Liviu Babi YO4FNG

Toata "povestea" care va urma, a plecat de la o discutie mai veche cu prietenul meu Serge - UT5JCW, din KN64SN (distanta dinte noi 394 Km).

http://ut5jcw.com/10ghz/10ghz.html

Dupa reusitele noastre in benzile de 50 MHz, 144 MHz, 432 MHz si 1296 MHz am hotarat sa nu ne oprim aici si sa incercam un QSO in 10 GHz. Mentionez ca la data cand am facut discutia eram entuziasmat de reusita in 1296 MHz si cu placere am acceptat propunerea, nestiind de fapt cu "ce se mananca banda de 10 GHz". Eram complet strain de orice notiune in aceasta banda.

Zis si facut. A doua zi am comandat la Kuhne, la DB6NT - Michael

http://www.kuhne-electronic.de/

un kit (10G2E) si m-am apucat de treaba. Si asa au inceput lungile nopti nedormite si noile mele dureri de cap. Si nu au fost nici putine, nici de scurta durata si nici de mica intensitate - credeti-ma !!

Surpriza a venit odata cu kitul de la DB6NT. Cele mai mici piese care le-am vazut vreodata trebuia sa le lipesc in kit. Nu am reusit sa lipesc piesele cu ce aveam in dotare si mi-a fost frica sa nu distrug semiconductoarele din kit. Asadar fuguta la magazin unde am cumparat statie de lipit si o lupa puternica, de diametru mare si cu proiector luminos.

Cam asa arata pcb-ul ce termostateaaza cristalul la temperatura de 40 grade Celsius, pentru oscilatorul de 10224 MHz. Placuta este exact de marimea cristalului (20 mm x10 mm) si se monteaza ca in figura. Avand deja experienta de la kitul transverterului de 1296 MHz (tot de la DB6NT) am rugat ca aceasta placa cu componente sa fie lipita si testata in Germania

In cateva zile aveam kitul gata montat. Cu o mica … exceptie. Tranzistorul U310 , responsabil cu producerea oscilatiilor cristalui de quartz pe 116,500 MHz … a disparut. Incercand sa-l lipesc, dupa fixare, il tineam presat de placa cu o penseta fina. Nu stiu cum am miscat penseta, si tranzistorul … a zburat. In zadar l-am cautat, nu a mai fost de gasit. Am pus toata familia la cautat tranzistorul, nimic. Disparut a ramas. (probabil ca il voi gasi odata, bineinteles cand nu mai am nevoie de el ). Am incercat sa fac rost de alt transistor similar, de aici din Romania dar nu am dat de el. Singura solutie comanda la Kuhne (DB6NT) in Germania. Dupa o luna am primit alt transistor si am putut sa termin de asamblat kitul.

Pentru cei interesati de schema, manualul tehnic livrat impreuna cu kitul se gaseste la adresa :

http://www.kuhne-electronic.de/userfiles/_pdf/kit-handbuecher/transverter/10ghz/10g2e.pdf

Un transverter complet mai are nevoie si de alte subansamble. De la regretatul YO4PP - Gigi, aveam un releu coaxial cu mufe SMA de 18 GHz/10W. O superba bijuterie Amphenol.

Exista totusi o problema. Releul avea nevoie de 28 Vcc/175 mA pentru a comuta, ori eu in portabil nu dispun decat de 12 Vcc. Problema s-a rezolvat destul de greu in ciuda faptului ca pare o chestie simpla la prima vedere. Curentul mare cerut de releu m-a incurcat ceva. Cred ca am incercat peste 10 variante de convertoare de la 12 Vcc la 28 Vcc, cu tot felul de tranzistoare, bobine, relee, oscilatoare si integrate dar nu m-a multumit niciuna. Timp si bani pierduti si multi nervi.

Am fost hotarat sa renunt la releul de 28 Vcc si am inceput sa caut un releu coaxial la 12 Vcc;

Intr-o discutie cu totul si cu totul despre alte lucruri, G4DCV - Paul, mi-a aratat un convertor de CC - de la 12Vcc la 28Vcc, construit de el pentru un curent de 300 mA, nu stiu la ce jucarie i-a fost lui de trebuinta. Intamplarea a facut ca la vremea respective a cumparat 2 integrate specializate in acest scop si comandat 2 cablaje imprimate. Convertorul a functionat din prima si un set era disponibil. In mai putin de 2 saptamani aveam montajul la mine pe masa.

