23cm LNA - 1296MHz fejer�sít� készítése
A HA5KFZ klubállomáson évek óta használjuk a 23cm-es sávot versenyzésre. Az els� fejlesztés egy szekvenszerrel egybeépített 40W-os végfok volt, amely jelent�sen javította a versenyeredményeinket, de el�er�sít� nélkül a nagy DX-ek elmaradtak.
A végvok relévezérlésénél bekerült a szekvenszerbe az LNA táprelé kapcsolása is- de az LNA eddig váratott magára.
A szekvenszer (sorrendkapcsoló) fontossága:
Adásra kapcsolás EL�TT át kell kapcsolni az antennaágban lév� reléket vételt�l adásra, hogy ne adhassunk rá az el�er�sít� kimenetére. Az SSB üzemmód ugyan minimálisan védi a relét - hiszen a PTT-nyomás után szólalunk meg (van pár 100ms a teljesítmény megjelenéséig) de ez csak elméletben igaz, mert a PTT mikrokapcsoló kattanása és a mikrofon testének recsegése jó pár Watt teljesítményként jelentkezik az antennaporton a kapcsolás pillanatában.
Hogy ez a teljesítmény ne jelenhessen meg a vev�er�ríst�nk bemenetén, az adót, végfokot és LNA-t egymáshoz képest id�zítve kell kapcsolni.
Esetünkben a sorrend vételr�l adásra kapcsolásnál: PTT > LNA átkapcsolása adásra > Adó végfok kimeneti relé átkapcsolása > Adó végfok bemeneti relé átkapcsolása > Adásra megy a 2m/23cm kever� > Rádió adásra kapcsol (Az egész kb 400ms)
Ha CW üzemet használunk, a relék fokozott terhelése miatt a BK üzem nagyon nem ajánlott! (egy relé kb 15000Ft, az el�er�sít� kb 40 000, tehát közel 100 000 Ft körüli kárral számolhatunk egy meghibásodás esetén)
Az LNA kiválasztása:
A fejer�sít� legfontosabb paramérterei:
- -Maximálisan engedélyezett bemeneti teljesítmény;
- -Zajszám;
- -Harmadrend� intermodulációs pont értéke;
- -Er�sítés értéke;
- -Sávsz�rés lehet�sége
A bemeneti teljesítmény megadja, hogy milyen min�ség� relével kell elválasztani az adóoldaltól / mekkora teljesítmény kerülhet rá a be vagy kimenetére. Esetünkben az adóteljesítmény 43dBm, a relé csillapítás minimum 60dB, igy az LNA várhatóan -17dBm idegen jelet fog kapni.
A zajszám jelentése az, hogy az er�sít� lezárt és zajmentes bemenet mellett mennyivel emeli meg a kimenet zaját. A 0,3..1dB közötti érték jónak mondható
A harmadrend� intermodulációs pont (IP3) az er�sít� túlvezérelhet�ségét jelenti. Ha a sávban egyetlen nagyszint� állomás hallható (és a sávon kívüli tartományban is) akkor a nagyerej� állomás jelemiatt az LNA elkezd felharmonikusokat termelni a 3. 5. 7. ...felharmónikus frekvencián. (pl egy 144.2 MHz-es távíró állomás az LNA után kapcsolt rádiónkon vehet� lesz 432.6, 721 és 1012.2 MHz-en is. Ez alapjában nem is lenne probléma, hiszen ott nem veszünk, a jel pedig csak a rádiónkon belül jelentkezik. Azonban ha két, vagy több nagy szint� állomás is van az antenna kábelén, ezek frekvenciáinak x3, x5, x7 értékeinek különbségei és összegei is megjelennek, és ezek már könnyen kerülhetnek a vételi sávba. Az er�sít� IP3 értéke legyen minnél nagyobb, biztosítva ezzel a tiszta sávot akkor is, ha valaki 500W-al CQ zik a sávban 20kHz-el alattunk! Az IP3 számítása: Ha egy er�sít� IP3 értéke 35dBm, az azt jelenti, hogy két darab közel 4W telejesítmény� jel kell a bemenetén ahhoz, hogy a kimeneten mért kikeveredett jel ugyan akkora legyen, mint a kimeneten mérhet� két mér�jel. (persze megette a fene, ha a zavarjelek S9+60 -nal vehet�k a rádión de nem is jellemz� a 4W-os benen� az antenna fel�l...)
Több információ: https://rf-tools.com/ip3/description.html
| Folytassuk
az er�sítés
értékével. Az ideális
értéke egy ideális
világban annyi, amennyi az antenna és a
rádiónk közötti
kábel
csillapítása. Ez persze ideálisan 0,
tehát nem kell LNA :) A profi
rendszereknél az érték
valóban a
kábelcsillapítással egyezik meg, mert
a rádió vev�jének elhiszik, hogy
tökéletes - így küls�
er�sít�t nem
kell használni hozzá - és a profik nem
akarnak zajszint alól ismeretlen
jeleket kihalászni - egyszóval a DX
terjedés problémákat okoz,
és nem
örömet. A rádióamat�r viszonylatban azonban a DX az élet sava-borsa, ezért a lehet� legnagyobb er�sítés kell a bemeneten. Azonban az er�sítést az er�sít� zaja, IM3 pontja korlátozza, hiszen az er�sítés növelésével el�bb-utóbb az LNA zaját fogjuk halgatni az állomások helyett a rádióban. Az állandó alapzajt a rádió bemen� jelnek értékeli, és elkezdi visszavenni az er�sítését. Ez látszik az AGC értéken, illetve elkezd emelkedni az S-mér� mutatója. Az AGC leszabályozás elkerülése: HA5ED Ern� szerint az ideális az, ha az LNA a rádión S1-nél nem okoz nagyobb bemen� zajt. Ehhez kell beállítani az el�er�sítés értéket, ami gond, hiszen legtöbbször az el�er�sít�k er�sítésének értéke nem szabályozható. Megoldás gyanánt a ve�oldalra, az LNA UTÁN akkora csillaptást kell betenni, mi mellett beáll az S1-es vételi zajszint. A csillapítást az LNA bemenére tenni a konstrukt�r súlyos hibája lenne, ugyanis szabály szerint az els� er�sít� bemenetén lév� csillapítás értékével azonos szint� zajt generál a rendszerbe. (10dB csillapítás esetén és 0,3dB LNA zaj melett az ered� 10.3dB LNA zaj lesz!) |
 |
Ezzel alacsony zajszint, jó IM3 érték és nagy er�sítés érhet� el.
A sz�k átviteli ablakú er�sít�k több körösek, ezért nagyobb a beiktatási csillapításuk. Ráadásúl ezek jelent�s, sok mikroszekundumos késleltetést is okoznak, szerencsére ez rádióamat�r viszonylatban teljesen mellékes paraméter.
Mit�l kell védeni az LNA bemenetét egy amat�rnek?
- Els�sorban a saját, alsó sávi jeleit�l, ha az állomáson több sávon rádióznak egyszerre.
- Másodsorban a küls� zavaroktól
- Sávon belüli nagyszint� jelek (Csak a jó IM3 a védelem)
- Küls� forrásból származó jelek (TV, Rádióadók)
A fentiek szerint a sz�r� átviteli karakterisztikája legyen állandó jó a sávon kívüli jelekre, és kíváló az Fo/3 frekvenciájú alsó rádióamat�r sáv jeleire.
Megjegyzés: Maradjunk a 2m/70cm általános példánál. Az állomáson 144 és 432MHz-en egyszerre üzemeltetnek berendezéseket.
-Ha a 70cm-es rádió vev�jében tisztán hallatszik a 2m-en üzemel� adó, akkor az azért van, mert a 2m-es adó által kibocsájtott 3. felharmónikust vesz a 70cm RIG. Ezzel a vételi problémával a 70cm -es rádiónál nem lehet semmit tenni, hiszen a jel küls� forrásból érkezik, nem a rádióban vagy el�er�sít�ben keletkezik. Ez esetben felülvágó sz�r�t kell tenni a 2m-es adó kimenetére, hogy a rádió átlag 60dBc-s (viv�höz viszonyított hartmadrend� zavarjel érték) jelet további 40-50dB csillapítással elnyomjuk. Sajnos, tökéletes elnyomás nem létezik, a jel mindíg vehet� lesz, de nem mindegy, hogy kitakarja-e a gyenge 432MHz-es bejöv� jeleket, vagy halkan közöttük hallatszik.
-Ha a 70cm-es vev�ben minden frekvencián durván megn� a sávzaj, illetve er�s ismétl�d�, több helyen vehet� jelek jelennek meg, az a 70cm-es bemenet túlvezérl�désére utal. Erre jó a bemeneti sz�r� és a jó IM3 érték.
F1OPA LNA: két er�sít� elem között strip-line sz�r� az alsóbb sávokra - Az er�sítés 35dB
Az er�sít� modul mérése 432MHz és 2,1GHz között történt -30dBm es meghajtó jel mellett.
Két mérési markert használva ellen�rízhet� volt az átviteli sáv er�sítésének értéke és a 432Mhz-es sáv átvitele is:
ADÁS/VÉTEL VÁLTÓ RELÉK
Szóba került korábban a relé vezérlése és paramétetrei. A paraméterek közül a legfontosabbak:
- Impedancia
- Maximális kapcsolható teljesítmény
- Beiktatási csillapítás
- Izoláció
- M�ködtet� áram/feszültség
- Megbízhatóság
A jól tervezett méretek magadják a jó impedanciát valamint a használt anyagok (aranyozás) min�sége a kis beiktatási csillapítást (0,5dB alatt)
A maximális kapcsolható teljesítmény lehet jóval kevesebb az általunk használt kimen�nél, mert a szekvenszer meakadályozza a teljesítmény alatti kapcsolást, ezzel a beégést.
Az izoláció az egyik legfontosabb kérdés, hiszen GHz-es tartományban már szinte minden antennaként viselkedik a relén belül is. Ezáltal a jel átkerülhet a relé által leválasztott kontaktusokra is. Ha a két kikapcsolt láb között a jel ezrede mégis átmegy (30dB csillapítás) a végfokozatunk akár tönkre is teheti az érzékeny el�er�sít�nket.
