Prezentam in continuare o constructie amatoriceasca, realizata fizic de YO9HKK. (indrumat teoretic via... internet Hi! de catre YO9CHO).
Lucrarea urmeaza a fi prezentata si la Simpozionul Radioamatorilor de la Campulung 7-9 septembrie 2007.
Istoria acestei constructii este simpla si in acelasi timp sa spunem interesanta.Dupa finalizarea transverter-ului de 1200MHz, Stelu si-a pus problema cam asa...
"-Bine bine dar de unde stiu ca ce emite este si...curat ?"
Buna intrebare, dificil raspunsul de dat la o astfel de frecventa, avand in vedere ca un analizor spectral profesional depaseste 5000 de euro (cazuri fericite la 1500…).
Pasiunea constructiilor la YO9HKK fiind mare s-a cautat o solutie cat mai ieftina si mai la indemana de a realiza un astfel de analizor.Practic, el a aparut din materiale recuperate , informatii recuperate, din experienta altor radioamatori aflate la dispozitie pe Internet, zeci de ore de munca cat si ore de discutii pe Echolink.
Noi va vom prezenta in cele ce urmeaza doar ideile de baza si rezultatele obtinute urmand ca ulterior in functie de interesul aratat sa prezentam si detaliile.
1. Ce este un analizor de spectru ?
In dorinta de a ne face intelesi de cat mai multi radioamatori cu nivele diferite de pregatire, vom evita utilizarea unei descrieri stiintifice de nivel inalt care in aceasta faza nu consideram a fi utila.
Am putea definii analizorul de spectru ca fiind: un receptor radioAM, de banda foarte larga, la care in loc sa ascultam semnalele radio, le"vedem" pe un osciloscop pe a carui axa X avem reprezentata frecventa si pe Y amplitudinea corespunzatoare semnalelor receptionate.
O schema bloc simpla o gasim mai jos :
Fig.1
Este evident ca schema bloc este simplificata cu scopul de a prezenta elementele esentiale. Astfel, bloc "Atenuator variabil", necesar pentru a reduce nivelul semnalelor de analizat la intrarea blocului"mixer".Se poate realiza rezistiv , clasic sau cu diode PIN in al doilea caz putand reduce continuu nivelul.
Blocul "mixer" asigura transpunerea semnalelor de la intrare in banda de trecere a amplificatorului "MF".
"VCO" este un oscilator controlat in tensiune, a carui excursie de frecventa totala va asigura de fapt banda totala de analiza in frecventa.
"MF" etaj de medie frecventa necesar pentru a ridica nivelul semnalelor de la iesirea mixer-ului necear pentru a fi detectate mai departe.
"BPF" este filtrul de analiza a semnalelor el fiind un filtru trece banda. Poate avea largimi de 1 MHz,300 KHz,10 KHz sau mai mici.Largimea de banda a filtrului asigura precizia analizei semnalului.Pentru uzul radioamatorilor o largime de 1MHz si de 300KHz este in general suficienta.
Urmeaza detectorul demnalelor analizate "Logaritmic AM det" care este un detector de amplitudine cu o caracteristica de iesire logaritmica sau in cel mai nefericit caz…liniara.
Caracteristica logaritmica este preferabila deoarce astfel pot fi puse in evidenta semnale cu nivele foarte mici alaturi de semnale cu nivele mari.
De exemplu, daca utilizam un detector cu o caracteristica liniara, nu vom putea vizualiza dinamici de semnale de 40dB pentru ca avem de a face cu un raport de tensiuni de 100! ce nu poate fi reprodus pe un osciloscop la iesire.Imaginati-va ca semnalul cel mai puternic are 1V si cel mai slab se gaseste cu 40dB sub acesta.Cel mai slab il vom vedea cu o tensiune de iesire din detector de 100 de ori mai mica, adica: 1000/100=10mV !
Pragul de deschidere a unei diode cu germaniu este de 300mV deci dioda nu se va deschide la 10mV iar al unei diode cu siliciu de 600mV ….si mai rau !!!
Considerand deci ca folosim o dioda cu germaniu pe post de detector de semnal vom avea la iesire o dinamica maxima de 20*log(1000/300)=10dB...
Pentru a evita o astfel de situatie este util a utiliza detectoare logaritmice sau in cazul unei detectii lineare , diode Schottky cu prag zero de detectie.
Iesirea acestui detector se conecteaza la intrarea Y verticala a unui osciloscop de joasa frecventa si va genera pe ecranul lui imaginea spectrului RF pe care il analizam.
Evident ca pentru a avea desfasurat spectrul pe ecranul osciloscopului, este necesar sa dispunem de o "baza de timp" care ofera un semnal in"dinte de fierastrau" atat intrarii X a osciloscopului pe care il folosim cat si "VCO"-ului .
VCO-ul isi va creste frecventa sincron cu deplasarea spotului de pe ecranul osciloscopului astfel incat fiecare pozitie pe X a spotului va coincide exact cu o anumita frecventa injectata la intrarea analizorului.
Baza de timp dispune de minim doua comenzi externe (manuale) suplimentare care pot fi , timpul in care se baleiaza banda de analiza si largimea acestei benzi.
De remarcat ca receptorul AM descris mai sus, nu foloseste o bucla de control RAA (reglaj automat al amplificarii) ! Acest reglaj automat nu ar face decat sa falsifice rezultatele finale deoarece el ar avea tendinta sa egalizeze nivelul semnalelor.Asa dar amplificarea blocurilor este lasata constanta si stabilita la finalul reglajelor.