Si uite asa o problema de multe luni s-a rezolvat rapid. Exact cum a zis Murphy "cele mai delicate probleme se rezolva singure cand nu aduci vorba despre ele".

Cablurile coaxiale de tip semirigid (cupru cu teflon) mi-au fost facute cadou de YO4AX - Nicu; care intotdeauna gaseste prin sertare lucruri greu de procurat.

O parte din conectorii SMA pentr cablul semirigid mi-au fost trimisi de UT5JCW Serge din Ucraina. Nu au fost insa de ajuns si am mai facut rost de 2 conectori SMA la 90 de grade de la TA1D - Kadri de la Istambul.

Alta problema ivita a fost partea de tranzitie de la SMA la ghid de unda. Ghidul de unda mi-a fost trimis de DF5NK Frank din Germania. Mufele SMA de panou (4 gauri) cu teflon si pin central lung le am de la SM5HUA - Peter iar flansele WR90 de la IK0BZY - Enrico din Italia. Industrial o tranzitie coaxiala la ghid de unda poate fi vazuta aici :

http://www.waveguidesolution.co.uk/Waveguide_Coaxial_Transitions.pdf

Pretul unei bucati pentru banda de 10 GHz este de aprox. 250 Euro. Am zis ca intr-o prima varianta sa incerc sa construiesc una iar daca nu reusesc acest lucru, o sa cumpar. Exista pe internet documentatie bogata in ajutorul constructorilor,cum ar fi de exemplu :

http://www.arrl.org/qex/2006/11/wade.pdf

Primele 5 incercari au fost un esec total. Totul se face pe o bucata de ghid de unda de cativa centimetri. Cand lipeam flansa se dezlipea capacul, cand lipeam capacul se dezlipea flansa. Cand incercam sa lipesc conectorul se dezlipea si capacul si flansa. Exact ca in filmele cu Stan si Bran.

Conectorul trebuie centrat in gaura practicata in ghidul de unda iar pinul central (probe) are lungimea foarte bine stabilita. Orice reziduu de aliaj de lipit patruns in interiorul ghidului de unda il face neutilizabil.

Concluzia: am distrus si ghidurile de unda si flansele si conectorii

Nota:
Nu am stiut la vremea respectiva ca exista aliaje speciale de lipit componente de microunde pe baza de argint cu temperaturi diferite de topire. Acum totul este foarte simplu. Se lipesc componentele folosind aliajele de lipit in ordinea descrescatoare a temperaturii de topire - cea mai ridicata temperatura prima, folosind o statie de lipit termostatata. Nu se mai deranjeaza lipiturile intre ele. Salvarea la vremea respectiva a venit insa de la YO9AZD - Sergiu (cunoscut fiind pentru pasiunea lui pentru microunde) care auzind de ispravile mele, mi-a trimis o tranzitie industriala. In lungile discutii telefonice care le-am avut pe tema transverterului de 10 GHz Sergiu s-a dovedit a fi un bun cunoscator al fenomenului.

Asadar am asamblat transverterul intr-o prima varianta.

De lipit niste piese pe placa (chiar daca sunt SMD-uri), de fixat un releu si de dat niste gauri intr-o cutie, mai toata lumea poate sa faca, problema era unde si cum reglez acest transverter si sa-l fac functionabil. Ca poza arata bine, am tinut constructiv sa aiba linia transverterului de 1296 MHz.

Nu am gasit nicaieri aparatura necesara pentru reglaje. Am incercat si la o unitate militara locala (radare), dar am fost luat peste picior si nu mi s-a dat accept sa intru in laboratorul unitatii.

Trebuia sa incep prin a "vedea" cei 10224 MHz. obtinuti din multiplicarile quartului de 106.50 MHz si nivelul final ce trebuie sa fie mai mare de 1 mW, pentru a deschide mixerul cu diode.

Am cerut sprijinul lui Sergiu YO9AZD si m-am deplasat la Boldesti Scaieni in jud Prahova. Dupa multe incercari si perioade mari de timp din diverse motive (lipsa piese de schimb si lipsa echipament reglaj), am renuntat la idea reglarii transverterului in tara si am vorbit in Germania cu DK2GR - Willi, mare constructor si expert in microunde - sa ma ajute cu reglajele.

