t³umaczenie art

Autorzy :
Paul Wade, N1BWT
Don Twombly, WB1FKF
Tłumaczenie : Edward SP2IPK
QEX Kwiecień 1995
Zastosowanie konsumenckich urządzeń elektronicznych do
Amatorskiego Radia ma długą tradycję, ale na I 0 GHz? Tak!
Telewizja, odbierana bezpośrednio z satelity, przy uŜyciu małych anten talerzowych stała się
niedawno dostępna w USA. Częstotliwości wykorzystywane do tego nadawania, są w zakresie 11 do
12 GHz, więc wydaje się naturalne zastanawianie się , czy którekolwiek z urządzeń takiej TV jest do
wykorzystania do amatorskiego uŜytkowania w paśmie 10 GHz .
Małe paraboliczne anteny są w sposób oczywisty dobre do wykorzystania do pracy amatorskiej.*
Okazało się takŜe, Ŝe LNB - konwertery uŜywane w tych systemach satelitarnych są łatwe do zamiany
na doskonałe niskoszumne przedwzmacniacze na pasmo 10GHz.
W ciągu ostatnich lat, kilka typów konwerterów pojawiło się na spotkaniach – wystawach
krótkofalarskich - HAMFEST. Udało nam się zdobyć kilka, po całkiem rozsądnych cenach, co
pozwalało nam przystąpić do modyfikacji wiedząc, Ŝe nawet jeśli będzie nieudana, to moŜemy
prawdopodobnie uratować wystarczająco duŜo elementów, co uzasadniało nasza inwestycję.
LNB zawiera na niewielkiej przestrzeni szereg małych komponentów mikrofalowych, do montaŜu
powierzchniowego . Fot. 1 (zdjęte pokrywy i osłony) i Fot. 2 (częściowa modyfikacja) są zdjęciami
wnętrza dwóch typowych urządzeń. Wszystkie te urządzenia są zgodne z podstawowym schematem
blokowym , pokazanym na Fot. 3.
Fot. 1 Fot. 2 dwa róŜne LNB
Fot. 3 Schemat blokowy typowego SAT TV LNB
Falowód do którego przykręca się stoŜek wprowadzający (horn), jest metalowym odlewem, który
jednocześnie stanowi korpus LNB. Sonda umieszczona w falowodzie powoduje przejście sygnału do
mikropaskowych obwodów. PoniewaŜ sonda jest odizolowana od korpusu falowodu ( od prądu
stałego) , nie jest potrzebny kondensator blokujący i jest bezpośrednio połączona do wejścia
trzystopniowego, niskoszumnego wzmacniacza.
W pierwszym stopniu , zazwyczaj oznaczony czerwona kropką , jest prawdopodobnie tranzystor o
bardzo niski poziomie szumów, taki jak HEMT .
Za wzmacniaczem jest następnie paskowy filtr, mieszacz diodowy oraz Dielektryczny Rezonator
Oscylatora - (DRO) i generator, pracujący na 10,75 GHz, dostarczający sygnał LO do mieszacza .
Reszta obwodów jest na odwrotnej stronie urządzenia, nie jest więc widoczna na zdjęciach. Składa
się z regulatorów napięcia i obwodów zasilania dla Ga AsFET-ów i wzmacniacza wyj . 900 do 1300
MHz , który jest za mieszaczem.
(Jeszcze nie próbowaliśmy tych wzmacniaczy na 1296 MHz, jednak oczekiwać naleŜy dobrych
osiągów .) Złącze wyjściowe typu F z LNB - dostarcza takŜe zasilania dla całego LNB.
PoniewaŜ bardzo trudne jest przestrojenie nadrukowanych filtrów, nasza pierwsza zmiana związana
była z pominięciem filtra drukowanego, poprzez zastosowanie odcinka kabla koncentrycznego typu
„semirigid”, jak pokazano na rys. 4, w celu odizolowania LNA od reszty układu.
PoniewaŜ szczeliny w drukowanych filtrach stanowią izolację dla prądów stałych,
niezbędny jest kondensator SMD, jako blokada prądu stałego dla wyjścia kablem koncentrycznym.
Usunęliśmy równieŜ zasilanie z oscylatora i wzmacniacza wyjściowego przez rozłączenie łączówek
kablowych. Następnie zmierzyliśmy niskoszumny wzmacniacz poprzez złączkę (adapter falowód koncentryk) na wejściu. LNA miał wzmocnienie większe niŜ 25 dB w zakresie od około 11 do 12,5
GHz, ale spadało ostro do około 10 dB przy 10 GHz.
PoniewaŜ okazało się, Ŝe w zakresie 10-GHz wzmocnienie zostało zmniejszone przez wysoki SWR
na wejściu, wzięliśmy piłkę do metalu i obcięliśmy część kołnierza falowodu i wymieniliśmy sondę
na gniazdo SMA, jak pokazano na rys. 5.
Teflonowy izolator w typowym gniazdku SMA jest tej samej średnicy, jak dielektryk wokół sondy,
takŜe podłączenie gniazda było proste. PoniewaŜ w tym miejscu jest połączenie z prądem stałym,
konieczny jest znowu kondensator blokujący ; 1pF SMD kondensator mikrofalowy będzie pracował
lepiej niŜ większe wartości.
Z koncentrycznymi połączeniami na obu końcach, od około 9 do 13 GHz wzmacniacze te mają duŜe
wzmocnienie , a przy 10,3 GHz wzmocnienie wynosi 30 dB.
Współczynnik szumów jest takŜe bardzo dobry, zazwyczaj 3 dB lub niŜej bez dodatkowego strojenia.
Niektóre typy LNB potrzebują dodatkowego strojenia, wykonywanego przez przycinanie linii
mikropaskówej i dodawanie pasków folii metalowej, które moŜna zrobić, jeśli ma się wyposaŜenie
do pomiaru współczynnik szumów.
Po niewielkim dostrojeniu, typowy współczynnik szumów wynosi około 2 dB.
Najlepszy wzmacniacz wykonany przez Dona, zmierzony na Wschodniej Konferencji VHF i UHF w
1994r, bez strojenia miał 1,6 dB .
Przedwzmacniacz z tego rodzaju osiągami jest więcej niŜ wystarczający do prawie wszystkich
amatorskich zastosowań na 10 GHz.
Współczynnik szumów poniŜej 3 dB jest dobry w przypadku większości naziemnych, terenowych
łączności, a 30 dB wzmocnienie jest tak duŜe, Ŝe zamaskuje szum jakiegokolwiek normalnie
wykonanego mieszacza. Zdarzyło się, iŜ w trakcie testów, wyprowadzony z jednego ze wzmacniaczy
kabel spowodował zwarcie, ale współczynnik szumów wzrósł tylko o 1 dB!
Nie będziemy próbować przedstawiać tu konkretnych instrukcji zmian, poniewaŜ
jest tak wiele dostępnych typów LNB i zmiany to przede wszystkim kwestia pomysłowości.
Na przykład LNB pokazane na rys. 2 ma wygodne miejsce w pobliŜu drukowanego
filtra do zamontowania złącza wyjściowego, po niewielkiej pracy z piłką do metalu i pilnikiem,
eliminujemy konieczność zastosowania kabla koncentrycznego typu „semirigid”.
Zmiana falowodu wejściowego, pokazana na rys. 6, nie jest taka sama jak dla jednostki pokazanej
na rys. 5, ale jest równieŜ wykonana piłką a do metalu.
Otwory na śruby mocujące złączki SMA , moŜna co prawda łatwo wykonać w obudowie z
odlewanego aluminium, ale lokalizacje otworów powinny być starannie dobrane aby uniknąć
wiercenia poprzez komponenty lub linie mikropaskowe.
Wiercenie jest najlepiej wykonać na wiertarce stołowej i rozsądne jest zastosowanie taśmy
maskującej, która pomoŜe zabezpieczyć przed wylądowaniem metalowych wiórków w niechcianych
miejscach.
Przewiduje się, iŜ satelitarne systemy TV staną się niedrogim, konsumenckim produktem, tak więc
komponenty składowe, jak LNB i anteny talerzowe będą prawdopodobnie łatwo dostępne. JuŜ
nowe LNB z bardzo niskim współczynnik szumów sprzedaje się za mniej niŜ 100 dolarów.
Zmiany które zrobiliśmy opisywały uŜycie tylko najcenniejszych części konwertera LNB
Pozostałe części mogą być zdemontowane i uŜyte do innych celów.
Mogłoby być nawet moŜliwe wykonanie kompletnego konwertera 10GHz z uŜyciem wewnętrznego
„Phase-lock” generatora do stabilnego wzorca częstotliwości.
===========================
* "Wade, P., NIBWT,
"Praktyczne anteny mikrofalalowe”,
Part 2 ", QEX października 1994 r.
QEX Kwiecień 1995