hamradioshop.ro
Articole > Echipamente si constructii radio Litere mici Litere medii Litere mari     Comentati acest articol    Tipariti

Receptor SDR în banda de 3 cm - la îndemâna oricui

Nicu Crisan YO5OUC

Abstract: Banda de 3 cm asignată radioamatorilor este conform IARU între 10000 și 10500 MHz. O adevărată "lăfăială" electromagnetică într-o bandă de nici mai mult nici mai puțin 500MHz ce înghite toate celelalte benzi ce o preced. În fond, microundele oferă benzi foarte largi, dar sunt cam exclusiviste ca și cluburile englezești necesitând aparatură, experiență și mai ales bani.

Realizarea unui transverter în banda de 3 cm nu este la îndemâna oricui. Aici este nevoie de experiență aparate de măsură și componente/materiale de foarte bună calitate. Cheia in-succesului la aceste frecvențe este legată de lipsa materialelor și de ingerința ce face trimitere la calitatea deosebită a plăcii PCB și a tehnologiilor de realizăre a cablajului. În acest domeniu de frecvență majoritatea circuitelor sunt realizate în tehnologie microstrip ceea ce presupune ca, multe din filtre, linii și adaptoare de impedanță să fie realizate direct pe cablaj. Pentru ca liniile să aibă impedanța caracteristică de 50 de Ohmi trebuie ca PCB-ul să aibă un epsilonr ce să nu se modifice cu frecvența. Aceste condiții de lucru se obțin folosind PCB-uri speciale cum ar fi cele pe bază de oxizi de alumină. Ideea este că sunt PCB-uri dedicate microundelor și presupun aurire/ argintare sau tratare în baie de cositor pentru depuneri de pelicule conductoare pe trasee după etching.

Personal folosesc un astfel de transverter Made in Germany realizat de Kuhne Electronics și reglat de către DB6NT (Michael Kuhne), cunoscut și recunoscut în domeniu microundelor. Receiverul are un factor de zgomot de numai 1,2 dB și un câștig de 22 dB. Emițătorul oferă 290 mW și are un LO intern termostatat cu o stabilitate de +/- 2ppm si posibilitate de pilotare pe baza unei referințe externe de 10 MHz. Eu folosind referința de la frecvențmetru.

Aceste montaje folosesc filtre eliptice, cavități rezonante și filtre interdigitale. Tranzistoarele de microunde cele mai bune aici, sunt HEMT cele cu efect de câmp cu canal N și cu mobilitate foarte mare a electronilor (aici NE32584). Aceste tranzistoare au o foarte mare sensibilitate pe grilă și nu se recomandă atingerea ei fără mănușă împământată. Polarizarea acestora este activă necesitând alte tranzistoare ce stabilizează componenta în regim dinamic pentru că amplificarea și factorul de zgomot depind de coeficienții de reflexie de la intrare și ieșire și de punctul static plus temperatură. O amplificare mai mare conduce la un zgomot mai mare și una mai modestă la un factor de zgomot mic, dar niciodată sub cel minim specific tranzistorului. Ca o regulă de bază, în microunde, toate amplificatoarele cu tranzistoare au emitorul sau sursa legate direct la masă pentru minimizarea zgomotului. Aceste etaje presupun în general trei etaje de amplificare proiectate pe baza a trei criterii diferite. Primul etaj este întotdeauna unul de zgomot foarte redus (NF1) și amplificare mică (G1). Al doilea este proiectat pentru sgomot mic și amplificare medie (criteriul de compromis) apoi ultimul este proiectat cu amplificare maximă.

Mixerul este echilibrat și realizat cu două (până la patru) diode, separarea dintre LO și RF făcându-se cu cuploare hibride în cuadratură, în inel sau cu divizoare Wilkinson. Filtrele trece bandă sunt rezonante pe bază de cavități metalice acordate cu șurub sau cavități dielectrice. Oscilatorul local este pe bază de multiplicare aici (x3 103.5MHz), (x2 621MHz), (x2 1242 MHz), (x2 2484MHz) cu filtre eliptice și (x4 9936MHz) cu filtru interdigital (încadrat cu roșu).

Amplificatorul de FI aici lipsește el fiind înlocuit de etajul RF al transceiverului ce se acordă pe 432MHz adică chiar pe frecvența intermediară (432=10368-9936)MHz.

De ce s-a mai prezentat aici toată povestea asta despre partea de recepție în 10 GHz? Nu e pentru oricine!

Nu e pentru oricine, dar poate fi la îndemâna oricui fără prea mare greutate dacă se exploatează noțiunile prezentate mai sus pentru adaptarea unor module existente pe piața de consum la/în benzile de radioamator. Vă voi propune aici construirea și conceperea unui receptor/sistem recepție în 10 GHz destul de bun la un preț imbatabil de numai 20$. Fără a avea nevoie de cunoștințe în domeniul microundelor, eventual cu ajutorul unui prieten ham care să vă facă o chemare în banda de 3cm pentru a vă putea verifica recepția. Garantez reușita experimentului descris în cele ce urmează.