Nota:
DK2GR este constructorul care in regim homemade a realizat cel mai performant transceiver "ever made" (Nume mari de producatori nu au reusit inca ce a realizat DK2GR ). Detalii :

http://www.df9ic.de/tech/trxtest/trxtest.html

Am trimis transverterul in Germania si dupa o luna s-a intors cu reglajele gata facute. Rezultatele masuratorilor erau insotite de pagini printate cu tot felul de date si caracteristici grafice obtinute.

Am fost tare bucuros si am cuplat transverterul la transceiverul special cumparat in acest sens - YAESU FT290R (se poate citi pe site la Kuhne, DB6NT, faptul ca toate transverterele produse se recomanda a fi folosite cu YAESU FT290R)

Soc mare. La pornirea transverterului, zgomotul alb din FT290R nu a inregistrat nici o crestere. Normal ar fi fost sa existe o crestere semnificativa a zgomotului alb de macar 4 - 6 dB. Nimic insa. Am pornit si oprit de cateva ori transverterul dar efectiv FT290R nu simtea nimic. Am desfacut cutia transverterului si am trecut pe emisie. Transverterul are incorporat power-metru (cu linii in tehnologie strip) din constructie. Releul coaxial cupla, se semnaliza pe panoul frontal dar pe instrumentul magnetic (power out) acul nu se misca decat 10 % din cursa. Clar ca nu era ceva in regula. Am citit in manualul tehnic si am vazut ca valoarea tensiunii la bornele punctului de masura aferent power out, trebuie sa fie de 1,2 Vcc. Eu nu aveam decat 0,4 Vcc. Deci nu aveam emisie, nu aveam receptie. Nu am pus la indoiala reglajele facute de DK2GR dar jucaria nu functiona corect.

Cu ajutorul lui YO4HHA - Vladimir, am facut rost de o sonda speciala de masura si am trecut la masuratori - concluzia ca VXO nu functiona corect. Nu se realiza nici frecventa corecta si nici nivelul cerut de mixer. Undeva in lantul de multiplicari ceva se intamplase.

Am luat la bani marunti tot lantul de multiplicari si am gasit defectul - o celula a filtrului pe 2556 MHz (Neosid Helical Filter 2556) nu functiona corect . Initial am suspectat tranzistorul (BFP196) dar dupa inlocuire (bineinteles o alta comanda si alt timp de asteptare) defectul nu a fost inlaturat. Am scos filtrul helix si l-am desfacut. O celula avea suportul bobinei spart. Un defect tare ciudat, pe care nu stiu cum sa-l explic. Poate ceva din timpul transportului din Germania in Romania. Mi-e greu sa cred ca piesa a fost bolnava de la inceput sau nu a fost observata ca fiind suspecta de catre DK2GR, dar defectiunea trebuia remediata. Am incercat sa lipesc miezul si sa pot refolosi filtrul dar nu am reusit. Asadar alta comanda in Germania, alta luna de asteptari.

Dupa ce am primit filtrul am ajuns iar la faza cu reglajele. Trebuia totul aliniat de la inceput. Iar am cautat sa gasesc in tara un loc unde sa pot efectua reglajele dar nici de data asta nu m-am descurcat.

Fortat de imprejurari am trimis transverterul la G4PBP - Rus, un impatimit al microundelor si totodata proprietar al unui laborator particular de testare si omologare a aparaturii in domeniul microundelor. Un radioamator de clasa si un profesionist extrem de bine pregatit si dotat.

Primul lucru - a desfacut tot transverterul in bucati si a luat la testat piesa cu piesa, subansamblu cu subansamblu.

Reglajele au fost facute in prezenta mea, am putut vedea pe webcam in direct fiecare pas si fiecare masuratoare. Rezultatele obtinute au fost pe masura dar cu multe sacrificii si costuri suplimentare din partea mea. Foarte multe subansamble nu au trecut de fazxa de testare.

