Setup portabil și superportabil pentru 10 GHz.

O stea2 stele3 stele4 stele5 stele (4 voturi, medie: 5,00 din 5)
Se încarcă...

Setup portabil și superportabil pentru 10 GHz.

Premiul întâi la CNCT – Campionatul Național de Creație Tehnică, secțiunea B – Echipamente și accesorii pentru unde ultrascurte și microunde.

Jack, YO3GNF

Proiectul la care se referă acest text a fost derulat în cursul anului 2018 și a avut următoarele cinci obiective personale:

– studiul fundamentelor tehnice și comerciale la nivelul anului 2018 privind posibilitățile de abordare și practicare a radioamatorismului în banda de 10 GHz;

– construirea unei platforme radio care să-mi permită experimentarea recepției, emisiei și a legăturilor bilaterale în banda de 10 GHz;

– acumularea de experiență necesară optimizării și operaționalizării platformei;

– demararea lucrului și efectuarea de legături bilaterale reale;

– planificarea și crearea cadrului pentru ridicarea performanțelor platformei astfel încât să poată fi folosită într-un viitor rezonabil la legături DX, EME și în concursuri.

Studiul articolelor și log-urilor publicate, precum și a clasamentelor concursurilor desfășurate în ultimii ani mi-a arătat că deși domeniul este pretențios și costisitor, este abordat cu succes de mulți radioamatori din YO. Dorința de a nu-i nedreptăți pe eventualii omiși mă face să rezist tentației de a da exemple. Rezultatele predecesorilor și colegilor radioamatori din YO în banda de 10 GHz merită tot respectul, m-au inspirat și m-au motivat. Sper ca într-un viitor rezonabil să mă alătur lor ca radioamator activ în banda de 3 cm.

În afară de costul relativ prohibitiv, achiziționarea componentelor și echipamentelor pentru microunde este dificilă și din cauza modului de structurare a pieței. Majoritatea producătorilor sau furnizorilor din domeniu nu comercializează componente la bucată, pentru cumpărători ocazionali. Se preferă contracte de amploare, de lungă durată, la prețuri negociate, de obicei pentru companii din domeniul tehnicii militare, de aviatie, satelitare sau telecomunicațiilor profesionale. Din acest motiv, consider că este util să prezint lista furnizorilor comerciali de la care s-a făcut achiziția principalelor componente pentru acest proiect. Furnizorii au fost temeinic evaluați și verificați iar faptul că proiectul prezentat fizic a fost construit cu aceste componente oferă o garanție de securitate a tranzacțiilor, a livrării și a calității.

Spre deosebire de componentele specifice pentru microunde, componentele legate de curentul continuu, de frecvențe sub un 1GZ precum și de asamblării mecanice pot fi considerate destul de comune și pot fi achiziționate de la o multitudine de firme. Voi prezenta și o selecție a furnizorilor pentru această categorie de componente pentru că reprezintă rezultatul unui studiu de piață și a unei verificări practice a viabilității lor, făcută prin nenumărate achiziții.

Testarea echipamentelor destinate undelor scurte și ultrascurte se poate face destul de facil atât în regim de laborator, aparatura de măsură fiind relativ accesibilă chiar și în regim de radioamator, cât și în trafic, având în vedere activitatea aproape non-stop a radioamatorilor în aceste benzi. În plus, numărul radioamatorilor activi în aceste benzi este incomparabil mai mare față de cel al activilor în microunde. În contrast cu cele prezentate mai sus, în cazul microundelor aparatura de măsură este greu de procurat chiar de către firmele puternice, numărul radioamatorilor activi este cu câteva ordine de mărime mai mic decât în benzile mai joase iar separarea spațială data de propagare și de antenele foarte directive face foarte dificilă testarea și reglarea echipamentelor. Aceste argumente au condus încă de la începutul proiectului la soluția de a construi două platforme. Apare astfel posibilitatea de a face măsurători, teste și legături reale folosind cele două complete.

Setup superportabil

Din considerente practice, transceiverele radio de sine stătătoare se construiesc până la banda de 70 cm. Pentru frecvențe superioare se folosește configurația cu transverter care translatează semnalele de emisie și de recepție între frecvența de lucru și una intermmediară, de obicei 28, 144 sau 432 MHz, de unde este prelucrată de un transceiver uzual. Transverterul ales pentru acest proiect este MKU 10 G4 Profesional. G4 semnifică faptul că este a patra generație de transvertere de 10 GHz produsă de Kuhne iar diferența dintre versiunea profesional și versiunea standard se referă la clasa de rezistență mecanică și termică. Printre altele, versiunea profesională este încapsulată într-o carcasă turnată iar cea standard într-o carcasă de tablă.

Setup-ul superportabil a respectat schema de bază recomandată de producătorul transverterului, care garantează un coeficient de zgomot de 1,2 dB la recepție și o putere de emisie de 200 mW.

Transverterul are o facilitate de monitorizare a puterii de ieșire pentru emisie, prin furnizarea unei tensiuni care atinge 1,5 Volti la 200 mW putere transferată antenei în 10 GHz. Pentru teste s-au folosit patru tipuri de antene:

– antena ground-plane, utilă la testarea primară a configurației, la stabilirea parametrilor de referință față de care se vor calcula câștigurile altor antene testate și la ajustarea locului geometric optim de excitare a antenei parabolice;

– antena ghid de undă deschis, utilă la testarea adaptării amplificatorului de putere și la testele de aproape de emisie-recepție între cele două complete;

– antena ghid de undă montată la antenă horn, utilă la determinarea câștigului antenei horn și la alinierea ghidului de undă cu antena horn;

– antena ghid de unda cu antenă horn care excită antena parabolică off-set, utilă la alinierea elementelor enumerate și la determinarea câștigului maxim la configurația finală a antenei.

