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: 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.
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