Cum găsesc fără probleme un trasverter asemănător/compatibil cu ceea ce s-a prezentat mai sus?

Transverterul de mai sus poate fi înlocuit cu un LNB Universal ce lucrază în mod normal între 10,7-12,5 și convertește banda TV satelitară Ku undeva între 950-2150MHz unde lucrează receptorul de satelit. Mai multe se pot afla de la adresa http://ea4eoz.blogspot.ro/2012/09/lnb-and-its-ham-radio-usage.html

Experimentele realizate de EA4EOZ cu LNB-uri sunt bine cunoscute.

Schema bloc a LNB-ului (Low Noise Broadband down converter) este prezentată mai jos.

Nici măcar nu trebuie demontat! Se compune din antena horn ce are două amplificatoare HEMT cu trei etaje asemănătoare cu cele prezentate mai sus. În modul implicit este activată recepția cu polaritate orizontală (pentru o alimentare pe F de 12V), dar comută pe polarizare vertivala la o alimentare de 18V. Aici nu se va folosi decât polarizarea implicită H. Dacă desfaceți capacul de plastic NU atingeți antenele lamda/4 din interior. Riscați să ardeți tranzistoarele HEMT de la intrare. Pentru a comuta pe LO2 este necesar un semnal sinusoidal (un ton) de 22KHz cu amplitudinea de 1V. Acest oscilator LO2 nu este necesar deci treceți-l la capitolul nefolosit (și uitați de el).

Se folosește numai LO1 ce este implicit activat la alimentarea cu 12V mufa F(conector). Frecvența lui este un pic prea mică de numai 9,75 în loc de 9,936 GHz cum ar fi mai sus la LO - MKU 10 G3 432. Astfel un semnal de intrare de 10,368 GHz va fi translatat la 0,618=10,368-9,75GHz. Semnalul de FI va fi pe frecvența de 618 MHz, adică un pic prea sus pentru 432MHz, acolo unde putem noi recepționa ușor.

O altă problemă este legată de stabilitatea precară a LO1 ce este un oscilator fără cuarț și fără multiplicare, direct pe 9,75GHz și stabilizat de o cavitate ceramică/dielectrică f. Ieftină (ca o pastilă lipită direct pe cablaj). În mod normal ar fi posibilă creșterea frecvenței prin polizarea pastilei, dar nu recomand pentru a rămâne în contextul microundelor pentru toți.

Nu în ultimul rând filtrele trece bandă sunt eficiente, teoretic, doar între 10,7-12,5 GHz, iar practic, merg și mai jos. Amplificarea scade cu numai 10 dB pe întreg lanțul de recepție adică la 10,3 GHz/618MHz față de 10700/950MHz cât ar fi avut la capătul inferior al benzii unde amplificarea este maximă. Cu alte cuvinte nu vom fi chiar outsideri la frecvența de 10,3 GHz unde LNB-ul ne va lua încă serios în seamă.

Cum se pot rezolva problemele enumerate?

Stabilizarea LO1 nu o recomand la acest nivel deci pas LO1 (nu umblați la pastila/cavitatea dielectrică). Problema legată de ieșirea din banda nu este gravă pentru că aici pe lângă amplificatoarele de RF avem un amplificator de FI foarte performant și de o bandă foarte foarte largă. Amplificarea este foarte bună la 900MHz și bună la 620MHz. De fapt, problema e că semnalul va fi mult prea puternic și va îneca la propriu transceiverul. Aceste LNB-uri au amplificări foarte mari și sunt foarte sensibile, zgomot foarte mic 0,2-0,3 dB și nu sunt prea selective (broadband). Această observație se poate transforma/folosi într-un/ca avantaj. Această problemă poate fi rezolvată cu un mic montaj prezentat mai jos (singurul pe care va trebui să-l faceti voi). Vă va lua maxim o oră, dar numai dacă aveți două maini stângi!

Acest etaj separă componenta continuă necesară alimentării de calea de semnal(to receiver). Atenuatorul va evita supraîncărcarea transceiverului.

Credeți-mă pe cuvânt, semnalul la intrare este foarte puternic (0dBm!!! 1mW). În locul atenuatorului se poate folosi un cablu coaxial mai lung de circa 10-15m RG558U sau chiar mai bine un cablu TV pe 75 Ohmi dacă este cazul portării la distanță. Pe acesta va coborî semnalul de FI de 618MHz (rez. De ieșire se calc. Fnc. De LNB).

