regulator. Regulator ansluts till den befintliga +6 volts regulatorns ingång, dvs. på LNB spänningsmatningen
Använder lackerad koppartråd av utrymmesskäl, det är trångt under locket på LNA
IC ligger på rygg mot LNA kretskortet, på den plats där 25MHz kristallen är placerad normalt.

Värt att nämna och notera att 3.3volt regulatorn enligt databladet inte vill ha mer än 11volt på ingången
En standard omodifierad LNB matas med högre spänning än +12V beroende på val av polarisation.
I mitt fall så är LNB modifierad och kan matas med +11volt eftersom LNB körs på endast en polarisation
Troligen går 3.3v regulatorn sönder om man överrskrider +13V en längre tid.

TCXO är en Abracon AST3TQ-T-25-28

LVCMOS TCXO för 3.3volts <10ma matning="" p=""> +- 220ppb frekvensstabilitet, avsedd för högstabila applikationer med låg fasbrus
Ytmonterad kapsel 7x5x1.9, den har ingen yttre frekvensjustering.

3.3V regulatorn är en MAX882A, 200mA low dropout, inbyggda skydd för last och temp, 1.5W, SOIC-8 kapsel. Vid uppstart så tar det dryga 2minuter innan TCXO har nåt sin stabilitet. NOTERA: detta är ett provskott eftersom TCXO har LVCMOS utgång och det kan innebära att något i LNB kommer att antingen försämras eller inte fungera, idealet vore kanske ett filter som rundar av vågformen något och liknar mer den vågform en kristall ger.

LNB, en vanlig downconverter, RF 10.498GHz, IF 739MHz, LO 9.75GHz
Här är en skiss där LNB är förenklad som en frekvensmixer.
Mottagaren ansluts på IF, i mitt fall en SDR_RTL
TCXO ansluts till LNA IC

En påminnelse: Amatörradio via geostationär amatörradiosatellit på mikrovågsbanden

En liten uppmaning!

Med små medel och lite större parabol så kan man trafikera denna unika satellit, och lyssna på sina signaler på 10GHz med en vanlig satellit tv LNB 60-80cm parabol och en 700-800Mhz mottagare - rekommenderas!

 

Många olika upppkonvertrar från 144/432MHz till 13cm finns att köpa - om man inte gör en själv.

Att med den blygsamma uteffekten ändå kunna höras via satelliten kommer sig från att satelliten har en mycket känslig mottagare.

Satelliten har nu fått mer bandbredd på den analoga transpondern, så nu finns det mycket mer plats att experimentera med alla sorters trafiksätt - rekommenderas!

Skrev en artikel som propagerade utanför SM.

https://www.amsat.se/2019/11/03/bli-qrv-via-qo-100s-smalbandstransponder-med-100mw/

https://twitter.com/AmsatUK/statuses/1191080749744754693

 

http://www.southgatearc.org/news/2019/november/qo-100-geostationary-satellite-with-just-100-milliwatts.htm#.XlzbReSWxaQ

https://www.veron.nl/nieuws/qo-100-smalband-met-100-mw/

 

https://groups.io/g/FUNcube/topic/23cm_band_at_wrc_19/42697509?p=,,,20,0,0,0::recentpostdate%2Fsticky,,,20,2,0,42697509

An odd "divide by 8th" 10Ghz Prescaler for 10Ghz testbench

I radiolabbet saknas en frekvensräknare som klarar frekvenser över 2GHz  - så hur gör man för att bestämma frekvens på t.ex 10GHz?.

Många använder en prescaler före frekvensräknaren vilket är en enkel och överkomlig lösning

Tanken med det här lilla projektet är att bygga ihop en prescalerlösning själv.
Det svåraste, eller snarare den del som tar mest tid är att ta fram ett kretskort för de ingredienser som prescalern behöver.
Den snabba vägen är att använda surpluskretskort och göra mindre modifieringar.

Val av prescaler är inte helt enkelt, jag vill t.ex inte ha en programmerbar prescaler, inte heller en ytmonterad kapsling som inte går att löda fast på kretskortet i hemma labbet.
Många moderna IC/prescalers använder 4x4 mm eller 2x2mm kapslingar med upp till 24st anslutningar, vilket gör att tillverkning av kretskort och montering av kretsen blir en utmaning.
Pris och tillgänglighet (köpa enstaka exemplar) spelar också in.
Hittade inte någon statisk, prisvärd och tillgänglig/lagerförd dela med 10 prescaler!.
Så då blev det till att ta second best, vilket blev en statisk prescaler som delar med 8 istället.