Cu ocazia asta am aflat ca exista chei dinamometrice speciale pentru starns conectori (nu se strang cu mana sau cu patentul); am aflat ca exista aparat special de curbat cablul coaxial semirigid la unghiul dorit. Toate cablurile mele semirigide au fost respinse la testare (la indoituri s-au produs niste cute mici pe invelisul de cupru, care la lungimea de banda de 3 cm au fost vazute drept cavitati si introduceau pierderi nedorite in sitemul global). Aliajul folosit la lipirea conectorilor pe cablurile coaxiale semirigide aveau depuneri in exces, erau de calitate si compozitie nesatisfacatoare.

Conectorii SMA la 90 de grade nu au trecut nici ei de testare si au fost si ei inlocuiti - introduceau pierderi. Mi s-a recomandat evitarea conectorilor unghiulari la aceste frecvente daca intreg cablul nu este facut si testat industrial. Tranzitia de la coaxial la ghid de unda, desi industriala - nu era calibrata pentru frecventa de 10358,360 MHz ci undeva mai sus - a fost inlocuita.

Am ramas profound impresionat de calitatea si acuratetea reglajelor facute de G4PBP - Russ. S-a obtinut in acest mod tot ce se putea scoate din transverter. Si aranjamentul in cutie a fost iotimizat pe calculaltor pentr trasee cat mai scurte si unghiuri cat mai putine. Asadar s-a nascut versiunea a II - a a transverterului de 3 cm.

G4PBP - Russ mi-a facut si testul de stabilitate a frecventei in timp si mi-a comunicat ca abia dupa o ora de la pornirea transverterului, cu tot dispozitivul de termostatare existent, se obtine o stabilitate satisfacatoare a frecventei - suficienta pentru QSO-uri terestre, dar daca se doreste utilizarea pentru EME este necesar sa se inlocuiasca partea de oscilator cristal de quartz cu o sinteza performanta pentru frecventa de 106.50 MHz.

Drept cadou din "partea firmei" am primit un VXO superperformant, industrial, folosit in sisteme militare de precizie, pentru frecventa de baza 10 MHz, 2 placute Peltier (Peltier devices - stabilizare termica ) + indicatii de executie a sintezei si o sarcina artificiala de 5W la 10 GHz. Cateva detalii despre placultele Peltier:

http://www.inbthermoelectric.com/thermo.html?gclid=CLSSoq7YmZoCFYh_3godhjRz7w

Cu regret marturisesc ca nu auzisem pana la acea data despre acest dispozitiv desi ma intrebam cum se poate face o stabilizare termica de precizie la +80 grade Celsius cum am vazut in majoritatea transverterelor performante.

Conectata la o sursa de tensiune, pe o fata se incalzeste cu temperatura pozitiva iar pe cealalta fata la temperatura negative. Pot fi racite sau incalzite subansamblurile dupa bunul nostru plac la temperaturi ce variaza intre -100 grade si +100 grade (sau chiar mai mult functie de tip si controler. Sunt fabricate placute Peltier cu domenii de fecventa de la -200 grade la +260 grade).

http://www.audon.co.uk/5c7388.html

Sinteza reprezinta urmatorul pas, dar cred ca mai am de invatat pana atunci, nu mai vreau sa ma arunc cu capul inainte :

http://g4hup.com/DFS/DFS.htm

Toate bune si frumoase pana aici dar orice statie de emisie are nevoie si de o antenna. Am cautat in zadar sa fac rost de o parabola de 48 cm (considerata a fi un compromis optim castig/diametru in QSO-urile terestre/portabil). Cea mai mica dimensiune gasita de vanzare in Romania a fost o antenna offset 60 cm. Pentru antenna de 60 cm si cu un raport f/D = 0,6 am ales un feedhorn W2IMU optimizat de G3PHO. Detalii :

http://www.g3pho.free-online.co.uk/microwaves/index.htm

Piesele, cu exceptia flansei, le-am cumparat de la un magazin de articole sanitare (tevi de cupru folosite la sistemele de incalzire). Nu am lipit piesele intre ele fiindca lucrul acesta se face dupa ce se gaseste pozitia in care swr este cel mai mic. Feedhornul a fost asamblat, testat si verificat tot in laborator la G4PBP - Russ. Avem aici imaginea cu feedhornul pe bancul de testare (practice este un swr/power-metru dar care poate lucra la 10 GHz) :

Aparatura folosita :
- generator de semnal pe 10369 MHz, cuplat la un capat prin tranzitie coaxiala ;
- filtru de 3 dB (piesa neagra) - intercalat ;
- generatorul de semnal pe 10369 MHz este modulat cu 1 KHz
- nivelul este masurat pe o scara logaritmica cu pasi de 1 KHz. S-a obtinut un regim stabil de lucru de 70 dB ;
- central (piesa gri) este un cuplor HP de 10 dB - se pot observa derivatiile din corpul ghidului de unda (WG16) pentru detectie cu dioda si masurarea directei si reflectatei pe un milivoltmetru electronic ;
- rezultate finale obtinute: swr 1:1,05 si o atenuare de 28 dB a undei reflectate ;

In timp ce G4PBP - Russ executa diverse teste si masuratori in microlaboratorul sau din Wolverhampton, mi-a explicat in direct procedurile si parametrii obligatorii pe care trebuie sa le asigure o aparatura de microunde, Este fascinant sa il asculti pe acest om indragostit de microunde. Cu cat il asculti mai mult cu atat iti dai seama ca iti lipsesc multe din notiunile ce ar trebui sa le stapanesti.

La invitatia lui m-am incris si in clubul "Microwave UK" si am primit accesul de a participa la discutiile forumului lor. Sunt invitat in Marea Britanie sa particip la concursuri - pe banzile de 10, 24 si 47 GHz. Sunt multi utilizatori si multi participanti - invitatie pe care o voi onora cu placere cat de curand. Tot la G4PBP - Russ, exista in uz balize in toate benzile de microunde, de la 1,2 GHz la 47 GHz..

Avand in vedere ca partenerii de trafic sunt foarte putini la numar pentru 10 GHz, iar aceasta banda nu este foarte populara (inca…sper eu) la noi, singura sansa este sa pregatesc sistemul pentru EME.

Are nevoie de cateva imbunatatiri majore:
- In primul rand o parabola de minim 2,5 m diametru (3 m este otim) si un nou feedhorn adaptat la caracteristicile antenei ;
- sistem de rotire antenna in plan vertical si orizontal ;
- un preamplificator la receptie competitiv (deja este comandat la Kuhne - DB6NT) ;
- un comutator de ghiduri de unda, releu de putere sau circulator (am primit deja un circulator de 200W cu ghiduri de unda) ;
- un final de emisie de minim 10 - 15 W (am comandat un TWT cu sursa de alimentare) lui G4PBP - Russ.

Detalii despre TWT (traveling wave tube amplifier) aici : http://www.ar-worldwide.com/html/12210_twt_amplifier_twta.asp

Despre EME si upgradele sistemului in 3 cm vom reveni cu alte articole; este nevoie de bani, rabdare, intelegere si mai ales daruire si pasiune.

Am asistat in direct la cateva QSO-uri care s-au executat cu transverterul meu .

Asadar acum am pe masa un transverter complet, functional intr-o noua versiune, in banda de 10 GHz.

Acum la cuplarea transverterului la FT290R am si cresterea de zgomot alb seminficativa si la emisie acul instrumentului merge pana la cap de scala. Cea care m-a "dezamagit" a fost fiica-mea, venita in vacanta de Paste, de la facultate din Bucuresti. Vazand ca ma tot invart pe langa transverterul pornit, a venit la mine si mi-a zis: Pentru "fisiala" asta ai muncit tu atat timp ? Mai ai vreo cateva cutii care fisie la fel la ce iti mai trebuia una in plus ? Mi-a fost greu sa ii explic la ce foloseste si care este frecventa de lucru., desi am incercat Vazand ca fica-mea nu reuseste sa inteleaga mi-a zis. Fa si mie o proba sa vad daca este chiar asa. Aici m-a incuiat. Am pus mana pe telefon si l-am sunat pe G4PBP - Russ. "Cum vad ca functioneaza si cum fac proba ?" am intrebat. "Simplu", a venit raspunsul din Anglia, trebuie sa construiesti si o sursa de semnal. Te va ajuta totodata sa gasesti pozitia optima a feedhornului in focarul antenei si vei putea genera si semnale de markeri pentru etalonare frecventa sau semnale de test pentru alta statie. Detaliile si modul de abordare sunt aici :

http://www.qsl.net/iw1fyv/marker_en.html

In scurt timp primit un varactor de microunde (Microwave Alpha Diode) prin posta impreuna cu tranzitia coaxiala care initial a fost inlocuita (acum modificata si reglata pentru 10369 MHz). Am construit un multiplicator de ordinul 72 si l-am cuplat la tranzitia coaxiala.