Metoda de masurare a caștigului antenelor față de antena de referință (GP) a fost cea de stabilirie a unui nivel de referință la recepție cu un complet și compensarea nivelului de emisie la celalalt complet. La schimbarea antenei de referință cu una de măsurat, valoarea în decibeli cu care a fost corectată emisia pentru a conserva nivelul la recepție reprezintă câștigul în db alantenei testate. Câștigurile determinate ale antenelor horn și horn + parabolică s-au situat după aliniere destul de aproape de valorile indicate de producători, adică peste 16 db respectiv peste 32 db. Configurația finală a versiunii superportabile a setup-ului este prezentată în figura de mai jos:

Testarea inițială a setup-ului superportabil, în lipsa celui de-al doilea complet, a fost facută prin estimarea puterii de emisie functie de valoarea tensiunii de monitorizare iar pentru recepție prin recepționarea armonicii a 8-a emisă de un transceiver IC-9100, în banda de 23 cm, respectiv 1296 MHz.

Setup portabil

Decizia instalării celui de-al doilea complet a fost justificată în primul capitol al acestui text. Pentru a extinde domeniul de testare a posibilităților de lucru în banda de 3 cm, am decis ca cel de-al doilea complet să aibă o configurație îmbunătățită. Deși se bazează pe același tip de transverter, au fost adăugate un amplificator de putere care va asigura o putere de 10 ori mai mare decât în versiunea de bază, 2 W în loc de 200 mW, și un amplificator de zgomot redus care va mări sensibilitatea și va îmbunătăți coeficientul de zgomot, de la 1,2 la 0,8 dB. Utilizarea amplificatorul de putere în conjuncție cu releul de emisie recepție și cu amplificatorul de recepție introduce un risc de hazard pe perioadele de tranziție emisie-recepție și recepție-emisie. Energie

reziduală de radiofrecvență de putere ar putea pătrunde pe traseele de recepție, producând deteriorarea circuitelor de semnal mic. Soluția este folosirea unui secvențiator care utilizează o serie de temporizări de siguranță între momentele PTT, semnalul de comandă al releului și alimentarea amplificatorului de putere. Schema recomandată de producătorul transverterului este prezentată în figura următoare.

Secvențerul utilizat este produs tot de Kuhne, pe baza a două MOSFET-uri de putere, cu o întârziere între evenimentele securizate de 100-150 ms, așa cum este reprezentat sugestiv în următoarea imagine.

Altă diferență implementată la al doilea complet este legată de frecvența intermediară. Dacă cele două complete au aceeași frecvență intermediară, de exemplu 144-146 MHz, există riscul ca la testele apropiate legătura să se facă prin intermediul radiațiilor parazite pe frecvența intermediară. Chiar dacă acestă confuzie se elimină, fenomenul poate influența acuratețea testelor și măsurătorilor. Din fericire, transverterul Kuhne de generația 4 are frecvența intermediară programabilă prin intermediul unor jumperi interiori. Pentru evitarea acestor tipuri de erori, am stabilit frecvența intermediară a celui de-al doilea complet în band de 70 cm și cu un decalaj de 2 MHz mai sus față de a treia armonică a frecvenței intermediare a primului complet, adica 434-436 Mhz. Amplificatoarele suplimentare utilizate pe traseele de emisie și recepție sunt prezentate în figura următoare.

Implementând modificările și elementele suplimentare prezentate mai sus, a rezultat configurația finală a versiunii portabile a setup-ului, prezentată în imaginea următoare.

Per ansamblu, completul al doilea este mai complicat, mai greu, consumă mai mult dar îmbunătățirea amplificărilor pe recepție și pe emisie mărește șansele realizării unor legături pe distanțe mai mari iar legăturile care se efectuau la limită cu 200 mW se vor face mult mai lejer cu 2 W.

Concluzii: Testele și legăturile reale efectuate până acum arată ca setup-urile funcționează la performanțele așteptate. Obiectivele proiectului fiind foarte aproape de a fi îndeplinite, sunt condiții pentru ca abordarea acestui domeniu sa fie extinsă și intensificată. Astfel, este foarte posibil ca anul următor, prin utilizarea celor două setup-uri dar și prin perfecționarea lor, să crească implicarea în traficul DX, în concursurile de 10 GHz sau chiar în proiecte mai pretențioase, cum ar fi EME 10 GHz.

Pentru detaliile constructive și o scurtă prezentare Power Point făcută de autor la Simpozionul Național 2018 sunt anexate materialele în format .pdf.

SETUP PORTABIL ȘI SUPERPORTABIL PENTRU 10 GHZ – Articol

SETUP PORTABIL ȘI SUPERPORTABIL PENTRU 10 GHZ – Documentația tehnica

SETUP PORTABIL ȘI SUPERPORTABIL PENTRU 10 GHZ – Prezentare

Nota redacției din partea colectivului de arbitrii ai Comisiei Centrale Tehnice a FRR.

Un ”puzzle” electronic modular cu subansamble electronice moderne care presupune cunoștințe aprofundate în sfera undelor centimetrice începând cu alegerea componentelor compatibile și mergând până la subtilități de asamblare logică, măsurători și funcționare optimă. O realizare de înaltă ținută profesională! Este foarte probabil ca acest exemplu să deschidă calea radioamatorilor YO către benzile de microunde. Succes colegului nostru Jack în dezvoltările viitoare ale acestei realizări.

 

 

 

Comentariile sunt închise.