Det uppstod ett tillfälle att införskaffa en lite större mängd elektronikkomponenter, passade då på att skaffa ett exemplar av HMC363S8G prescaler i SOIC-8 kapsel.
HMC363S8G kostar drygt 200SEK/st, mycket prisvärt och den klarar DC till 12GHz.
Det finns andra prescaler som klarar upp till 40GHz, men dom kostar drygt 3000SEK/st.


Det som är udda är att HMC363S8G är en en dela med åtta prescaler, så man får använda kalkylatorn när man räknar ut den riktiga frekvensen!
Ingen stor sak eftersom alla? radiolabb har en kalkylator lätttillgängligt!

Aktiva komponenter på kretskort:

1st HMC363S8G i SOIC-8 - Prescaler
1st LM78L05ACM i SOIC-8 - +5V DC regulator

Passiva komponenter på kort:

Komponentvärden är tagna från respektive datablad, består mest av kondensatorer och nåt enstaka motstånd.
Alla komponenter är ytmonterat, gärna så litet som möjligt eller snarare så blir det de komponenter som finns i junkboxen.

Krets schema på Prescaler

Från databladet togs prescaler grundschemat - men adderade två tillägg för att:
- Minska självsvängningstendenser utan insignal, man adderar ett 65kOhm (blev 57k) motstånd till jord på ingång 2.
- Addera ett 50ohms (blev 47ohm) motstånd till jord på utgång 2 - eftersom det krävs bara en utgång så terminerar man utgång 2.

Färdigt Prescaler kretskort med HMC363S8G

Tunn semirigid koax med en SMA kontakt förmonterad i en ända - ansluts till in och utgångarna.
Man måste separera ingången från ev. DC via en seriekondensator,  nåt som verkar gälla alla in och utgångar överlag.

 

En SOIC-8 HMC363S8G i mikroskopet, med keramiska högfrekvenskondensatorer och korta lednings banor. På bilden syns hur ett modifierat surpluskretskort ger plats för ytmonterade 0603 kondensatorer samt två 1206 motstånd.
Med en liten skalpell kniv har ledningsbanor mellan lödöarna tagits bort och gett plats för ytmonterade komponenter.

Färdigt DC/DC regulator kretskort med LM78L05ACM

Kretsen har redan erforderliga kondensatorer på in och utgång samt en EMI genomföring på ingången. Dessa kondensatorer behövs så fort ledningslängderna blir långa.

En SOIC-8 LM78L05ACM i mikroskopet, 100mA ska räcka  till prescalern som enligt databladet vill ha som mest 70mA/5V

Låda med Prescalernoch DC regulator

Redigt gör-det-själv förpackat i en liten förtennad metalllåda med ett bärande kretskort och två semirigida koaxer med SMA hanar. Adderade en genomföringskondensator på 3.3nF i lådans vägg - för 8-20V DC matning.

Provkörning och Resultatet

I databladet för presacler finns en grafik på vilken ineffekt som krävs lite beroende hur många GHz som ska mätas upp. En grov regel är att ingången kan matas med mellan -15 och 0dBm insignal på de flesta frekvenser. Max insignal är +10dBm och den nivån ska man undvika och istället använda dämpsatser.

Matar man på med för låg insignal kan man få problem med falska utsignaler till frekvensräknaren, vilket stämmer i mina tester. Man får en utfrekvens men den är inte stabil vilket är en bra indikation.

Utan insignal är otroligt nog prescaler lugn och fin, min frekvensräknare är visserligen inte så känslig men den visar inga falska signaler på den -6dBm signal som kommer ut från prescalern.

Provar mata in en känd frekvens från signalgeneratorn och mäter med frekvensräknaren


En 800Mhz signal blir 99.99987MHz

En 1296.200MHz Signal blir 162.02495MHz

En 3GHz signal blir 374.99988MHz

10GHz

Sen kommer det stora provet, jag matar in en 10GHz signal från min hemgjorda 10GHz signal test generator, en s.k "radar" detektor med DRO oscillator som är ansluten till ett 10-12GHz matarhorn som kommer från en LNB som slaktats.

En 10.447GHz signal blir 1305.9012MHz

En s.k HB100 radarmodul kopia, lite moddad för att svänga på 10.4GHz. En liten pickup loop i koaxkontaken på ingången till prescalern räckte för att få igång prescaler och frekvensräknaren.

HMC363S8G klarar från DC till 12GHz, finns en snarlik version som klarar 13Ghz.
I slutändan så belastade denna prescaler min radiobudget med cirka 220SEK - väldigt prisvärt!

Alternativa lösningar

Om man nu vill ha en dela med 10 prescaler, vilka alternativ finns då med SOIC-8 kretsar för att kunna hantera kretsarna själv på kretskortet.

så kan man ta en HMC361S8GE som klarar upp till 10GHz och som delar med två,

sen seriekopplar man en HMC438MS8GE som klarar upp till 7GHz och som delar med 5

Troligen krävs nåt anpassningsnät mellan dessa två, men inget komplicerat.

361 kostar strax under 200SEK

438 kostar strax under 350SEK

Så även 550SEK är prisvärt alla gånger, får se som om jag tar den vägen lite längre fram....vore najs att ha ett kretskort klart med två soic-8 platser + anpassningsnäten på in/ut samt emellan.

13cm BPF measurements

13cm BPF measurements

En mätning från min filter mätare weekend

Första filtret

Surplusfilter, orginal avsedd för passband 2.1Ghz med 60MHz bandbredd

Omtrimmat fitler, blev inte OK, det finns problem utanför passbandet med låg dämpning

Nästa filter

Ett till surplus filter för 90Mhz bandbredd på 2GHz

Omtrimmat för 13cm, helt klart användbart för 2400.0MHz

Surplus QRO BandPassFilter re-tuned 2.4GHz

Ett försök att modifiera ett surplus 1.5GHz bandpassfilter till QO-100 upplänk på 2400.050MHz.

Har tidigare lyckats modifiera dessa filter till 1.3GHz.

Ett 8-kavitetsfilter för 1.5GHz, går det månntro att skruva om till 2.4GHz ???????

Principen är enkel, varje kavitet har en resonator och en tuningskruv i det avskruvbara filterlocket.
Kaviterna är cirka 40x40x40mm innermått. Resonator rören har 12mm OD och 9mm ID samt är fästa i kaviteten med skruv i en ända, den andra ändan är öppen och direkt under tuningskruven.
Allt är försilvrat i filtret.

Resonatorn i kaviteten är för lång, alla 8 resonatorerna skruvas loss och kortas av 9.5mm i metallsvarven. Borjade först med att kapa av 4mm montera ihop samt trimma filtret  - första försöket kom resonanern inte högre än 1950MHz - så det var bara demonterad filtret och kapa av ytterligare 5.5mm.

Tuning skruvarna blir då för korta och når inte resonatorn och skruven måste förlängas, skruvarna var alla lödbara och kunde löda fast försilvrade skruvdistanser (10mm långa) på varje skruvända.

 

 Filtret är nu mekaniskt modifierat, nu återstår tuning slutliga resultatet

 Filter loss: matade in 20dBm och det försvann 2.2dB på arbetsfrekvensen 2400.056MHz

Övre skarpa kanten på filtret är 2.50GHz, över -25dB dämpning

Resultatet är 140MHz bandbredd mellan den undre och övre -30dB flankerna.

Slutsatsen: ett fullt användbart BPF på 2400.05MHz med dryga 2dB förluster, tål mer än 1W (som det tidigare modifierade keramiska TEM filtret mellan TX konverter och drivsteget klarar av.

Tanken är att använda detta filter mellan antenn och en lite större förstärkare också kompenserar för
förluster i filter och koaxkabel.

Recap QO-100, NB transponder LNB and TX converter

Första intrycken från att ha trafikerat OSCAR-100 smalbands transponder

Nedlänken på 10GHz

Att kunna lyssna på trafik från den geostationära satellitens transponder.
Nedlänken är väldigt enkel att åstadkomma med en vanlig LNB och en vanlig parabol allt mellan 60-80cm fungerar bra. Inställning av parabol och LNB sker på samma sätt som med vilken geostationär satellit som helst.
På amatörradiospråk så hamnar elevationen runt 22 grader och azimuth runt 171 grader, på satellitspråk blir det 26grader Öst och 22 graders elevation, LNB skew runt -4.5grader.
Inställningen är känslig som vanligt och man bör ha en mottagare igång så man kan bestämma vilken satellit man lyssnar på. QO-100 har två amatörradiofyrar 10 489.55MHz CW och 10 489.8MHz BPSK och kommersiella fyrar på 10.706 och 11.205GHz (som kan variera beroende på vilken beam satelliten använder). Amatörradiofyrsändarna står på marken och använder transpondern.

Det man ska se upp med är att INTE använda LNB'er med DRO lokaloscillatorer.
Man måste använda en LNB som anger att den klarar digital TV, dvs. det betyder den LNB använder en PLL med en kristall.
Innan man börjar lyssna på transpondern, låter man LNB värma upp en tid (20-30minuter) så kommer frekvensstabiliteten vara tillräckligt bra för att man ska kunna lyssna på smalbandig trafik.
En s.k singel-LNB för digital TV kostar runt 150-200SEK och det finns många LNB att välja på, men alla fungerar. Vill man ha mindre frekvensdrift kan man isolera LNB med en vinterhandske och en plastpåse, dom dämpar inte 10GHz signalerna.

OBS! läser man mycket på nätet om nedlänksstation så hittar man mycket information om att man ska låsa LNB mot GPS, man måste köpa ett visst märke av LNB eller ha modifierade LNBer med TCXO eller signalgenerator.
DETTA BEHÖVS INTE, det är snarare ett uttryck för att amatörer tycker det är kul att bygga den perfekta stationen och sen använda den.

Sen ska man ha en mottagare som tar hand om signalen på runt 730MHz från LNB så man kan lyssna. Finns många alternativ och mottagare som klarar över 1GHz.
Dem mottagare jag använder är en SDR RTL USB med en TXCO. Kostar runt 350SEK.
Fördelen med den är att man har program i datorn med vattenfall, vilket är otroligt bra att ha.
Man installerar nåt av alla tjog av SDR program som har stöd för SDR RTL USB - allt från Sharp+ (gratis) till Linrad (gratis) går att använda. Sen kan man lyssna på alla moder, men på Oscar 100 Narrow Band transpondern gäller CW/USB/Digitala moder.

Om man inte har en egen nedlänksstation - så lyssnar man på nån av de WEBSDR som redan finns för QO-100.

Upplänken på 2.4GHz

Här krävs lite tankeverksamhet först.
Den enklaste lösningen är att använda en separat RX och TX antenn  - så slipper man problematiken med en duobands matare för 2.4GHz/10GHz.

För transponder kommer det finnas en begränsning i hur mycket ERP man kan använda på 2.4GHz upplänken.
Om man har för lite ERP så begränsas man till vilka trafiksätt man kan använda, om man har för mycket ERP så kommer transpondern att signallera på din nedlänk att du har för mycket ERP, en funktion som är till för att hålla transpondens prestanda och känslighet under kontroll.



Om man börjar med att se till att man har några hundra watt ERP tillgängligt via en tillräckligt stor parabol.. För digitala moder och CW krävs mindre ERP, medan SSB kräver mer ERP.


Mataren till parabolen kan man göra själv, en helix med 6-7varv eller en patchfeed. Följer man bygginstruktionerna man hittar på nätet på dessa 2.4GHz matare så kommer man snabbt fram till en användbar matare. Upplänken ska ha RHCP ut från antennen - så mataren som belyser parabolen ska vara LHCP och sen ändrar reflektorn polarisation till RHCP.

Använder man en 144/432 till 2400 TX konverter, dvs. på t.ex 144MHz (eller 432MHz) så kan man använda sin SSB/CW sändare och driver en mixer som blandar 144MHz med 2256MHz (eller 1968) så får man 2400Mhz. Efter blandaren har man ett filter som undertrycker 2256Mhz samt en RF 2.4GHz förstärkare.
RF förstärkarens uteffekt beror ju på hur mycket förluster man kommer att ha i filter, koaxkabel och hur stor parabolen är.
Lokaloscillatorn jag använt är en TCXO, dvs. en vanlig kristall med en temperaturregulator som håller en konstant temp  OCH den räcker till för att kunna köra smalbandig CW/SSB trafik.
Låter man TCXO värma upp en liten tid så är det väldigt enkelt att köra CW/SSB med endast små justeringar av frekvensen i nedlänken.

OBS! läser man på nätet om 2.4GHz upplänkstationer så kan man tro att man måste ha en GPS 10MHz låst oscillator eller högpresterande PLL lösningar. DET BEHÖVS INTE för CW/SSB trafik om man låter oscillatorn värma upp 20-30minuter så är frekvensdriften med en TCXO helt OK och endast små justeringar behövs.


En variabel RFdämpsats mellan mixer och förstärkare gör att man kan reglera uteffekten samtidigt som man lyssnar på nedlänken och kan på på vis bestämma vilken effekt man behöver utan att på verka transpondern negativt eller ha en tillräcklig effekt för SSB eller digitala moder.

Det är med andra ord bra att kunna variera sin effekt av många orsaker.



På sikt lär det komma WEB-baserade 2.4Ghz upplänksstationer, dvs. man sänder via en annan station remote.


Man kan ju också köpa en s.k amatörradio LNB med en anpassad lokaloscillator så man kan lyssna på t.ex 432MHz samt köpa en TX konverter med eller utan 10MHz referens. Även matare för både ett eller två band 2.4/10G finns att köpa.
Det finns även exempel på hembyggda duobandsmatare - båda enkla och avancerade modeller så kan man ha en enda parabol.

 

QRV QO-100 NarrowBand Transponder

Har nu kört de första test QSOna via QO-100 smalbands transpondern

Här är den färdiga TX UpConverter 144MHz till 2400.06MHz CW/SSB - med marginal för lite koaxförluster till antennsystemet.
LO på 2256MHz har en temperaturkontroll (TCXO) på kristalen och den regleringen räcker gott och väl till för att köra CW och SSB.

Parabolmataren som användes, en gammal helix som jag byggde 2002, men den fungerade, troligen lite för många varv för en liten parabol. Placeringen i fokuspunkten var inte kritiskt på nåt sätt om man jämför hur kritisk 10GHz LNBs placering i fokuspunkten är.
Anpassningen i mataren är inte perfekt, men för låga effekter är det ok.

Hur mycket ERP krävdes ?

Med 120W ERP i upplänken (från en stor parabol) så är det möjligt att få en nedlänks signal 5 dB över bruset hos en mottagande station med en 1.3m parabol. Vilket är tillräckligt för CW QSO.
För SSB QSO går det inte så bra med så låga nivåer.

Mottagarsystemet spelar stor roll

Om man har en relativt liten mottagare med en 0.7 till 1.2m parabol i nedlänken till en enkel universal LNB och en billig SDR-RTL USB - så är 100mW PEP tillförd effekt till antennsystemet och 120W ERP utstrålad effekt från antennsystemet nära gränsen för vad mottagaren ska orka med.

Jämför med de prov som jag gjorde med en 0.8m offset parabol med en COTS LNB (helt omodifierad TS100F) till en SDR-RTL-USB mottagare, prestandan var låg, man ser t.ex inte transponderns brusgolv )i det 300kHz bredab passbandet) över LNB egna brusgolv, vilket betyder att denna station har tappat S/N och därmed krävs att motstationen har en signal som är starkare.

Dessutom är transpondern nu väldigt lågt belastad och har fortfarande mycket känslig mottagare - om detta ändras krävs och antalet användare på transpondern ökar  - behövs troligen mer ERP än 120W för att ens köra CW QSO, kanske är maskinella modera möjliga med ytterligare 10dB marginal.

Antennen,  blir orimligt stor, vad krävs istället ?

---------------------------------------------

EDIT & NEWS 2019-10

 Nya förbindelseprov är gjorda mot den (fortfarande) ytterst känsliga QO-100 mottagaren.
Satte upp en 180cm parabol och nu i höst monterades en helixmatare på i fokuspunkten.Eftersom sändaren står inomhus tillkommer 15m koax mellan sändare och helix matare. Koaxen  är en 1/2tums semirigid koax och den har enligt databladet -2.86dB förlust vid 2.3GHz över 15m koax. Det motsvarar en faktor på cirka 0.5, dvs. en halvering av effekten pga dämpning i koaxen.
2.4GHz sändare kan med en variabel dämpsats ge t.ex 0.2W PEP uteffekt.Matar man in 0.2W PEP till koaxen, så kommer det ut 0.1W vid mataren.
Sagt och gjort, om man först lyssnar via BARTG QO100 websdr mottagare, så ser man att utan signaler så är brusgolvet runt -89dB (använder den SDR signal styrkemätare man kan aktivera med snabb eller långsam värdesbildning.) 
Sänder en CW signal och ställer in webSDR på nedlänksfrekvensen, och använder SDR signal styrke mätare igen, då visar den mellan -85 och -83 dB, dvs mellan 4 och 6 dB över brusgolvet i webSDR syns CW signaler. Det är en svag men användbar signal för CW samt digitala moder.Enligt antennaecalc.html så med 0.1W och 28dBi blir det 38W ERP till satelliten.

Försöker sedan med SSB, men då blir det svårt. Det enda man ser på webSDR är en stark vissling eller en bärvåg, tal går inte att urskilja i brusgolvet. 38W ERP är för lite för SSB utan processing av audiosignalen. Nästa test blir med en annan drivsändare som har kompressor på SSB och sen prova igen med 100mW och 180cm parabol - då borde det bli samma resultat som med CW, dvs. runt 4-6dB över brusgolvet på webSDR.

---------------------------------------------------------------------------------------------

I nuläget lär det krävas runt 500W ERP för att ha starka SSB signaler som ligger 15dB ? över bruset (S/N) och om motstationer med vanliga mindre paraboler ska kunna höra dina signaler bra i egen mottagare.
500W ERP kan åstadkommas på två sätt, antingen med en större antenn (mer gain) eller mer effekt (PEP  - tillförd/uppmätt vid antennsystemet).
En större antenn betyder en MYCKET större parabol, flera meter i diameter, se exemplet.

Om målet är 500W ERP: Hur mycket förstärkning behöver antennsystemet då:
Exempel: 4.0W PEP till 23.5dBi ger 540W ERP 
Exempel: 1.0W PEP till 29.5dBi ger 540W ERP
Exempel: 0.1W PEP till 39.5dBi ger 540W ERP

Om målet är 500W ERP: Hur stor blir antennen med den förstärkning som krävs:
En 0.75m parabol ger 23.5dBi (cirka)
En 1.5m parabol ger 29.5dBi (cirka)
En 4.5m parabol ger 39.2dBi (cirka)

Att ha en 4.5m diameter parabol vid sin bostad är inte möjligt annat än under speciella förhållanden.
Att ha en 0.75m diameter parabol vid sin bostad är fullt möjlig och en välDigt vanligt antenn

Exakt vilken effekt man behöver för sin 2.4GHz station beror på kabel/filter förluster och parabolmatare/parabol effektivitet. Kanske finns det 3dB förluster eller 6dB, då blir det att dubblera effekten en eller två gånger för att kompensera förlusterna. Förlusterna på 2.4GHz är avsevärt högre än på VHF/UHF.

Kör man bara CW/telegrafi eller maskinella trafiksätt så krävs mindre effeknivåer än 500W ERP
Många maskinella moder klarar 10dB lägre avkodning än vid en hörbar CW signal, och en CW signal avkodas på mycket lägre nivåer än SSB signaler. 

Använda WebSDR som mottagare via WLAN och sända på Upplänken samtidigt

AMSAT UK har en QO-100 NB WebSDR har en 1.3m parabol.

QO-100 Upplänk för smalband finns mellan 2400.055 - 2400.295 MHz respektive WLAN 2402 - 2470Mhz.

Under upplänksproven användes AMSAT UK's QO-100 NB WebSDR som mottagare via min laptop. Laptop var ansluten till ett 2.4GHz WLAN samtidigt som TX konverter sände en smalbandig under 2kHz bred CW/telegrafi i  upplänken på 2400.067MHz - med 120W ERP utstrålad effekt från en stor parabol. Parabol är eleverad över 20grader och huvudloben är ett par grader bred, sidoläckaget från parabolen i horisontalplanet är nånstans mellan -30 till 40dB -lägre än i huvudloben, dvs 100 till 1000 gånger svagare än huvudloben.

Laptop var placerad på marken ett par meter bredvid 2.4GHz antennen och WebSDR streamen (med vattenfall och ljud) var helt opåverkade, inget påverkade streamen mellan latop WLAN client och WLAN accesspunkt eller den datastream som kom från WebSDR i England.

Dämpningen på 2.4GHz och parabolens läckage utanför huvudloben ger låga signalnivåer på 2400.067 - samt att signalen mellan WLAN accesspunkten och laptoppens WLAN clienten är starka på de kanaler som råkar användas mellan 2403 och 2470MHz.

Man kan se detta test som att dessa smalbandiga (långt smalare än 2.4kHz) CW/SSB signalerna på 2400.0MHz inte påverkade WLAN signalerna uppe på 2403-2470Mhz.

qo-100 QRV, tests performed on transponder

Överraskning ikväll, transpondern är QRV för lite friendly testing

Hörde lite SSB trafik på 10.489GHz, LNB var iskall när jag lyssnade på detta och frekvensdriften väl stor

Lite kul var det, världen första geostationära amatörradiotransponder är QRV 8)

Justerad parabol och en massa trafik igång redan.