Ca oscilator si amplificator am folosit transceiverul FT847 pe frecventa de 144.005 MHz si am introdus 2 W in amsamblul multiplicator/ tranzitie. 144.005 MHz x 72 = 10368,360 MHz, adica exact grecventa semalului de test de care aveam nevoie. Am trecut pe emisie in CW si mi-am auzit clar si puternic semnalele receptionte in transverter.

Nu este chiar tonul semnalului CW cu care eram obisnuit, dat fiind faptul ca este multiplicat de 72 de ori, dar pentru prima oara mi-am auzit propriile semnale in banda de 10 GHz.

In acel moment am uitat de cei 2 ani de zile cat a durat pregatirile, de multele nopti nedormite, de nervii si banii cheltuiti. Sunt pe drumul bun.

Pentru testul facut in casa la cativa metri distanta nu este nevoie de antene parabolice nici la generatorul de semnal si nici la transverter, dar daca vreau sa trimit sau sa receptionez semnale la distante mai mari, de ordinul kilometrilor este necesar sa pun antene atat la transverter cat si la generator. Din acest motiv am construit o a doua antenna parabolica - un prime focus de 28 cm.

Adaptarea am facut-o cu o bucata de ghid de unda + flanse WG16, reglabil, cu suruburi din material nemagnetic, pentru un semnal maxim, intercalate in sistem.

Am folosit la cea de-a doua antena un feedhorn tip "pennyfeed", usor de confectionat si usor de pozitionat. Parabola este luata de la o veioza, cumparata special in acest scop, asa cum am vazut si mi s-a recomnadat in forumul de la "Microwave UK". Pozitia ghidului de unda, calculul castigului al iluminarii au fost calculate cu programul "HDL_ANT. Version3". Pozitiile fiind respectate nu a mai fost nevoie decat de mici retusuri pentru obtinerea de maximum se semnal.

http://www.microwave-museum.org/exhibits/mwm0024.htm

Pot acum sa trimit semnal la departare de citiva Km, cred ca semnalul de test este de aproximativ 10 mW putere (din caracteristicile diodei). Nu am testat sa vad la ce distanta se poate receptiona acest semnal, este nevoie de mai multe persoane pntru acest test si de pregatirea aparaturii de portabil; dar sper sa il fac in curand.

Totodata sper sa gasesc noi adepti ai banzii de 10 GHz pentru a putea face si QSO-uri aici in Romania si sa putem introduce banda ca etapa de concurs.

Sunt in asteptarea deschiderii de propagare pentru a efectua QSO-ul mult visat cu UT5JCW, in premiera cu Ucraina in 10 GHz. UT5JCW - Serge a muncit si el - am tinut legatura prin e-mail in permanenta - si dupa cateva imbunatatiri succesive, este gata de QSO.

Asadar YO4FNG este QRV in banda de 3 cm, din KN44HD, cu un transverter DB6NT, 250 mW out si parabola offset de 60 cm.

Cine trece prin Constanta si este pasionat de microunde il invit la mine acasa sa facem un test "pe viu".

Multumesc familiei mele care ma intelege si ma sprijineste atat financiar cat si moral, in tot ceea ce vreau sa fac. Ba mai mult sotia a acceptat sa ne mutam la o casa cu curte, cateva strazi departe, lasandu-mi intreg apartamentul de 3 camere drept cadou pentru laborator.

Este adevarat ca si la curte am instalat sistemul de EME in 2 m, neputand sa stau departe de traficul radio. Drept cadou de raspuns, sotia mea "a primit" din partea mea si a berzei un bebelus (un baietel nascut pe 21.01.2009). Este liniste si armonie in familie si fiecare se joaca cu "jucariile" preferate.

Cu stima si cu multe multumiri pentru toti care m-au ajutat ca acest proiect sa devina realitate.

Liviu Babi YO4FNG

Maestru al sportului

Articol aparut la 2-5-2009

36337