TRANSVERTER 144 - 14MHz

Il progetto e' una rivisitazione del noto "JAVORNIK" di S53WW. Del progetto originale ho preso l'oscillatore locare ed il driver per la parte di trasmissione mentre la parte di ricezione e' stata ridisegnata usando come front-end un ATF54143 della Avago. Inoltre non e' presente il secondo converter in ricezione.

Io ero solito fare tutto a moduli ed in aria ma il problema principale di questo tipo di montaggi e' che sono difficilmente riproducibili, quindi ho preferito disegnare un circuito stampato unico che comprende l'intero circuito del transverter, modulo di potenza compreso. L'immagine sotto raffigura il circuito montato, a parte il modulo finale. Partendo da destra, nel primo scomparto c'e' l'oscillatore locale a seguire l'ingresso per la parte di trasmissione col suo mixer e lo stadio driver in basso, mentre nello scomparto centrale vi e' il convertitore in ricezione. A sinistra in basso trova posto il modulo di potenza RA60H1317M da 60W. L'uscita del modulo e' portata al connettore d'uscita con una stripline a 50ohm ed il filtro passa basso a 3 celle. Sulla linea c'e' l'accoppiatore direzionale per la misura della potenza diretta e riflessa. Il circuito che si nota a fianco del front end e' il gestore della commutazione R-T con funzione di sequencer.

RX

Il convertitore di ricezione ha come amplificatore in 144MHz un Ephemt tipo ATF54143. Questo dispositivo , nato per essere usato nei front-end delle stazioni radio base cellulari, e' prodotto dalla Avago. Come caratteristiche principali ha la figura di rumore molto bassa e lavora ad alta corrente con conseguente ottima dinamica. Le prestazioni del solo front-end sono: guadagno circa 26dB, nF 1dB, P1b +14dBm e OIP3 +25dBm. L'amplificatore e' incondizionatamente stabile. La corrente assorbita si aggira sui 60mA. Per ottimizzare la figura di rumore occorre chiudere nel lamierino il circuito LC d'ingresso. L'uscita del primo stadio va, tramite un pad da 3dB al filtro di banda composto da 3 bobine Neosid BV5118 e relative capacita di accordo. Il filtro perde circa 2 dB ed largo 10MHz per poter eliminare la frequenza immagine. Nell'immagine sotto la curva del filtro fotografata sul mio HP141. Dopo il filtro si entra nel mixer tipo RAY-1 o SAY-1. Il mixer e' il cuore del sistema e deve avere una dinamica migliore di quella del front-end . Il modello scelto vuole un OL di +23dBm . La porta IF del mixer tramite il filtro diplexer che pulisce l'uscita dai prodotti indesiderati inietta il segnale convertito nel post amplificatore da 10dB a larga banda BFG196 che provvede a recuperare le perdite del mixer. In totale la catena ha un guadagno di circa 25dB e la OIP3 totale e' di +25dBm. Con il trimmer da 100ohm e' possibile attenuare l'uscita nel caso fosse necessario. 

 

TX

Il convertitore in trasmissione, dopo il trimmer di regolazione dell' eccitazione trova uno stadio amplificatore selezionabile tramite 2 jumper. Questo stadio che ha un guadagno medio di 15dB, e' utile nel caso venga usata la porta XVERTER dell'apparato HF che di solito ha un livello di potenza molto basso, sull'ordine dei 20mV RF. Con potenze di eccitazione superiori conviene escludere questo preamplificatore. Proseguendo, si incontra un filtro passa basso a 2 celle ed il mixer di trasmissione. In questo caso non importa montare un mixer ad altissima dinamica e puo andare bene anche un comune SBL-1. Dopo il mixer troviamo uno stadio buffer,il filtro notch, che andra' tarato sulla frequenza dell'oscillatore locale , il filtro passa banda a 3 celle ed infine lo stadio driver con un BFG196 col suo filtro passa basso in uscita che pilotera' il modulo di potenza RA60H1317M della Mitsubishi in grado di erogare fino a 60W.  Il montaggio del modulo non e' critico ma occorre prestare attenzione al collegamento di massa tra il modulo ed il PCB per evitare che il modulo inneschi. L'uscita del modulo va al connettore con una stripline ed il filtro passa basso. L'accoppiatore direzionale sulla linea d'uscita ci da la potenza diretta e riflessa.

OL

Il cuore di tutto il sistema e' l'oscillatore locale. La configurazione usata deriva dal BUTLER per quarzi di 5/7 overtone. Per ottenere le migliori prestazioni dal transverter, l'oscillatore deve avere buona stabilita' termica ed il piu basso rumore di fase possibile. La misura del rumore di fase non e' semplice e sopratutto necessita di una strumentazione che a me manca. Ho confrontato all'analizzatore di spettro il segnale del generatore RF Marconi 2024 (phase noise -124 dBc/Hz a 20KHz) col segnale dell'oscillatore e devo dire che sono comparabili. L'oscillatore eroga +25dBm misurati dopo lo stadio di potenza BFG196. L'attenuatore posto all'uscita ha la funzione di caricare correttamente il transistore ed eventualmente abbassare il livello del segnale nel caso si usi un mixer con un OL inferiore tipo SRA1H (+17dBm). Per la stabilizzazione termica e' invece conveniente usare la piastrina in allumina con l'elettronica che porta la temperatura del quarzo a 40C, in vendita sul sito di Franco Rota (www.rfmicrowave.it). In questo modo il quarzo si trova a temperatura costante ed al di sopra della temperatura ambiente cosi da non essere influenzato da essa.  

Misura del phase noise dell'oscillatore locale -118,4 dBc/Hz a 10KHz

Front-end ad altissima dinamica

Ho sperimentato un front-end con un e-phemt ad alta corrente sempre della Avago, ATF50189 in case SOT89. Ho riportato sotto le plottate catturate dall'analizzatore di spettro con la prova dei 2 toni. Le figure si riferiscono ad un livello d'ingresso di -5dBm e -15dBm. La OIP3 risultante, misurata all'uscita dei 14MHz e' di +35dBm. La P1B e' di +20dBm e la figura di rumore e' di circa 1dB.