80cm parabol, TS100F  universal COTS LNB

På bilden nedan stod min parabol lite snett, fick in svaga signaler

80cm parabol, TS100F Universal COTS LNB

QO-100 / Phase 4 satellite uplink - surplus RX converter modified as TX converter - up the power with MMIC amplifier SXA-389

2.4GHz TX konverter med 2.4GHz förstärkare

Sändarkonverter slutsteg och filter för QO-100 upplänk

Min ombyggda RX konverter är nu en TX konverter och ger i nuläget två signaler ut på RF porten: det mycket svagare LO läckaget samt den starkare huvudsignalen på 2.4Ghz.
Ett 2.45GHz filter i konvertern RF port undertrycker LO rätt mycket så jag har nu provat ansluta en extern 2.4Ghz förstärkare. Konverten ger just 3mWsom ska driva förstärkaren.

Förstärkaren efter TX konverter:

Förstärkaren är en kedja med två steg, en enkel SXA-389 samt två parallelkopplade SXA-389.
SXA389 är en +5V GaAs HBT MMIC som klarar 2.5GHz med 13dB gain på 2.4Ghz och kan enligt databladet ge över +25dBm styck.

Kretsen består av en SXA-389 som driver två parallelkopplade SXA-389 via hybrid 90graders 1P503 Anaren -3dB kopplare.
Hybridkopplarna är specifierade upp till 2.1GHz. På 2.4GHz lär det finnas obalans mellan portarna i kopplaren men dom tycks ändå fungera bra på 2.4GHz.
MMIC kräver ofta en separat bias DC matning, men dessa MMIC inbyggd aktiv bias och kräver endast en DC matning.

Update:
Lite info om SXA-389 : som är en "0.25W medium power GaAs HBT amplifier med aktiv bias"
Den används som slutsteg i repeaters och då med +10dBm uteffekt på bredbandiga (n x MHz) signaler.
Nu kör jag med signaler under 3kHz bandbredd, så uteffekt på +20dBm (100mW) borde vara möjligt och bibehållen linjäritet. Vid +25dBm har man nått P1dB dvs. inte längre helt linjärt?.
Med dessa två i parallel så borde jag uppnå minst 200mW och marginal för efterkommande förluster i koax och filter.
SXA-389 är snart obsolete, så istället kan man titta på TQP7M9101 som har liknande data och är fortfarande en SOT-89 som man kan montera själv. Dessutom finns en referenskrets 2-5Ghz i databladet för ett device.

Om man vill ha två parallelkopplade förstärkare så är 90graders hybriden 1P603AS ett bättre val än den 1P503 som jag använt.
Skillnaden är att 1P503 är specad 1.7 -  2.1GHz, medan 1P603 är specad 2.3 - 2.7GHz. - vilket borde betyda mindre obalans mellan portarna som kombineras. Dessa tål 25/30W CW men de finns mindre 90graders kopplare som tål 4W, typ C2327J5003 för 2.3 - 2.7GHz.

Lådan

 Surplus kretskortet utsågad och monterat i en lämplig låda.
I lådan finns nu även en DC/DC +13V till +5V/1A spänningsregulator, samt ett hål för en kabelgenomföring/tag för +13V.

En MIC29300-5 high current low dropout DC regulator är monterad i lådan, mmic har max 6V, men körs normalt på 5V.

Har nu samkört tx konverter med 144MHz driver och 2.4GHz MMIC förstärkare

Först en mätning på spektrum utan IF drivningen inkopplad, dvs. 144.05Mhz är i läge OFF, inget effekt
Man ser att det finns en svag LO signalen som läcker ut på 2256MHz, den signalen är långt under 1mW

Nu en mätning på RF portens spektrum med IF drivningen inkopplad, dvs. 144.05Mhz med 2W drivning
Man ser nu LO, RF samt en liten överton.

Resultat så här långt (fortfarande utan bandpassfilter) 

På bilden syns:

• Först en liten låda som dämpar de 2W IF som Yaesu FT-290R 144MHz all-mode ger, till +3dBm på IF porten
• TX konverterlåda med TCXO LO,  2.4GHz mixer samt en ERA-2SM MMIC RF förstärkare, 3mW ut från konverter
• En låda med MMIC RF förstärkaren, på bilden sysn inget bandpassfilter vilket tillkommer senare och som kommer att dämpa RF signalen rätt mycket.

