Передающий конвертер STC7013 для QO-100 / Приложение №1

1.4.2019

  • Синтезатор частоты на 1968 МГц
  • Опорный генератор OCXO 10.000 МГц
  • Преобразователь частоты и предварительный усилитель
  • Выходной усилитель мощности EP-AB003

Синтезатор частоты на 1968 МГц

В качестве синтезатора частоты в передающем конвертере STC7013/1 используется готовый блок на микросхеме ADF4351 от US4ICI/UR3IQO, описанный на сайте. Микросхема синтезатора ADF4351 может обеспечить разумно достаточные (но не чемпионские) параметры по чистоте спектра и фазовым шумам, а также высокую повторяемость образцов и невысокую стоимость решения в связи со встроенным ГУНом. Использование более высококачественных и, соответственно, более дорогостоящих синтезаторов (например Hittite HMC830/832/833) в данном решении не выглядит целесообразным.

Плата синтезатора частоты от US4ICI/UR3IQO

Данный выбор синтезатора от VHFDesign обладает следующими преимуществами по сравнению с аналогичными вариантами:

  • наличие встроенного усилителя выходного сигнала, который обеспечивает на выходе требуемый уровень опоры для пассивного балансного смесителя +12 дБм
  • наличие встроенного микроконтроллера и удобного ПО для программирования необходимых частот синтезатора с помощью ПК, подключаемого к плате синтезатора через USB, т.е. нет необходимости программировать микроконтроллер специальным программатором
  • наличие входа внешнего опорного генератора для получения более высокой частотной стабильности и более низкого уровня фазовых шумов
Уровень мощности установ-
ленный в ПО, дБм 
Уровень мощности на выходе
синтезатора на частоте 1968 МГц, дБм
-4+7
-1+9
+2+10.5
+5+12
Платы OCXO и синтезатора

Выше — фазовый шум на выходе синтезатора на частоте 1968 МГц = — 95 дБн/Гц
при отстройке 10 кГц.

Использование внешнего OCXO 10.000 МГц, обеспечивает более высокую стабильность частоты по сравнению со внутренним TCXO и более низкий (примерно на 5 дБ) уровень ФШ.

Спектр выходного сигнала синтезатора на частоте 1968 МГц / выходная мощность модуля ADF4351 установлена +5 дБм / на входе АС включен аттенюатор 10 дБ

Спектр выходного сигнала синтезатора на частоте 1968 МГц / выходная мощность модуля ADF4351 установлена +5 дБм / на входе АС включен аттенюатор 10 дБ

Спектр выходного сигнала синтезатора на частоте 1968 МГц / выходная мощность модуля ADF4351 установлена +5 дБм / на входе АС включен аттенюатор 10 дБ

Спектр выходного сигнала синтезатора на частоте 1968 МГц / выходная мощность модуля ADF4351 установлена +5 дБм / на входе АС включен аттенюатор 10 дБ

Спектр выходного сигнала синтезатора на частоте 1968 МГц / выходная мощность модуля ADF4351 установлена +5 дБм / на входе АС включен аттенюатор 10 дБ


Выше: уровень гармоник на выходе синтезатора при установленной мощности +5 дБм (реально +11.4 дБм) в ПО управления / на входе АС включен аттенюатор 10 дБ

Опорный генератор OCXO 10.000 МГц

В качестве опорного генератора OCXO используется плата с OCXO OSC5A2B04 компании CTI (Китай), приобретенная вместе с платой синтезатора на VHFDesign.


Плата опорного генератора OCXO на 10.000 МГц

Заявляемые характеристики OCXO OSC5A2B04 ниже:

Машинный перевод с китайского на русский справочного листка на
OCXO OSC5A2B04

Стабильность частоты / Измерение девиации Аллана

Значения девиации Аллана для стандартного кварцевого генератора 10 МГц на тестовой китайской плате ADF4350 от AliExpress и OCXO CTI 10 МГц. Измерения сделаны после прогрева обоих генераторов в течении 1 часа.