Hosszú távú tapasztalatok alapján bebizonyosodott, hogy a félvezet�k statisztikailag jobban viselik a túlvezérlést táp alatt. Ez azt jelenti, hogy az LNA jobban jár, ha állandó tápot kap az er�sít�je, az adás/vétel váltást pedig másik vezetéken csak a reléket kapcsolja.
HA5ED Ern� szerint a "sokat látott" koax relék kontaktusait un. nedvesíteni kell a használat el�tt. A kontaktusokon ugyanis az állás miatt vékony oxidhártya alakul ki, amely pár mA kapcsolgatása hatására leválik, ezzel a relé megbízhatósága újra megfelel� lesz.
A kapcsolandó áram DC 20-50mA, a relét pedig 10-50Hz -el kell kapcsolgatni pár percig a kívánt tisztító hatás eléréséhez.
Koax relé nedvesítése:
Koax relé beiktatási csillapítás / izoláció mérése:
A kész, felszerelhet� fejer�sít� beépítése egy LNA célra készült kültéri dobozba történt, de sok gondot okozott az, hogy az er�sít� túl nagy er�sítéssel rendelketett: közel 35dB-t mértem. A túlzott er�sítés S4-re emelte az FT-290 térer�jelz�jének mutatóját, és emellett beindult a beépített ALC.
Ez els� mechanikailag kifogástalan és szép megoldásban sajnos nem volt helye a kimeneti csillapítónak:
Nagyon sok próbálkozás után sikerült elérni, hogy elférjenek a semirigid kábelek és a csilapítók is a relék kimenetén, és az egész beleférjen a kültéri dobozba:
(Az er�sít� modul kimenetén a két db 3dB 2W csillapító, amelyek értéke kés�bbiekben változtatható lesz, a versenyzési tapasztalatoknak megfelel�en.)
Az összeszerelt, ipari vizmentes DC csatlakozóval ellátott kültéri LNA-t ezek után ellenörz� mérésnek vetettem alá, hogy bizos legyen a relék m�ködése, és ellen�ríztem szakadt bemenetes m�ködéssel az esetleges gerjedékenységet is.
KEGÉSZÍTÉS - A linearitás mérése 2020-08-04
Az LNA akkor éri el m�ködésének optimális értékét, ha a teljes vételi láncban lév� összes er�sít�/ kever�/ demodulátor..stb.. túlvezérlés nélkül, ideálisan üzemel, a maximális dinamikatartomány elérése mellett.
Mivel az UHF-SHF sávokon sok esetben transvertereket használunk a kívánt frekvencia eléréséhez az alacsonyabb sávon üzemel� TCVR mellé, az átviteli láncban lév� aktív ezközök száma megsokszorozódik.
Hogyan lehet mégis, az összes elem egyenkénti behangolása és szintezése nélkül beállítani az ideális bemeneti er�sítést a rendszerünkhöz?
Ha rendelkezünk hangfrekvenciás "cs�voltmér�vel" amely dB skálán tud mérni, a megoldás az alábbi:
1 Kikapcsoljuk (kikötjük) a vev�ágba lév� LNA-t.2 A rádió bemenetére lezárót teszünk, vagy a sáv egy csendes helyére hangolunk.
3 A hanger� szabályozót halk, de hallható sustorgásra állítjuk, és továbbiakban nem szabad hozzányúlni.
4 A szintmér�vel (1980 el�tt születetteknek CSVM) megmérjük a hangszóróból jöv� jel szintjét. pl -35dBm
5 Generátorról adunk, vagy a sávban lév� amat�r barátunktól kérünk egy gyenge viv�t, amin maximális kitérésre hangolunk.
6 Szimtmér�vel ismét megmérjük a hangszóró jelszintjét. pl -15dBm
A két mérési érték között 20dBm szintkülönbség van. Ez a szám jelenleg még semmire sem használható.
7 Bekötjük, vagy bekapcsoljuk az el�er�sít�t, melynek er�sítése el�z�leg ismert: 22dB
8 Ismét végigcsináljuk lezáróval és bemeneti jellel a mérésket.
Fontos, hogy a bemeneti jel értékén ne változtassunk, és a hangoláson / sz�r�k beállításán sem!
9 Az új szinkülönbség nagyobb lesz, pl 38dBm.
A két mért szintkülönbség közötti érték a példában 18 dBm. Az er�sít� mért értéke 22dBm, tehát a TELJES ER�SÍTÉSI LÁNC közel ideálisan üzemel.
Ha a két szint nagyon eltér egymástól , az azt jelzi, hogy az er�sítési láncban valahol leszabályozás történt, túlvezérlés miatt.
A fenti mérés természetesen AM (CW-SSB) üzemmódok esetén m�ködik, hiszen ekkor a kimeneti hanger�szabályozó éppen úgy része az er�sítési láncnak, mint az el�er�sít�.
Jó munkát, köszönöm HA5ED Ern� tanácsait!
| Látogass
el a Ganz
Rádióklub facebook oldalára is! Videók, információk, leírások, fotók... |
 |