 

Så nu ser det som det hela är klart förutom bandpassfiltret, 

Blockschema nedan med principerna

Nästa steg är att jaga filter samt modifiera filter till något passar in. 

2256Mhz ska undertryckas och filterbandbredden ska klara av att separera två signaler med 144MHz separation., det verkar görbart. ;)

144MHz nivåanpassning

En liten låda med en enkel anpassning, 2W till +3dBm

En keramiskt potentiometer används för att ställa +3dBm till IF porten på TX konvertern

2.4GHz filter 

OK, då är filtret konstruerat och provkört.

Filtret skulle kraftigt dämpa 2256MHz LO läckaget samt släppa igenom 2400Mhz RF nyttosignalen med så lite dämpning som möjligt.

Utgångspunkten i mitt projekt är ett surplus TEM filter, s.k Combline utförande med tre koaxialresonatorer som kopplas ihop med en gemensam keramisk kondensatorstripline.

Mitt utgångsmaterial är ett bandpassfilter för 2150MHz, dvs. en lägre frekvens. bandbredden är totalt 60MHz och filtret går inte att justera utifrån eller med trimskruvar/kondensatorer. Filterförlusten är runt -1.3dB. Filtret är för LTE applikationer och passbandet klingar vid 2390MHz.

Effekttåligheten är bra, 1W RF ska filtret klara av i passbandet.

Dessa filter finns i många olika utföranden, med eller utan tab-inserts, single resonators eller monoblock.

Det man gör är att värma upp hela filtret så lödtennent smälter och demontera resonatorerna med tabs från kretskortet och kondensatorstrip där de tre "tabs'en" sitter.

Tre resonatorer i parallel

Löd tab inserts, tre stycken sitter inne i de runda centerhålen och löds till en keramiskt strip med inbyggda kopplingskondensatorer
Filtren levereras på ett litet kretskort

Mitt filter har tre inserts de tre resonatorerna. Man plockar ur alla inserts och slipar in resonatorerna.

Principen är sen att förkorta de keramiska resonatorerna och därmed höja bandpassfrekvensen.

Hur mycket man måste förkorta resonatorerna beror på många faktorer så man får prova sig fram helt enkelt.
Ett grovt sätt är att ta skillnaden i frekvens 2150-2400, och förkorta filtret lika många procent som frekvensen ska ändras  -;) väldigt grovt men det fungerar.
Det keramiska materialet är mycket hårt och skört, så man måste använda en slipsten som klarar av keramiken.

Har provat att endast förkorta den inre cirkulära ledaren i keramiken genom att slipa ur metalliseringen en liten bit - och sen sätta in varje tab längre in i hålet, tyvärr ger detta inget bra resultat och att tab längden påverkar samtidigt.

I bilden den syns diamantfräsen som användes och en liten slipmaskin, kanske går detta om man provar ut det mer än vad jag gjorde.

Istället satsade jag då på att förkorta hela resonatorn genom slipning av hela resonatorn, inte bara förkorta det inre röret.

På de suddiga bilderna syns filtret efter ett antal nedmonteringar och monteringar, det är inte vackert att titta på.

I nätverksanalysatorn, med tre markörer 2256, 2400, 2660MHz, S11 -16dB på 2400, Anpassning finns!
S11 är return loss

 I nätverksanalysatorn, med tre markörer 2256, 2400, 2660MHz, S21 -40dB på 2256Mhz = Undertryckt
S21 är insertion loss
OBS!!! dB värdena är inte rätt på fotot, glömde ta bort en offset i mätinstrumentet,

Provade att sätta det modifierade filtret före SXA-389 förstärkaren och driver den med en signalgenerator med 0dBm på 2256MHz resp 0dBM på 2400MHz, förstärkaren gav full effekt på 2400Mhz med filter, men på 2256MHz var uteffekten knappt mätbar alls dvs. kraftig dämpning i filtret.

Slutresultatet är ett litet, kompakt, effektåligt, lågförlust filter som undertrycker 2256MHz rejält, har låga förluster i passbandet på 2400.05MHz och sen fortsatt undertryckning av 2500MHz.

Om man tittar i WLAN accessnoder så kan dom ha WLAN filter centrerade på t.ex 2436Mhz och undre flank på 2390MHz.

Annars finns det en del BAW filter typer som verkar fina, har bättre egenskaper och branta flanker men tyävrr ser det inte att att gå att modifiera BAW filter själv.

Här slutar antagligen detta projekt,

återstår att sätta in allt i en låda med kontakter