Evident ca aceasta descriere sumara nu poate acoperi toate problemele unui aparat de masura complex cum este un analizor RF.Nici nu intentionam acest lucru avand in vedere ca atat in literatura de specialitate cat si pe internet pot fi gasite descrieri detaliate si asa cum spuneam mai sus nu stim ce grad de interes mai prezinta acest efort al amatorului in micul sau laborator .Mai bine spus nu stim daca mai exista"ultimii mohicani"…
2. De ce analizorul construit are banda de frecventa de la 900 la 2100MHz ?
Raspunsul este simplu : Pentru a diminua pe cat posibil costurile legate de constructia in sine, au fost utilizate o serie de blocuri "gata facute".Este cazul blocului de intrare la care s-a optat pentru un tuner de receptor satelit modificat lejer.Acesta este motivul pentru care banda de frecvente de analizte este cea specificata.
3. Scurta descriere a analizorului RF
Iata schema bloc a analizorului RF construit si la care vor prezenta in continuare cateva rezultate :
Fig.2
Atenuatorul de intrare este construit rezistiv in "PI" in patru trepte de 10db.
Tunerul este un Sharp C77G77 modificat astfel : -RAA-fix, iesire semnal de 480MHz preluata dupa amplificatorul de atac a buclei de detectie FM PLL, bucla intrerupta pentru a nu perturba cu semnalul ei media frecventa de 480MHz.
Media frecventa este construita cu ajutorul unui tuner TV Philips care de asemeni are RAA-ul fixat
Oscilatorul local este "tinut" fix de o bucla PLL realizata dupa o schema a radioamatorului italian Pierbassano Turrini IW2BC , aceeasi care de altfel este folosita si la transverter-ul de 1200MHz construit de YO9HKK si care este bine"stapanita"ea fiind utilizata si la transmisiunile ATV.Motivul acestei alegeri a fost simplu si el... Nu s-a gasit un cuartz, evident era mai"curat"pentru aplicatie, care sa furnizeze o armonica necesara mixarii la 480.7MHz.
Filtrul de 10.7MHz a fost realizat cu doua circuite acordate cuplate capacitiv, recuperate dintr-un RTM (s-a incercat de asemeni si un filtru cu cuartz FM +/-7.5KHz pentru reducerea benzii de naliza si care a dat evident rezultate notabile-in curs este adaptarea impedantei de intrare iesire a acestui filtru).
Ca detector logaritmic AM a fost folosit un circuit integrat produs de Analog Devices AD606 cu o schema preluata si adaptata dupa nota de aplicatii.Circuitul a fost recuperat din"fiare"gasite in vanzare la targul de la Friedrichshafen.Hi !
Baza de timp este realizata dupa o schema propusa de radioamatorul francez F6ICX Eric Adnin.
Alimentatorul schema clasica prevazuta cu regulatoare de tensiune liniare.
4. Cateva rezultate :
Fig.3
|
Fig.4
|
Fig.5
|
Fig.6
|
Fig.7
|
Fig.8
|
Fig.9
|
Fig.10
|
Fig.3 - Analizorul a fost centrat la aproximativ 1156MHz si in toate masuratorile s-a folosit o"sarmulitza pe post de antena lunga de aprox 12cm la intrarea atenuatorului.Atenuatorul reglat la 0dB atenuare.Cele doua semnale sunt perturbatii locale existente la momentul experimentului Banda in care s-a facut anliza este de aproximativ 20MHz.
Fig.4 - Aceeasi configuratie ca mai sus dar banda de analiza a fost marita la 1156MHz+/-65MHz aproximativ.Se constata un nivel ridicat de perturbatii.
Fig.5 - Semnalul furnizat de oscilatorul local al unui transverter de 1.2GHz conceput de DB6NT banda de analiza de 20MHz si frecventa de 1152MHz
Fig.6 - Semnal furnizat de PLL-ul transverter-ului lui YO9HKK in banda de analiza de 20MHz si frecventa de 1156.5MHz
Fig.7 - Semnale receptionate de la cele doua transvertere in banda de analiza de 20MHz
Fig.8 - Aceleasi semnale provenite de la oscilatoarele locale dar in banda de analiza de 130MHz
Fig.9 - Semnal de la o celula GSM (sau mai multe) locala la 900MHz
Fig.10 - Semnal de la o celula GSM (sau ai multe) la 1800MHz
Noi am estimat dinamica analizorului in jurul a 60-70dB urmand ca aceasta sa fie imbunatatita ulterior pana catre 80dB.Este evident ca pentru necesitatile unui radioamator o dinamica asemanatoare celei obtinute este suficienta doar,"pentru asta exista munti, ca ei sa fie cuceriti"Hi !
5. Final de lucrare?
Am pus aceasta intrebare pentru ca pasiunea poate sa depaseasca suficienta. YO9HKK si-a propus sa poata face analiza si in frecvente joase.
Pentru aceasta probabil vom folosi un UP-CONVERTOR la intrarea analizorului existent care va transfera banda de frecvente intre 1-900MHz in cea de 900-2100MHz.
O prima incercare in validarea solutiei a fost facuta in 10-12GHz prin utilizarea unui DOWN-CONVERTOR (LNB,LNC cum este cunoscut) in care s-a reusit vizualizarea canalelor de transmisie digitale/analogice de la satelitii TV existenti.
Urmeaza de asemeni un TRACKING generator cu ajutorul caruia se pot regla filtre, amplificatoare,etc. Si poate multe altele daca timpul si sanatatea o va permite.
Ce ramane de evidentiat este satisfactia propriei realizari in "PUR REGIM AMATORICESC".
Dorim la acest final cu posibila continuare, tuturor radioamatorilor YO succese in ceea ce intreprind asteptand intrebari ce sigur vor genera si raspunsuri.
- Florentin Margarit F/YO9CHO, Stelian Ghionoiu YO9HKK
-
