C-bandin LNB:n muuttaminen LNA:ksi


Paluu kotisivulle
 

3.8 - 4.2 GHz:n TVRO LNB:n muuttaminen LNA:ksi 3.4 GHz:lle
 
 

Suomen ensimmäinen 3.4 GHz:n EME-yhteys pidettiin käyttäen etuvahvistimena modifioitua C-bandin TV-satelliittivastaanottoon tarkoitettua mikroaaltoetupäätä. Muutostöihin kuului DRO-oskillaattorin ja resonaattorin poistaminen, sekoittimen ja välitaajuusvahvistimien poistaminen, käyttöjännitteen syötön rakentaminen ja vanhan syötön poisto, ulostuloliittimen rakentaminen, sekä lopuksi hienoviritys 3.4 GHz:lle.

 

 
Kuva: Modifioitu LNB. Ulostuloliittimeksi on laitettu SMA, DC-syöttö tapahtuu läpivientikondensaattorin kautta. LNB:n laippa on PDR40-yhteensopiva. Huomaa suojadiodi DC-syötön rinnalla.
Työ alkaa sopivan LNB:n paikantamisella. Nämä C-bandin LNB:t tuppaavat olemaan hieman hinnoissaan täällä suomessa kyseisen taajuusalueen heikon käytön takia. Vanhemmat LNB:t omaavat usein korkeahkon kohinalämpötilan, mutta vaihtamalla etuasteeseen GaAs-FET-transistorin tilalla P-HEMT ja muuttamalla Drain-jännite asianmukaiseksi, sekä virittämällä etuaste uudestaan, voidaan tällainen vanhempikin LNB ottaa käyttöön. Tässä projektissa kuitenkin alistuttiin ostamaan kaupasta tuliterä LNB.
 
 

Kuva: LNB:n sisuskalut puukotuksen jälkeen. Alkuperäiset regulaattorit ja negatiivisen biaksen lähteet on jätetty alkuperäisiksi, samaten kolmiasteinen RF-vahvistinketju ensimmäistä transistoria lukuunottamatta.
 

Ensiksi siitä poistettiin dielektrinen resonaattori ja oheiskomponentit. Mikserin ja välitaajuuskomponenttien paikallistamisen jälkeen nämäkin poistettiin. Mikroaaltoetupäissä tapahtuu käyttöjännitteen syöttö pääsääntöisesti välitaajuuskoaksiaalikaapelin kautta ja tämä haluttiin muuttaa, joten DC-syöttökuristin poistettiin tarpeettomana ja LNB:n kanteen laitettiin läpivientikondensaattori ( 1 nF ) entisen DRO:n kohdalle porattuun reikään. Läpivientikondensaattorin rinnalle on juotettu suojadiodi. LNB on nimittäin senverran hinnakas. Runko-SMA laitettiin tarpeettomaksi jääneen F-liittimen reikään. Liittimenä käytettiin taipuisalla PTFE-koaksiaalille sopivaa krympattavaa liitintä hyvien RF-ominaisuuksien vuoksi. Koaksiaalin toinen pää on juotettu kolmannen RF-asteen ( MMIC-piiri ) ulostulon ylipäästösuodattimen lähtöön.

Tämän puukotuksen jälkeen kannattaa tarkistaa kaikki jännitteet ja virrat. Kaksi ensimmäistä transistoria ovat P-HEMT-transistoreita ja niiden tyypillinen Drain-jännite on 1.5 - 2 V, hilajännitteen ollessa - 0.7 ... -0.1 V tapauksesta riippuen. Kolmas aste on MMIC-vahvistin ja sen käyttöjännite on tyypillisesti 2 - 4 V. Viimeinen silaus onkin sitten etuvahvistimen ensimmäisen asteen hienoviritys, joka onkin sitten innovatiivisuutta vaativa toimenpide.
 

 
Kuva: Lähikuva ensimmäisen asteen rakenteesta
 

Ensimmäisen vahvistusasteen sisäänmenossa olevaa sarjainduktanssia aavistuksen verran pidentämällä saadaan parannettua hieman vahvistusta ja myös kohinalukua. Pituutta ei tarvitse paljoakaan lisätä ja olemassaolevaa induktanssia hieman muokkaamalla saadaan tarvittava lisäpituus. Jos mittalaitteita ei ole käytettävissä, voidaan yrittää lisätä lenkin pituutta
vajaalla millillä. Itse hienovirittelin etuvahvistimen seuraavanlaisella mittauskytkennällä:

Modifioitu, tässä vaiheessa vielä kanneton etuaste ruuvataan kiinni antennilaippaan kaikilla niillä kaapelinpätkillä ja tarvittavilla tx/rx-releillä, joita tullaan käyttämään lopullisessa rigissä. On tärkeätä, että viritetys tehdään samoilla kaapeleilla ja komponenteilla.Rigin syöttötorvi suunnataan säätämön vähäheijastuksiseen nurkkaan ( ! ) ja komennetaan perhe pysymään poissa syötön keilan läheisyydestä viritystoimenpiteiden aikana. Itse asiassa viritys onnistuu parhaimmillaan noin kello 03.15 aamuyöstä. Nurkkaan vedetään umpivaippaista koaksiaalia riittävän kaukaa ( allekirjoittaneen tapauksessa noin 15 m virityspaikan takaa ) ja koaksiaalin päähän laitetaan jokin hyvin lyhyt säteilijä, vaikkapa sentin pituinen langanpätkä. Tämän antennin seuraksi laitetaan pieni loisteputki, esimerkiksi 12 V/8W, loistamaan. Loisteputki toimii kuumana kohinageneraattorina. Vastaanottimeen laitetaan välitaajuusvastaanotin kiinni ja ilmaisumuodoksi valitaan FM ( salpa auki ! ). Koaksiaaliin syötetään CW-kantoaaltoa, omassa tapauksessani käytin rakenteilla olevaa 3.4 GHz:n majakkaa, ja alkupäähän laitetaan rajusti vaimennusta, jotta koaksiaalin toisessa päässä olevan antenninnysän säteilemä RF-taso on hyvin matala. Näin saadaan aikaiseksi säädettävä S/N-suhde säätämön nurkkaan. Vastaanottimen ollessa FM-asennossa säädetään 3.4 GHz:n taso sellaiseksi, että kantoaalto kuuluu FM-ilmaisussa aivan FM-kynnyksen portaalla. Tässä kohtaa on vastaanottosysteemi aivan erityisen herkkä S/N-suhteen paranemiselle etuvahvistimen kohinalämpötilan paranemisen kautta. Ja sitten alkaa armoton optimointi. Ensimmäisen transistorin ulostulon sovituksia voi myös yrittää hienosäätää.

Tämä menetelmä soveltuu tietenkin kaikille hamssibandeille ( lue allekirjoittaneen artikkeli "VLNA:n optimointi In Situ" RATS:in lehdestä, jossa kuvaillaan menetelmää 1296 MHz:n LNA:n virittämiseksi samassa hengessä ).

Lopuksi suoritetaan LNA:n käytännön toiminnan toteaminen siten, että systeemi ripustetaan paraboloidipeilin eteen. Vastaanottimen RF-sisäänmenon eteen laitetaan 1 dB:n portain askellettava vaimennin ( rakennusohjeet Handbookista ), vastaanottimen AGC käännetään pois päältä ja ilmaistu ( SSB ) audio viedään audiotasomittarille. Audiotasomittariksi käy mainiosti desibeliasteikolla varustettu viisarillinen tasomittari. Säädettävä integrointiaika olisi myös eri mukava. Antenni käännetään kohti kylmää taivasta ( kylmää paikkaa taivaalt voi joutua hieman etsimään, jos varmaa tietoa ei ole ) vaimentimen ollessa 0 dB:n asennossa. Noteerataan kohinan taso ( audion tasoa voidaan säätää, jotta saadaan mukava, stabiili lukema ). Tämän jälkeen antenni käännetään kohti aurinkoa ( pessimistist ) tai kuuta ( optimistit ) ja säädetään RF-vaimennin sellaiseksi, että kohinataso saadaan laskemaan kylmää taivasta vastaavaksi. RF-vaimentimen lukema on ns. Y-kerroin, ts. kylmä/kuuma-suhteen kerroin.

Ensimmäinen transistori tässä LNA:ssa on NEC:in NE32584C. Absoluuttista kohinalämpötilaa ei tälle etuvahvistimelle tiedetä, mutta kuun kohina oli noin desibelin verran kylmää taivasta kuumempi EME-kokeessa, joten paljon herkemmäksi sitä ei edes juurikaan tarvitse saada.
 

TVRO = TeleVision Receive Only, TV-satelliittivastaanotto
LNB = Low Noise Block ~ LNC = Low Noise Converter, matalakohinainen konvertteri
LNA = Low Noise Amplifier, matalakohinainen etuvahvistin
DRO = Dielectric Resonator Oscillator, dielektriseen resonaattoriin perustuva, usein GaAs-FET-oskillaattori
PTFE = Teflon
MMIC = Modular Microwave IC, modulaarinen mikroaaltomikropiiri
VLNA = Very Low Noise Amplifier, erittäin matalakohinainen etuvahvistin
RATS = Radioamatööritekniikan seura, vrt. Kalifornialainen kollegiaalinen seuramme, Dirty Dishes


 
Paluu kotisivulle
 
Updated 03.09.1998 Michael Fletcher, OH2AUE