Как видно из графика стабильности частоты опорных генераторов после прогрева более 1 часа для тау = 100 сек значения девиации Аллана составляют:

  • стандартный 10 МГц кварцевый генератор на тестовой плате ADF4350 =  5.76E(-9)
  • 10 МГц термостабилизированный кварцевый генератор OCXO CTI = 2.34E(-11)

То есть стабильность частоты OCXO выше более чем в 200 раз.


Преобразователь частоты и предварительный усилитель

Преобразователь частоты и предварительный усилитель (возбудитель) выполнены на отдельной плате на материале FR4, где сами полосковые линии вырезаны из ФАФ4 для минимизации потерь на частоте 2400 МГц.

Основной задачей возбудителя является доведение сигнала частотой 2400 МГц до уровня +20 дБм с требуемой чистотой спектра, необходимого для раскачки выходного усилителя мощности EP-AB003.

На плате установлены:

  • двойной балансный пассивный смеситель SYM-25DMHW
  • два полосовых фильтра на 2400 МГц
  • усилитель AG604
  • полосовой фильтр на 2400 МГц
  • линейный усилитель TQP7M9103 с P1db = 29 дБм для получения линейного режима при выходной мощности до +20 дБм необходимой для раскачки выходного усилителя мощности
Плата преобразователя частоты и предварительного усилителя
Спектр на выходе платы возбудителя / уровень выхода 432 МГц  с FT-897 на вход блока —  TX  POWER = 5 / на входе АС аттенюатор = 20 дБ


Спектр на выходе платы возбудителя / уровень выхода 432 МГц  с FT-897 на вход блока —  TX  POWER = 5 / на входе АС аттенюатор = 20 дБ

Спектр на выходе платы возбудителя / уровень выхода 432 МГц  с FT-897 на вход блока —  TX  POWER = 5 / на входе АС аттенюатор = 20 дБ

Уровень гармонических составляющих на выходе платы возбудителя / уровень выхода 432 МГц  с FT-897 на вход блока —  TX  POWER = 5 / на входе АС аттенюатор = 20 дБ


Выходной усилитель мощности EP-AB003

В качестве выходного усилителя мощности используется блок EDUP EP-AB003 , который активно продается и на eBay и Aliexpress.

Внешний вид EP-AB003

EP-AB003 с открытой нижней крышкой
Блок схема EP-AB003
  • Operation Range: 2400-2500 MHz
  • Operation Mode: Bi-directional, half-duplex, Auto-Switching via carrier sensing.
  • Frequency Response: ± 1dB over operation range
  • Input Power: 3dBm (Min.)-20dBm (Max.)
  • Input Power 5 ~ 20 dBm.
  • Optimal Input Power 9 ~ 15 dBm.
  • Output Power: 8000mW/39dBm nominal for 802.11b/11Mbps.
  • Connector: SMA Receptacle, 50ohm.
  • Transmit Gain: 17dBm nominal.
  • Receiver Gain: 11dBm.
  • Receive Noise Figure: 3.0dBm nominal.
  • Operating Temperature: -40 to 70 degree.
  • Operating Humidity: Up to 95% relative humidity.
  • Material: Cast Aluminum.

Однако не верьте глазам своим (особенно тому, что выделено жирным текстом выше) когда читаете подобную китайскую техническую «документацию» — ну нет там никаких 8 Вт даже близко и быть не может. Проведенные измерения показали что в линейном режиме P1db равна 2.5 Вт, а максимальная мощность (нелинейный режим) соответствует 3.5 Вт. В качестве выходных активных элементов используются две микросхемы усилителей YP242034

Термограмма EP-AB003
Спектр на выходе усилителя мощности EP-AB003 / на входе АС аттенюатор 40 дБ


Спектр на выходе усилителя мощности EP-AB003 / на входе АС аттенюатор 40 дБ


Спектр на выходе усилителя мощности EP-AB003 / на входе АС аттенюатор 40 дБ


Спектр на выходе усилителя мощности EP-AB003 / на входе АС аттенюатор 40 дБ


Уровень гармонических составляющих на выходе усилителя мощности EP-AB003 / на входе АС аттенюатор 40 дБ

73 de Карен, RA3APW

2.04.2019

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *