IC-9700 test via EME on 23cm - IC-9700 improvements we need ?

IC-9700

Okidoki, första intrycken från den senaste VHF UHF radion från ICOM

Vattenfallet fungerar bra för de flesta EME QSOna - men man ser inte de allra svagaste stationerna på vattenfallet, stationer som man ändå kör på CW.
Tydligen finns en begränsning i känsligheten i digitaldelen för presentationen av vattenfallet, dvs. man hör en svag signal men den syns inte alls i vattenfallet.
I efterhand har jag insett att det hänger ihop vilken bandbredd man väljer att visa på vattenfallet, ju smalare bandbredd man visar upp desto mer ser man av de allra svagaste signalerna, nere på de smalaste bandbredderna så verkar det vara så att det man hör ser man också i vattenfallet. Så mottagare och vattenfall börjar bli nästan lika känsliga på de allra svagaste signalerna.
Men bäst funktion att se mycket svaga signaler är ha audio spektrum igång på displayen, man ser faktiskt svaga signaler inom det audiopassband som visas.



NR (noise reduktion) fungerar bra på 500Hz filtret och på 250Hz filtret - level 4 verkar vara en bra kompromiss, men man kan lätt gå upp till level 6 men med en del försämring av audio.

Det var enkelt att komma igång, men är man inte van med IC-7xxx serien får man se upp med RF/SQL vredet -  som är en kombinerad RF GAIN och SQUELCH i samma vred och vredet ska stå rakt upp till att börja med.

Provade mottagaren på 1296MHz och lyssnade efter ON0EME EME fyren via månstuds.

Lyssnade på de egna ekona och EME fyren, det man ser direkt är att det är:

• Väldigt kul med spektrum och audio vattenfall - bra bandbredd, bra inställningfunktioner 
• Väldigt kul med NR Noise Reduction och som har en variabel funktion vilket krävs.
• Det smalaste CW filtret på 250Hz lät riktigt bra och kan konfigurera max/min , dvs. var i passbandet man vill ha filtret.
• NR funktionen gör det mer "avslappnat" i öronen  - man orkar lyssna längre perioder.
• Touch skärmen är helt rätt!
• Fin skärmupplösning !

Så sammanfattat krävs lite konfiguration (i det lätthanterade menysystemet) för att få ut mer ljudkvalitet på EME CW signalerna - med sammanfattat är det stor skillnad på S/N i öronen.
Ska bli kul att se hur det känns efter DUBUS 2019 EME SSB/CW testen 13-14 April.

Förbättringar av ICOM IC- 9700

• den har ingen riktig extern GPS referensfunktion
• VFO frekvensdriften är inte bra
• det utfällbara stödet / bygeln under radion är för låg, man måste palla upp under bygeln för att få upp displayen i en bättre vinkel.
• Om man vinklar upp fronten mycket så tar kontakterna i på baksidan - man har satt kontakterna för t.ex CW KEY längs ned på baksidan.
• den interna och konfigurerbara TX delayen borde gå att sätta till längre än maximalt 30ms
• medhörningen på t.ex CW eller SSB skapar rundgång när man sänder, man stänger då av medhörningen men de gör att man inte heller har medhörning när minnesinnehållet CW/SSB sänds ut.
• RIT knappen är inte bra utförd, känslan är dåligt i vredet, knappen sitter ovanför och nära VFO - man kommer åt VFO av misstag om man vrider ofta/mycket på RIT knappen
• alla band nycklas via samma pinne i ACC / och i samma kontakt, ställer till det rejält eftersom man vanligen har OLIKA utrustningar för de olika banden. Nu måste man ha en ACC sladd för varje band/LNA/SSPA som måste bytas när man byter band
• borde ha en inbyggd och konfigurerbar sequenser som kan styra sekvens och delay av LNA, SSPA och sin egen RX/TX växling - och detta tillgängligt per band!. Även en ACC kontakt per band med alla dessa funktioner, kanske en yttre box med tre ACC kontakter
• Indikering av bandbyte kräver att man har CAT inkopplad och en PC med mjukvara som kan styra de bandunika delarna (LNA/PA/Koaxreläer separat - vilket komplicerar istället för att integrera detta

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.

 

En Kortvågs DrömStation - från förr

En lite kul amatörradio båtankare retroannnons från andra sidan pölen...

Att köra amatörradio mobilt var möjligt redan på "stenåldern" - men det krävdes lite mer armbågsfett att installera sin station i bilen, och kanske en rätt stor bil också.

60W uteffekt på tre band var resultatet med denna paketlösning och kanske 1% verkningsgrad i mobilantennen  - inte så stor skillnad i prestanda jämfört med dagens mobilstationer 😁

Det ser ut som om med stationen i annonsen får passagerarsätet fyllas helt med sändare/mottagare/högtalare/mätinstrument, nära generatorn sätts en dynamotor och i bagaget sitter antennanpassaren och spänningsregulator.
Det mesta av utrustningen i annonsen är inte alls anpassat för mobilt montage, det mesta är gjort för stationärt montage och ser ut att vara överdimensionerat. Antennanpassaren och valet av koax ser ut att klara mycket mer än 60W.

---

 Nån gång 1985 hade jag en mobil installation i en marmorgrön SAAB 900 GLS, i passagerarsätet stod en Kenwood TS-520 på 16kg med en orginal Kenwood DC/AC konverter, en tjock dc kabel genom torpedväggen in till batteriet i motorrrummet, CW nyckel på platta, rg-58 koax till bakluckan samt ett hemsvetsat karossfäste där en Hy-gain Hustler förkortad mobilantenn satt, hade ett par extra spolar för 5 band. Uteffekten var något begränsad med DC/AC konvertern.
Tändkablarna var avstörda men det räckte inte till, så vissa egna försök att minska generator och tändningsoljud under färd gjordes. Allt från kondensatorer till extra jordflätor monterades.

Idag så ansluter man sin IC-706-liknande station till +12V batteriet, en tunn koax till en anpassningsenhet och till en mobilantenn (som inte är mycket bättre än antennen i annonsen).
Sen när man slår på mottagaren under färd så hör man inte mycket ändå pga all elektronik :(

144 MHz NAC med FT8 i TEST mode

QRV i 144MHz 2m NAC i Mars, enbart FT8

Körde hemifrån med en liten station, IC-706, externt radiointerface, ett extra slutsteg och en 6el yagi.

I WSJT-X 2.0 menyerna finns ett tillägg nu, man sätter igång lite special features,
CQ innehåller TEST
Signalrapporterna innehåller RS + löpnummer

Signalrapporterna förgenereras av mjukvaran, uppmätt S/N nivån omvandlas till en S-mätare rapport i test meddelandet.
Lite komiskt eftersom NAC testloggen inte kräver RS-T i S-enheter.
Jag har använt allt från EME rapporter till dB S/N rapporter tidigare.


Det är samma sak med omvandlandet av signalrapporter på t.ex QO-100 satelliten,
många SDR anger S/N dB  - men likväl så använder de flesta stationerna S-mätar rapporter ;)

Många fler stationer än 6st var QRV under NAC testen - men det blev inte QSO med alla, dels för att många inte svarade (undrar varför) samt att många var QRV sporadiskt och försvann snabbt från aktivitetsfrekvensen.

Det blev bara 6st FT8 QSO under två timmar - trots att betydligt fler FT8 stationer var igång under hela NAC

SK0UX 6m Dish repair

Elevationsreparationer - Mekanikjobb

Vi var QRV i ARRL EME 1296MHz contest i November 2018 med SK0UX 6m parabolen.

På andra dagen så började eleveringen på parabolen att betee sig lite annorlunda för att i Januari 2019 stanna helt. Det gick inte att vrida runt motor och skruv.
Det har varit tidvis växlat mycket kallt och varm vilket har gjort att vatten samlats i mekaniska delar samt inne i vinkelväxelhuset.

 

Parabolen under ARRL testen, eleveringen sitter på baksidan. 

Här är snäckväxel monterad med motorn. Växel är vriden 90grader med vertikal genomgående axel direkt monterad mot elevationsskruven.

Demonterade vinkelväxeln, rengjorde innanmätet och hittade då en bit lös metall.
Denna metallbit är från ett kullager, tätningen från insidan av lagret har antagligen trycks loss ur kullagret pga mycket vatten som fryst inne i kullagret och växelhuset vid något tidigare tillfälle.