Să zicem că am semnalul de FI pe 618MHz ... Ce fac cu el? Nu am receiver pe această frecvență. Unde mai pui că e și instabil...o ...fâță de semnal

Problema poate fi rezolvată dacă citești articolul meu de la adresa http://www.radioamator.ro/articole/view.php?id=1008

În acest articol se vorbește despre construirea unui receptor panoramic cu o bandă vizualizabilă de 2MHz. În articol se propune folosirea unui RTL2832U SDR Dongle ce costă numai 15$, ca panadapter. Acest SDR are un tuner ce acceptă semnale de intrare cu frecvența între 40-1800MHz, suficient pentru a prelucra semnalul de 618MHz oferit de LNB. Mai are și intrarea pe 75 Ohmi deci se simpatizează/pupă chiar cu LNB-ul la mufa F.

Cred că v-ați prins deja, nici măcar nu mai este nevoie de un transceiver. Recepția se va face prin RTL2832U/USB și calculator cu programul SDR Sharp. Schița de mai sus arată clar cum poate fi utilizată tehnologia SDR pentru a oferi accesul la banda de 10 GHz fiind practic la îndemâna oricui. Instabilitatea oscilatorului LO1 din LNB poate fi ușor compensată din SDR Sharp urmărind cu mouse-ul spectrul semnalului vizualizat pe panadapter. Compensarea se poate face și din soft, dar asta este o altă abordare ... poate altădată (să rămânem deocamdată în zona pentru toți!).

Mai rămâne problema prietenului care să transmită CQ CQ în banda de 3 cm ... că de, prietenul la nevoie se cunoaște.

Dacă nu aveți un prieten adevărat...nu riscați nici un fel de refuz și puteți testa direct la cablul de coborâre scos dintr-un receiver TV-satelit; veți vedea pe panadapter multe semnale puternice și de bandă largă de la 900MHz în sus.

Cu emisia e ... o altă poveste. Pofta vine mâncând sau în cazul nostru auzind mai întâi ceva prin căști.

În speranța că materialul meu vi s-a părut interesant și că numărul participanților în banda de 3 cm va crește simțitor vă salut ca de obicei cu 73, să ne auzim cu bine ori mai bine să ne vedem sănătoși la Cluj undeva între 500 și 750 nm.

Mai multe materiale multimedia cu măsurători, montaje legate de acest experiment sunt accesibile la adresa http://qsl.net/yo5ouc

Nicu Crisan YO5OUC

Articol aparut la 15-6-2015

6607

Inapoi la inceputul articolului

Comentarii (15)  

  • Postat de Adi - YO8RHI la 2015-06-15 19:45:04 (ora Romaniei)
  • Asta este un articol tradus ??? Sau are si o componenta practica care mie a-mi scapa...
    Ar trebui inclus la traduceri!!!
      Comentariu modificat de admin.

  • Postat de Nicu - YO5OUC la 2015-06-16 08:52:55 (ora Romaniei)
  • Nu este tradus. Sursele de inspiratie sunt trecute la linkuri si indicate ca atare. Este vorba despre modul in care poti folosi un LNB si un RTL2832U pentru ati face practic un receptor pe 10GHz. Daca tu crezi ca a fost tradus ar trebui sa indici sursa ... dar eu garantez ca nu a fost.

  • Postat de Ioan Mircea Radutiu - YO3AOE la 2015-06-16 15:25:28 (ora Romaniei)
  • Sincer sa fiu,mi se par mult prea multe complicatii constructive si de soft pentru reusita-indoielnica si ea-a unei legaturi strict pe plan local,fiindca de reflexii nici nu se pune problema,poate doar pe Luna sau pe Marte-hi!.Altfel este o realizare laudabila,care pune suficiente probleme tehnice remarcabile,destul de dificil de rezolvat.Mult succes! si 73!,Nelu

  • Postat de Adrian I. Pop - YO5PBG la 2015-06-16 22:57:50 (ora Romaniei)
  • N-am inteles unde sunt complicatiile in acest articol. Nicu prezinta o modalitate low-cost, necosumatoare de timp de a avea un RX pe 10GHz prin utilizarea unor module gata facute. In plus, face cateva precizari care pentru cineva nefamiliarizat cu tehnologii precum HEMT, sunt binevenit. De pilda, eu as "mangaia" toate piesele daca as desface un LNB pentru ca nu-as simti satisfacut doar cu sa le vad :-) - pare stupid, dar anumite senzatii atrag cele mai ciudate actiuni. Deci, YO5OUC, eu iti multumesc pentru noul material & don't stop, keep going + 73!

  • Postat de Adrian I. Pop - YO5PBG la 2015-06-16 23:05:22 (ora Romaniei)
  • @ N2YO - nu ai putea introduce un buton "edit your comment"? Se mai strecoara greseli cand scrii in graba si e neplacut sa ti le observi dupa ce tot in graba dai "enter" :-). Tnx.

