24GHz rev.2 - tentokrát s vlnovodným přepínačem

Transvertorový pokus č.2 už je na bázi vlnovodů a vlnovodného přepínače, ale cesta vedoucí k finálové podobě byla hodně složitá.

V tomto článku:

http://www.ok3rm.cz/?q=node/178

jsem se zmínil o koupi mikrovlné jednotky za 45 Euro, z které jsem vydoloval a zprovoznil oscilátorový díl. Je zde i pár fotek, jak celý modul jednotky vypadal.

Tak dlouho jsem chodil kolem zbytku, až jsem se odhodlal se do něj podívat. I přes všechna ujištění, že modul je již moc vysoko na přeladění, kde RX část je na 27GHz a TX část na 29GHz jsem se pustil do úprav, ve snaze dostat z modulu alespoň pár mW na vlnovodu.

Z dokumentace, kterou jsem stáhnul na internetu jsem se dočetl, jaké napětí kde má být, kolika mW se to budí a další drobnosti.

Zkusil jsem tedy jako první RX část. Pro první pokus jsem využil již hotového transvertoru REV_1 zejména jeho oscilátorovou část na 12GHz. Protože oscilátor jsem měl zahřatý a věděl jsem, kde mám naladit maják, připojil jsem ho k novému modulu, samozřejmě po zatlumení, protože tady se požaduje na 12GHz pouze 10dBm.

Okamžitě po zapojení se zvednul šum a maják byl na stejném kmitočtu, kde jsem ho měl na transvertoru REV_1, což bylo dobré znamení. Dokonce byl o kousek silnější, což mne povzbudilo. Bohužel to byl poslední světlý okamžik na hodně dlouho dopředu.

Zmíním ještě krásný kousek mikrovlného "udělátka" které jsem vydoloval z jedné profi linky.

Tahle krásná zlacená hračka, po připojení oscilátoru na polovičním kmitočtu, takže také na 12GHz a po připojení 12V napájení poslouchá naprosto famózně na 24GHz. Mám tento kousek jako etalon a porovnávám jím poslech na 24GHz, abych měl představu,jak který transvertor poslouchá.

Ostatně Jirka OK7RA, který byl u mne na návštěvě, když viděl, že stačí připojit skutečně jen pár mW na 12GHz a pak už jen MF třeba na 144MHz, byl z toho tak unešen, že jsem mu jeden modul věnoval. Druhý den jsem mu zavolal, jaké že je srovnání jeho transvertoru a výsledek byl ten, že rozšlapal to, co hrdě nazýval transvertorem.

Ale zpět k REV_2. Tento modul poslouchal maják o kousek lépe než moje udělátko a to zase poslochalo maják o kousek lépe, než transvertor REV_1. Celkově vzato jsem byl s tímto modulem rázem o 3S na tom lépe, než s prvním 24GHz pokusem. Takže s RX částí naprostá spokojenost.

No a nyní začaly problémy a starosti. Předně na tomto kmitočtu se již používá jiný typ vlnovodu co do rozměru. Oproti R220 na kterou jsme všichni zvyklý na 24GHz, je na tomto kmitočtu vlnovod R260, který je menší.

Takže bylo nutné udělat redukci z jednoho typu na druhý. Dobré bylo, že modul byl v mikrovlnné jednotce na stojato a přechod na filtry obstarávala hliníková kostka, která otočila vlnovod o 90°. Naštěstí je tato kostka z hliníku a je povrchově upravena. Takže jsem si začal hrát s přechodkou na R220.

Bylo nutné si vypilovat z mosazného plechu tl. 2mm přírubu s roztečí šroubů pro vlnovod R260, ale zapájet do vypilovaného otvoru vlnovod R220. Přírubu pak bylo nutné přišroubovat na hliníkovou kostku a v bloku vypilovat pozvolný přechod. Konstruktér byl rozumný člověk, protože blok je ze dvou dílů, spojených kolíky pro přesné usazení dílů na sebe a smontované šrouby. Přechodku jsem vypiloval, zaleštil a dle rady Michala OK1VM jsem přidal dva dolaďovací šroubky. Neměl jsem ale závitník M 1,4 a tak jsem použil M2. Bohužel hlavičky těchto šroubků jsem musel mírně stočit na soustruhu, protože se tak blízko vedle sebe nevešli a i přesto jsem mohl natočit kontra matku pouze na jeden.

Konstruktéři vědí proč tam je M 1,4. Díky těmto dolaďovacím šroubkům jsem mohl přizpůsobit přechodku. První reagoval ostře a druhým jsem jemně doladil na maximální výkon. Tímto doladěním jsem získal cca 20% výkonu navíc.

Detail tohoto přizpůsobení je vidět na následujícím obrázku.

