Transverter 1296MHz - 144MHz alta dinamica

23cm che passione!! E' una delle bande che preferisco in assoluto. Per me è questa la magic band che mi regalato bellissime soddisfazioni. Così, dall'esperienza fatta sul transverter per i 144MHz, ho fatto un esperimento anche su questa frequenza, prendendo come parametro principale la dinamica. Lo schema a blocchi è visibile sotto. Cliccando sull'immagine si apre anche il file in pdf molto più leggibile. Rispetto al classico transverter, es. il 13G2 di DB6NT, ho preferito adottare la soluzione dei due mixer separati per evitare la commutazione a diodi PIN che secondo me introduce una certa distorsione sui segnali forti, inoltre per il front-end, ho usato l'ormai conosciuto MGA62563, che, anche se non ha una figura di rumore molto bassa a 1296 MHz circa 1,0 dB,  facilita non poco la progettazione dato che è gia di suo a 50 ohm in ingresso e uscita, ha un buon guadagno circa 18,5dB ed ha una OIP3 di +33dBm. Dato che volevo sperimentare qualcosa di "diverso" ho adottato la soluzione dei due dispositivi in parallelo, per avere ancora più dinamica, usando gli accoppiatori 90° della ANAREN modello XINGER 11305-3. Nel complesso lo stadio guadagna circa 20dB, mentre la figura di rumore totale misurata è di 2,2dB. La nF di 2,2 dB e' data dalla perdita d'inserzione dell'ibrido che e' circa 0,5dB e dalla circuiteria che viene prima dell'ingresso degli MMIC, oltre che da 1 dB proprio del dispositivo.  Simulando questo stadio con MWO avevo ottenuto piu o meno gli stessi risultati. L'uscita del secondo ibrido tramite un filtro elicoidale della TOKO, porta il segnale al secondo stadio, un MMIC in sot89 tipo AH1 della Triquint. La Triquint ha a catalogo diversi dispositivi molto interessanti ed in questo progetto ne ho fatto largo uso. Ho deciso di usare questi componenti per il semplice fatto che è inutile avere un front-end ottimo se lo stadio successivo ed il mixer sono di qualità inferiore. Il modello AH1 ha un gain a 1296MHz di 13dB ma sopratutto una OIP3 di +41dBm che è ideale per il mio uso. Segue un secondo filtro TOKO ....forse me lo potevo risparmiare ma ho preferito filtrare bene.... si arriva al mixer, sempre della Triquint, modello MH1A. Questo mixer è usato nelle radio base a 1800MHz ed è a  MESFET usati in modo passivo. Nel suo piccolo, case SOIC 8 pin, ha caratteristiche notevoli. Il livello di OL e' da +17dBm fino a +21dBm e la IIP3 è di +37dBm con IF a 144MHz. Per contro ha una perdita di conversione piuttosto elevata, circa 8,5dB. Il segnale, ormai convertito a 144MHz, all'uscita del diplexer dopo il mixer il guadagno di conversione si aggira sui 18dB circa. Dato che mi sembrava un po scarso, ho aggiunto un'altro MMIC per garantirmi un buon livello. L'ultimo della catena è un altro piccolo "mostro" in SOT89 della Sirenza, modello SBB2089Z. Le prestazioni di questo device sono: gain a 144MHz 20dB, nF 2,7dB e OIP3 +42dBm. A questo punto ho un livello di guadagno di conversione di 34dB che posso comunque regolare col trimmer da 100 ohm in uscita prima del rele di commutazione R/T. Il rovescio della medaglia e' che tutta la catena assorbe circa 400mA... La dinamica si paga. Occorre un 7805CV molto ben dissipato per far fronte al calore dato dall'elevato assorbimento.       

 La catena del convertitore in trasmissione fa capo al trimmer da 100 ohm che regola il livello di segnale a 144MHz che si inietta nel mixer. Max 2W. Dopo il solito diplexer, ho usato un mixer a diodi classico della WJ modello SME1400-10. La scelta di questo mixer e' data dal fatto che ne avrò almeno 20 nel cassetto, recuperati da moduli a 900MHz. Le caratteristiche sono comunque molto buone e come mixer di trasmissione va piu che bene dato che la perdita di conversione è di 6,5dB con un livello di OL di +10dBm. A seguire, filtro elicoidale TOKO e MMIC della Sirenza, NGA586 che amplifica il segnale di 18dB. Oltre, il secondo filtro elicoidale, ci sono un MMIC delle Minicircuits modello GALI5 +19dB , seguito dall MMIC di potenza della Triquint AH102, +13dB. Il livello d'uscita a 1296MHz e' di +27dBm ovvero 500mW su 50 ohm.

L'oscillatore locale è forse il circuito più classico, l'elemento oscillatore e' il solito U310 in versione smd SOT23 con gate a massa, seguito da 2 moltiplicatori BFR92P e BFR93A e lo stadio di potenza con un MMIC della Triquint AH101. La frequenza del quarzo di 96MHz viene portata a 1152 MHz ad un livello di +21dBm. Tramite 1 attenuatore resistivo a T da 3 dB  porto +17dBm verso il mixer RX ed 1 attenuatore da 6 dB, i +10dBm per il mixer di trasmissione. Questo circuito assorbe 200mA. Se si vuole usare un riferimento esterno, cosa che io consiglio, occore non montare il quarzo e iniettare con un cavetto schermato, il segnale a 96MHz sulla resistenza da 220 ohm collegata al source del MMBF309 (U310). Il livello del segnale che si inietta, deve essere di almeno +5dBm.

La commutazione R/T e' comandata dalla linea PTT che lavora mettendo a gnd la base di Q1 facendo scaricare il condensatore elettrolitico da 22uF. La tensione ai capi del condensatore viene misurata dal comparatore LM393 in cofigurazione a finestra commutando i due mospower  che comandano le tensioni di RX e TX ed il rele sulla IF.

Il pcb e' realizzato su supporto in polyester ROGERS R4003 spessore 0,8 mm.

Nell'immagine sotto e' visibile il primo campione del transverter che sta funzionando nel mio laboratorio.

Lato sopra.

E lato SMD.

Durante le prove mi sono accorto di un paio di modifiche da apportare, sopratutto sulla disposizione dei componenti. In particolare, la posizione del quarzo non va bene, dato che e' molto vicino allo stadio finale di trasmissione. Il problema è dato dal calore prodotto dal MMIC di potenza che va a spostare leggermente la frequenza del quarzo dando cosi un effetto di pendolo, dato che passando in ricezione la frequenza torna a posto. Il rimedio migliore è quello di mettere un oscillatore termostatato esterno, cosa che comunque consiglio per qualsiasi transverter, risolvendo radicalmente il problema. Anche la reperibilità di alcuni componenti non e' semplice. I più critici sono gli ibridi 90° Anaren ed il mixer MH1A. Gli ibridi, sono riuscito ad avere dei campioni dalla Anaren facendo richiesta tramite il loro sito web e passando poi per l'importatore italiano. Dato che lavoro in campo elettronico non è stato particolarmente difficile averli ma sicuramente sarà problematico averne degli altri se non comprandone una certa quantità. Questi componenti vanno anche bene per accopiare stadi amplificatori di potenza poichè reggono fino a 60W (da datasheet). Il mixer MH1A invece l'ho recuperato da un vecchio ponte GSM e credo sia ormai fuori produzione. Vedrò di trovare un sostituto con caratteristiche simili per poter dare un'alternativa a chi si vorrà cimentare in questa costruzione.

L'immagine sopra mostra il risultato del test della nF e del gain in ricezione. La figura di rumore non e' particolarmente bassa ma si può ovviare mettendo davanti un buon preamplificatore. Nel mio caso ho, subito sotto l'antenna, un preamplificatore con un ATF54143, costruito sul disegno di YU1AW, che ha una nF di 0,5dB, gain 18dB e una OIP3 di +25dBm. E' importante che anche il preamplificatore abbia una buona dinamica. Ho provato la OIP3 del transverter e mi risulta di +28dBm ed una P1dB di +18dBm. A chi fosse interessato, mi può chiedere i files gerber per la realizzazione del pcb.