  • Postat de Nicu - YO5OUC la 2015-06-17 12:41:48 (ora Romaniei)
  • Multumesc prieteni pentru comentarii si incurajari. 73 din Cluj.
      Comentariu modificat de admin.

  • Postat de Nicu - YO9DBC la 2015-06-17 13:04:35 (ora Romaniei)
  • Este un experiment valid. Cu aproape un an in urma am realizat acest experiment cu un LNB recuperat de la antena DOLCE si un RTL2834 + SDRSharp. Verificarea montajului am facut-o pe masa cu ajutorul uni ghid de unda cumparat prin anii '90 de la ftatii nostrii de peste Prut care avea montata in interior o dioda de microunde. Modulatia a fost in AM. Deoarece nu are o aplicatie reala (din lipsa de parteneri) m-am jucat cam o saptamana (reflexii pe diferite materiale) dupa care am abandonat experimentul. Nu am intrat in interiorul LNB-ului pentru ca nu e de "nasul" meu. Multumesc pentru toate aricolele scrise si mult success in continuare. Cu respect, Nicu.

  • Postat de Tupea Valentin - YO4SJQ la 2015-06-17 20:17:14 (ora Romaniei)
  • Interesanta abordarea,cred ca se poate folosi in locul montajului un receptor de satelit(poate sa fie si de generatie mai veche)au cam toate posibilitatea de a schimba frecventa LO folosind loop-ul pentru receptia SDR-ului

  • Postat de Tupea Valentin - YO4SJQ la 2015-06-17 20:36:36 (ora Romaniei)
  • Astept cu nerabdare receptia noului satelit de radioamatori ES-HAILSAT in 10,45Ghz care urmeaza a fi lansat in 2016 de Quatar Satellite Company

  • Postat de Liviu - YO2BCT la 2015-06-17 21:02:47 (ora Romaniei)
  • Nicu, multumiri pentru articol, e bine ca mai exista preocupari pentru benzile de microunde. O idee asemanatoare, care rezolva elegant problema instabilitatii oscilatorului local din LNB la http://www.earf.co.uk/3cm_converter.pdf Merita studiat si eventual completat cu un montaj pentru emisie. Cu cativa zeci de miliwati si o antena buna (parabola de 1m) se poate lucra peste 250 km, deci cu mai multe sanse pentru gasit corespondenti. Mult succes pentru cine se incumeta !

  • Postat de Nicu - YO5OUC la 2015-06-18 14:11:29 (ora Romaniei)
  • @Liviu-YO2BCT - Draga Liviu cine nu are seniori sa si-i cumpere. Multam fain, idea e foarte interesanta si atragatoare. Ma bate gindul sa incerc stabilizarea LO-ului cu un semnal pilot injectat la intrarea Hornului. Fac cinste cind ne vedem...73 de Nicu
      Comentariu modificat de admin.

  • Postat de Liviu - YO4FNG la 2015-06-28 21:57:46 (ora Romaniei)
  • Articolul pare bine inchegat. Sa vedem si aplicabilitatea lui practica! Eu inca astept un partener cat mai aproape de Constanta sa initiem niste teste pe 10 GHZ !

  • Postat de dragos - YO3IVA la 2015-06-29 01:05:30 (ora Romaniei)
  • Felicitari pentru articol. probabil la iarna cand va fi frig , o sa stau in atelier sa experimentez. deja e "save as complete page HTML" :)

  • Postat de dragos - YO3IVA la 2015-06-29 01:06:32 (ora Romaniei)
  • Felicitari pentru articol. probabil la iarna cand va fi frig , o sa stau in atelier sa experimentez. deja e "save as complete page HTML" :)

  • Postat de dragos - YO3IVA la 2015-06-29 01:07:23 (ora Romaniei)
  • imi cer scuze pt postarea multipla... nu am observat ca s-a postat

    Scrieti un mic comentariu la acest articol!  

    Opinia dumneavoastra va aparea dupa postare sub articolul "Receptor SDR în banda de 3 cm - la îndemâna oricui"
    Comentariul trebuie sa se refere la continutul articolului. Mesajele anonime, cele scrise sub falsa identitate, precum si cele care contin (fara a se limita la) atac la persoana, injurii, jigniri, expresii obscene vor fi sterse.
    Comentariu *
     
    Trebuie sa va autentificati pentru a putea adauga un comentariu.


    Opiniile exprimate în articole pe acest site aparţin autorilor şi nu reflectă neapărat punctul de vedere al redacţiei.

    Copyright © Radioamator.ro. Toate drepturile rezervate. All rights reserved
    Articole | Concursuri | Mica Publicitate | Forum YO | Pagini YO | Call Book | Diverse | Despre Radioamator.ro | Contact