En stor mängd vatten rann ut när växelhuset tömdes och oljan i växelhuset var tydligt förorenad och utblandad med vatten. Det är stor risk att växelhuset har varit fruset inuti när elevationenen har används nere vid -10C eller änny kallare.

Metallbiten hamnade mellan snäckväxelns skruv och kugghjul, då låste sig växeln tidvis för att tillslut stanna helt.

 

Frågan är varför det finns vatten inne i växelhuset.

Vinkelväxeln är monterad lite annorlunda och genomgående axel sitter därmed vertikalt, och en  radialtätning finns på ovansidan.
På bilden syns en radialtätning i flänsen men samtidgt att det finns plats för flera tätningar i flänsen.

Tog loss flänsen och man ser att det finns grava rostskador på tätningsytorna på axeln.
Det har stått mycket vatten här och rosten har pågått en tid.
Använde kemisk rostborttagning för att få bort rost nere i groparna.

Radialtätningen är helt utsliten av all rost, det fanns dessutom ett gap mellan radialtätningens läpp och axelns rostiga ytor. Här rinner vatten antagligen in utan hinder.

Att ta ur axeln ur växelhuset är inte enkelt.
Lättare är det att göra nya tätningsytor på axeln.
Jag tillverkade nya slitringar i metallsvarven, med cirka 0.1mm mindre hål än axeldiametern.
Ytorna på slitringarna polerades efter svarvningen, med fin slipduk och polerpasta.
Ringarna pressades över de gamla slitytorna på axeltappen.

Skaffade nya radialtätningar med nästa större steg på innerdiameter, dessa pressades in i fläns och lagerhus.
Det fanns i flänsen plats för två radialtätningar på den övre axeltappen, dvs. på den sidan som troligen är mest utsatt för vatten.Det var lika bra att öka tätningsgraden, så det blev två slitringar i två storlekar samt kullagerfett emellan dessa två radialtätningarna.

Två nya slitringar i två diametrar.

Ny radialtätningar för den vertikala delen av axel som är utsatt för vatten

I flänsen fanns ett dräneringshål, jag borrade ytterligare tre dräneringshål vid varje bulthål.

Flänsens invändiga ytor för radialtätningarnas yttre diameter rensades upp, satte upp flänsen i 4-backschucken och svarvade ur rost och beläggningar.

På utgående axel sitter en BOWEX M28 transmissionskugg som ansluter till en dito axelkoppling på elevationsskruven. Vatten rinner utmed elevationsskruven, som är flera meter lång, och samlar en hel del vatten och smuts som rinner ner i radialtätningen.

Ny fläns och motor packningar, ny transmissionsolja, nytt kullagerfett tillkommer.

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

Phase 4 satellite uplink - surplus RX converter modified as TX converter - proof of concept

En gammal 2.4GHz RX converter för en tidigare satellit som aldrig kom i drift - gör om den till TX converter, ett test

I tidigare blogginlägg så ritade jag upp ett blockschema på en modifiering av 2400 - 144MHz RX konvertern.

Har nu satt ihop surplusdel med den gamla RX konvertern i ett första försök att generera 2.4GHz från 144MHz samt 2556MHz OCXO.
Det extra surpluskortet har två MMIC samt en mixer. RX konvertern hade lyckligtvis en egen +5V regulator som jag använder temporärt att spänningsmata båda MMIC.

Kristallen har en ugn med regulator OCXO så det ser hoppfullt ut med LO stabiliteten.

Steg ett var att få igång mixern ADE-18W, trimma alla filter, samt kolla vilka nivåer som fungerar på LO och IF portarna - samt monitorera hur RF resultatet ser ut.

Tyvärr gick det inte att köra mixern "baklänges" som jag först trodde,
fick istället göra en ful-modifiering på kretskortet och växla anslutningar LO och RF genom att kapa stripline och bygla över LO och RF med två korta semirigidkoaxer. Lyckades inte få loss mixern från kretskortet så den får sitta kvar och istället använda dessa koaxjumpers.

LO signalen med en MMIC ERA-2 i serie gav för mycket LO signal och mixern blev överstyrd. Kopplade förbi den MMIC'n.

Nuvarande ful-modifieringar. Kan förbättras på på många punkter!!!!!
Både stripline, MMIC och koaxerna är alla 50ohm - så det underlättar.
MMIC är biaserade för +5V matning.

IF signalen börjar aktivera mixerdioderna redan vid - 6dBM  - men RF signalen såg något starkare bättre ut på +2dBm. IF porten tål som mest 40mA enligt databladet.

IF porten matas med 144MHz och +2dBm

Den resulterande RF signalen ut från mixerns är svag, så jag passade på att återanvända den överblivna MMIC  från LO sidan ochsätter den i serie med den befintliga mmic ERA-2 på RF porten, det blev ytterligare en ful-koppling med två semirigda koaxer -  men samtidigt också en kraftigare RF signal.
Conversion loss i mixern är drygt -5dB enligt databladet.


Resultatet, är nu rent spektrum med två fina signaler på RF porten: 2256MHz (LO) samt 2400MHz (RF) med en signalseparation på 144MHz (IF).
Varken mixer eller MMIC är överstyrda nu efter lite modifieringar.
LO filtret är justerad samt RF filtret - så 2400 får bästa prestanda.

Mätt på RF porten via en MMIC ERA-2 samt ett tvåpoligt 2.4GHz filter.
Vänstra markören på peak är LO och den högra marken på peak är RF
Notera att markörerna står inte riktigt på rätt ställe och visar lite fel frekvenser som visas på displayen.
Man kan se att 2256 är lite för stark och bör filtreras undan inför nästa förstärkarsteg.

Att-göra-lista

Steg1 gör om denna labb-ruska till en mer stabil konstruktion, som det är nu finns många problem:
- Gör om koaxanslutningar 1) från LO till mixer LO port, 2) samt koaxer från RF port till mmic, mmic till filter och 3) anslut IF port med koax till N-kontakten samt 4) flytta DC matningen till en separat DC kontakt för +13V


- Borra hål i konverterlocket för att kunna trimma 2256 samt 2400 helixfilter med locket på, det pågår en del de-tuning med och utan lock
- limma på RF dämpande material på lockets insida, det blir nån typ av självgenerering med locket på.

Steg2 mer RF - separat förstärkare
- Mer lågnivåförstärkning på RF signal, fler MMIC i serie på RF porten, har flera surplus kretskort med två MMIC i serie, allt mellan ERA-2/3SM och SXA/T-286, får se vilken kredja som fungerar bäst. Dessa mmic får sitta i egen egen förstärkarlåda, dels för attt det redan är trångt i konvertern men också för att det blir för mycket effektnivåer inne i tx konverterlådan.
- Nya RF Filter (för att undertrycka 2256MHz läckaget på RF porten) nåt BPF eller kavitet på 2400MHz.
- En effektförstärkare, för att kompensera filterförluster, och nå 0.1W uteffekt efter alla försluster är inräknade.

Steg3 anpassa IF nivån (144MHz) till blandaren, det krävs en 50ohm terminering, lite kopplingskomponnter samt en justerbar pot. Tanken är att mata med 2 till 2.5W (min drivsändare är en Yaesu FT-290R) och sen ha ett nät som tar ned nivå till max 3dBm. för IF porten på mixer. Även detta nät får sitta i en liten men separat låda eftersom det är mycket signalnivåer som behöver kapslas in.

10.4GHz HB100-clone mods + LNB feedhorn

Mer test och modifiering av HB100 radarmodulen på 10GHz plus LNB matare - testmodul för Es'Hail-2 10Ghz mottagare.

Efter att justerskruvens gänga på DRO/modulen gått sönder så gjordes en hel del modifieringar av HB100 klonen.
Jag fick inte ner frekvensen till 10.45GHz och när skruven vreds åt hårdare var det slut.

I orginalskick så svängde DRO modulen runt 10.75 GHz , efter många modifieringar så är den nu på 10.45Ghz.


Gjorde först en ny kåpa i mässingsplåt som går att löda fast på kretskortet. i den nitade jag en gängad aluminumnit M3 där en ny justerskruv sattes. Nu gick det att dra åt skruven hårdare och modulen kom ner till 10.59GHz sen gick det inte längre eftersom kretskortet böjer sig där DRO sitter limmad samt att kåpan böjer sig uppåt.
Nästa åtgärd var att göra en förstärkning med två aluminiumbitar, en bit på vardera sida om kretskortet, som skruvas ihop vid skruvhålen i kretskortet. Tanjken var att kåpan fixeras och kretskortet inte längre böjer sig så mycket. Provade dra åt jsuterskruven igen och nu gick frekvensen ned men stannade på 10.59GHz eftersom kretskortet böjer sig igen precis där DRO pucken sitter.
Ny åtgärd var att löda fast två kretskortsbitar där DRO pucken sitter, fast på jordplanet (man skrapar av lacken och löder dit bitarena).
Nu gick det att dra åt justerskruven lite till, och nu är frekvensen 10.457GHz, dvs. nära där jag vill mäta på LNB/parabol/SDR.

Ny lödbar kåpa, extra bygel, ny justerskruv

Bygel på andra sidan samt de två kretskortsbitarna som stoppar kretskortet att böjas där DRO sitter.

Efter att modulen är inmätt på 10.45GHz så anslöt jag modulen till en slaktad LNB matare.
LNB matarens kretskort är urtaget, ett nytt kretskort med en semirigid koax med mittledare som sticker in i mataren där en av de två injektorerna på orginalkretskortet suttit. Vet inte om det var vertikal eller horisontellt, med det är de främre hålet som jag använt.

En enkel mätjigg till spektrumanalysator, signalen är mycket starkare med hornet än om man mäter i den koaxbit med SMA kontakt som är pålödd i modulen istället för de två etsade patch antennerna.

Hela paketet med 10GHz modul, en LM317T spänningsregulator, samt LNB matare med nytt kretskort. Ett varv kopplingskabel på koax till mätinstrumentet, Vrider man på LNB mataren så är det en klar skillnad så nån typ av polarisering har mataren

10.456GHz : Justerskruven är hårt åtdragen samt att matningsspänningen sänktes från 4.9V till 4.1V vilket sänkte frekvensen något ytterligare. Man kan undra hur länge kretskort och förstärkningar håller ihop.

Lessons learnt: det vore bättre att ha en större stabil platta på jordplanssidan av 10GHz modulen, en platta som stöder hela kretskortet, plattan är sedan fäst i en annan förstärkning som ligger på metallkåpan.
Dom här DRO modulerna finns olika frekenser, kanske finns det en som ligger lägre än 10.75Ghz och därmed lättare att justera ner i frekvens.

Es'hail-2 beacon heard and others

Provade min temporära nedlänksstation idag, 10Ghz, för Es'hail som är på gång nu.

En vanlig 100SEK LNB på en 90cm offsetmatad parabol.
En SDR R820T2 med TCXO på laptop och SDR# som mjukvara.
En bias tee till en DVB-x mätmottagare som har LNB kontroll för +13V för vertikal pol, samt 9.75Ghz LO.

Det var kallt och blåsigt och för att undvika snabba temperaturväxlingar i LNB så satte jag dit en skidvante och en plastpåse, påverkar knappt signalen på 10GHz !!

Frekvensdrift minskade med lite isolering på LNB, utan denna så varje gång det blåser (vilket det gjorde mycket idag) så gled frekvensen snabbt.

Först kollade jag mot andra satellitfyrar, hörde två stycken fyrar som ska vara vertikalpolariserade, BADR-7 11.202Ghz och ASTRA 11.454GHz , mot 26E

ASTRA vertikal fyr på 11.454GHz LO 9.75 GHz, vertikal pol, fyrsignalen var väldigt skramlig och rasslig ijfm med BADR

BADR-7 vertikal fyr på 11.295GHz, LO 9.75GHz, vertikal pol, stabil, ren och fin signal

Efter detta så vred jag parabolen lite västerut mot 24E och försökte få in Es'hail-2 10.706GHz beacon

LO 9.75GHz, vertikal pol

LO 9.75GHz, vertikal pol

Sen skruvade jag in den andra Es'hail-2 fyrfrekensen och där fanns den signalen också!

11.205GHz, stark och stabil signal, LO 9.75 Vertikal pol