Stejně tak je vidět i celá přechodka z R260 na R220, kde na jedné straně je na vlnovodu přiletována příruba na R260 a z druhé strany je již R220. K montáži jsem použil montážní sadu ze stejné mikrovlnné jednotky, z jaké je i původem oscilátor, včetně šroubků.

Stejný přechod jsem vyrobil i pro RX část a i zde po doladění oběma šroubky byl nárůst signálu jasně zřetelný.

Tím, že jsem vyrobil přechodky a měl jsem nyní zakončení na přírubě R220 jsem se mohl pustit do TX části a začít měřit.

Filtr na keramické destičce uvnitř modulu bylo nereálné vyměnit, i když jsem měl k dispozici i ten pro správný kmitočet, ale rozměrově se dovnitř nevešel. Filtr jako takový je kmitočtově široký pouze 1,2 až 1,4GHz což usuzuji podle dalších keramických filtrů, které jsem měl k dispozici.

Zkusil jsem tedy jednotlivé mikropásky filtru pocínovat, abych je dostal kmitočtově dolů. Šílená práce a každý hrot mikropájky vypadal pod lupou jako kůl.

Připravil jsem si útlumový člen, abych potlumil MF na 144MHz (prozatím tento MF kmitočet) na správnou budící úroveň a začal měřit výkon na výstupu. Abych si byl jistý, že měřím na správném kmtiočtu, zařadil jsem si na výstup ještě filtr, který jsem měl již změřený a naladěný, takže jsem věděl, že proleze pouze 24048GHz.

Postupným cínováním a mikro kousíčky plíšků se mi podařilo dostat výkon řádu mW ven.

Pomohlo doladění výstupního mikropáskového vedení kouskem plíšku, přiletovaného proti zemi přímo u vstupu do vlnovodné přechodky.

No a pak začalo dolaďování na maximum výkonu.

Kolikrát se mi podařilo sletovat dva mikropásky dohromady, kolikrát jsem stříhal plíšky a kolikrát jsem to chtěl celé zahodit, nedokážu říci, ale po cca 4řech dnech ladění, respektive po 4řech nocích ladění jsem vydoloval výkon někde na hranici 50 - 100mW.

Bylo vidět, že když se tuhle a tam přimačkne plíšek, ještě to dává víc, ale už jsem neměl odvahu po tolika hodinách práce znovu celou proceduru opakovat. Takže jsem zalepil lepidlem svůj výsledek snažení a víc na to nesahal.

Publikovatelný obrázek ale nemám, protože tak jak jsem zprasil onen filtr se ani neodvažuji publikovat, nehledě na to, že jsem i přes veškerou snahu nebyl schopen pořídit detail tak malé věci, jako je keramická destička filtru. Prostě na to nemám foťák a pak odvahu to publikovat.

Zkusil jsem ještě stejný dolaďovací šroubek umístit před vstupem plošného spoje do vlnovodu a i tady jsem mírně doladil, i když jsem měl již plíšek na plošném spoji.

I tady jemné doladění poholo o pár % výkonu nahoru.

Nyní bylo třeba oba porty (RX i TX) napojit na vlnovodný přepínač. RX část jsem tedy napojil přes inkurantní přechodku, abych minimalizoval ztráty při příjmu a dobře mi transvertor poslouchal.

Výkon lze doladit a třeba i oželet, ale poslech ničím nahradit nelze. Takže radši vlnovod a co nejkratší a rovnou na přepínač.

TX část jsem musel vyřešit vlnovcem, protože se mi nepodařilo dodržet kolmost vyrobených dílu a jejich souosost, takže vlnovec přišel vhod. Sice útlumově je to trochu horší, ale zase s tím není tolik práce.

No a takhle to vypadalo po napojení na přepínač.

Poslední 4tý port na přepínači jsem zaslepil izolátorem a vlnovod zalepil vodivou gumou.

Doposud jsem přepínal přepínač rukou a tak bylo nutné vyrobit mechanické přepínaní na bázi modelářeského serva. Na aukru jsem našel vhodné servo s kovovými převody a s velkou silou a po pár dnech bylo doma. Ohnul jsem desku z hliníkového plechu a servo, včetně elektroniky přidělal na U plech.

Díky víceotáčkovým trimrům je regulace plynulá a pohodlná a je možné přesně nastavit vlnovodný přepínač do správné polohy, což navíc pohodlně umožní i kovová kulička s pružinkou uvnitř přepínače, která zajistí přesnou polohu otočení přepínače.

Na soustruhu jsem vytočil úchyt páky, udělal závity a z mosazného plechu tl. 2mm udělal páku pro otáčení přepínače.

Napojení na servo jsem udělal z modelářských vidliček, které mají v sobě závit M2. Celek jsem zakápnul barvou a trimrem nastavil rozsah otočení serva.

Celek je jasně vidět a pro jistotu připojuji i detail, kde je vidět mikrospínač, který v poloze TX připojí 8V napájení TX části.

No a pak jsem celé to soutrojí musel namontovat do plastové vodotěsné bedny, včetně oscilátoru, stabilizátorů napětí a jakési svorkovnice na bázi plošného spoje. Víc je vidět na dalších obrázcích.

Tady je vidět i detail destičky s PIC procesorem, který řekne oscilátoru kam se naladit a LED dioda se rozsvítí po zavěšení.

Ještě jsem si z boku bedny vyvrtal díry a tam osadil cca 8 LED diod, abych si ověřil, že všechna napětí jsou tam, kde mají být a indikovali mi jejich přítomnost, včetně PTT a zavěšení oscilátoru.

Jemně jsem podotahoval šroubky za účelem co největšího výkonu na výstupu, což šlo měřit vcelku snadno, protože konstruktér mikrovlnné jednotky mi to usnadnil tím, že po odšroubování přechodky na anténu je pod přechodkou klasická příruba na R220ku.

Tady ještě malé odbočení.

Když jsem měřil výkon a hrál si s nastavením buzení, tak jsem měl možnost porovnávat, jak se transvertor chová při MF na 144MHz a jak se chová na 434MHz.

Na 144MHz jsem budil cca 25mW a na 434MHz mi stačilo na plné vybuzení pouze 3mW, což je skoro o 10dB méně. Výkonově bylo i o něco lepší použití 434MHz, ne výrazně, ale bylo to vidět na měřáku, že to je o pěkných pár mW lepší.

Stejně tak nastavení správné úrovně oscilátorové injekce byl docela oříšek. Měl jsemk dispozici útlumové články a postupně jsem měnil útlum jak na oscilátorové injekci, tak i na buzení a nejlepšího výsledku jsem dosáhl při 3dB útlumu na oscilátoru (15dBm) a nastavení MF na 434MHz na 3mW buzení.

S takto uschopněným transvertorem jsem vyrazil na měření na profi pracoviště a tajně si přál, aby tam bylo alespoň 50mW. Sice moje měřící aparatura ukazovala výkon v oblasti 100mW, ale přesně měřit, znamená si být jist.

No a měření nelhalo.

Měřili jsme již na vlnovodu, který vede přímo do antény, takže už žádný útlum navíc a měření tak bylo přesné a bylo se na něj možné spolehnout.

Po natopení oscilátoru což trvá cca 15minut je kmitočet naprosto stabilní a výkon lehce nad 100mW. Bohužel po ohřevu bloku transvertoru výkon klesá pod 100mW, ale řešit nyní dochlazování samotného bloku se mi nechce, protože už je to ve vodotěsné bedně a je to hotové a již nemám sil a hlavně chuť se kvůli úbytku něco málo na výkonu zabývat nuceným chlazením uvnitř bedny s vývodem ven. Budeme uvádět výkon 100mW do výsledkové listiny a když tam bude o pár mW méně, je to jedno, z toho se nestřílí. Hlavně že tam ten výkon je.

Ostatně zkusil jsem si i ucpat vlnovod prstem a skutečně to hřeje.

S výsledkem měření výkonu jsem byl spokojen a co teprve při porovnání na poslech. To byla další paráda. Na stole, jenom na vlnovod mi hrál pražský maják jako ta nejlepší hudba pro moje uši a i Jirka DCI konstatoval, že to poslouchá velmi pěkně. S jeho pochvalou jsem byl spokojen a hřála na srdci.

Po všech těch útrapách, co jsem si zažil s přeladěním to byla úleva. Slabším povahám bych ale tuto úpravu nedoporučoval, vím své. Opravdu se vyplatí si koupit modul s kmitočtem 23 nebo 26GHz, který tam pracuje bez nejmenších úprav a co víc, dokáže dát v pohodě až 1W, což je o 10dB víc a to je už hodně poznat na 24GHz, ale i tento výkon lze totálně zabít po použití přechodek, spojek na bázi SMA konektorů a semirigidu,nehledě na útlum v RX cestě.

Přesvědčil jsem se o tom sám a není nad vlnovodný přepínač. Námitkou proti může být jeho cena a složitost ovládání, ale kdo nezkusil, neví.

Nicméně jsem si chtěl dokázat, že na to mám a posunout laťku našeho 24GHz snažení v OK2M zase o kousek výš a k tomu nám 100mW a dobrý poslech, navíc nyní s parabolou o průměru 60cm, bohatě stačí.

Tímto transvertorem a parabolou 60cm jsme tak získali nárůst 3S při příjmu a k tomu nárůst 3S při vysílání u protistanice.

Sice těch nervů, ale na další sezonu máme další krásnou hračku.

3RM