ARGOMENTI TRATTATI:

I2SG Gianfranco Sabbadini:

 

IW3QBN Paolo Pitacco:

 

Andrea Spagnol :

Triplicatore di frequenza a 24 GHz di I2SG , Gianfranco Sabbadini

1 - Una soluzione Modulare per 3 progetti

Il semplice circuito proposto e' stato sviluppato unitamente ad altri blocchi modulari per l'impiego in 3 progetti radiantistici per la banda dei 24 GHz : * RTX ATV per 24 GHz * Convertitore per Oscar - 40 in Banda K * Realizzazioni NO-TUNE per banda K I progetti citati non sono ad oggi definitivi ( anche se alcuni gia' terminati ) , poiche' vi sono soluzioni concorrenziali che richiedono un vaglio dettagliato al fine di valutarne la competivita' relativa in termini di prestazioni , vantaggi , svantaggi , costi, e , non ultimo, semplicita' costruttiva. La semplicita' costruttiva e ripetibilita' dei risultati sono considerati elementi con peso determinante della validita' poiche' costituiscono presupposto minimo per espandere l'interesse e l'accesso del maggior numero di radioamatori alla sperimentazione nelle bande millimetriche , anche se non dotati di esperienze specifiche o pregresse nel settore. Come per il passato priorita' e' data alle soluzioni NO-TUNE che costituiscono il veicolo ideale per abbracciare questa attivita' con un minimo impiego di risorse e senza il vincolo di disponibilita'' di strumenti ed attrezzature costose. Una prima applicazione di questo triplicatore di frequenza e' la realizzazione di un trasmettitore ATV a 24 GHz , ponendolo in cascata ad un modulo pilota con D.R.O. modulabile in frequenza . Diversi moduli con uscita ad 8 GHz sono stati recentemente offerti sul mercato surplus e bene si prestano per questa applicazione . Alternativamente si puo' ricorrere ad unita' autocostruite con D.R.O. a 8 GHz , simili al progetto NO-TUNE quale descritto alla Ref.1. Una seconda applicazione e' relativa ad Oscar 40 , per la realizzazione di una catena di Oscillatore Locale con mixer attivo a frequenza fondamentale.

2 - Il Circuito

In Fig.1 e Fig.2 sono riportati lo schema elettrico ed il circuito stampato del triplicatore di frequenza

a) Il circuito impiega due MESFET GaAs. Q1 , pilotato da un segnale sufficientemente ampio ( Pin= 10...20 mW), opera in regime non lineare ed all'uscita e' interposto un semplice filtro ad un risonatore centrato a 24 GHz. Q2 amplifica il segnale a 24 GHz che nelle condizioni nominali di funzionamento eroga ca. 3...5mW .

b) Entrambi i dispositivi sono alimentati da una tensione stabilizzata di 5V con autopolarizzazione di griglia . Al fine di ottimizzare l'efficienza di conversione, R1 puo' essere sostituito da un potenziometro per regolare le condizioni di lavoro in funzione della potenza pilotaggio .

c) I circuiti d'ingresso e d'uscita sono connessi con accoppiatori l/4 in microstrip sul circuito stampato.

d) Nessun componente e' critico , ma i ritorni a massa dei terminali di source di Q1,Q2 debbono essere fatti a regola d'arte per la minima induttanza parassita. Cio' e' ottenuto con una striscia di rame ( spessore < 0,05 mm ) larga 1 mm e cucita sul circuito , nelle fenditure riportate nel circuito stampato.

e) In uscita il segnale di pilotaggio a 8 GHz risulta soppresso di ca. 10..12dB. Questo valore puo' risultare insufficiente in alcune applicazioni : per raggiungere valori piu' elevati e' necessario ricorrere a filtri interstadio con 2 , o meglio 3 , risonatori . In questo caso tuttavia si ha un calo della potenza d'uscita a causa della maggiore perdita d'inserzione del filtro. ( ca.4..4,5 dB con laminati di ottima qualita' come il 5880 della Rogers ).

Il circuito stampato ha dimensioni 30 * 17 millimetri ed e' realizzato su laminato in PTFE Rogers tipo 5880 da 0.25 millimetri di spessore (10mils). Il circuito stampato non include il regolatore di tensione che va montato esternamente o posteriormente al circuito , cioe' dal lato del piano di massa.

Essendo il laminato molto flessibile , il circuito stampato deve essere preventivamente saldato (dal lato del piano massa) ad una supporto rigido costituito da lamierino in ottone. Ovviamente questa operazione deve essere eseguita dopo avere realizzato i ritorni a massa dei MESFET. I prototipi costruiti sono stati assemblati in blocchetti in lega fresati ed argentati , ma anche soluzioni meno costose quali i semplici contenitori in lamierino stagnato vanno altrettanto bene.


BIBLIOGRAFIA
1) "TX-ATV da 0,1W a 10 GHz"- I2SG , Compendium UHF e Microonde - Edizione 2001, pag.197..200
2) "Stable X-Band Local Oscillator " E.A. Craig , J.E. Mulholland - Applied Microwaves & Wireless - summer 1995.

Amplificatore 1200 MHz con Philips LTE 21009R
di Per.Ind. Spagnol Andrea

tel.: 348-7102259
e-mail: andspag@tin.it

1 - Descrizione generale

Nel precedente Meeting, era stato distribuito un circuito stampato di un modulatore audio - video sintetizzato a 4 canali.
Dopo averlo realizzato senza particolari difficoltà, ho avuto il desiderio di aumentarne la potenza. La soluzione più consueta consisteva nell'usare GaAs FET e un circuito di adattamento con microstrip, ma volevo provare una soluzione meno ortodossa, se pur ugualmente efficace. Alla fine la scelta e' caduta su un transistor bipolare disponibile sul mercato surplus a un costo ragionevole.
Questa scelta da' anche alcuni svantaggi, a fronte di un guadagno ed una efficienza inferiori:

2 - Considerazioni preliminari di progetto

Con una potenza di pilotaggio disponibile di circa 50 mW, la potenza ottenibile con un circuito non particolarmente ottimizzato poteva essere stimata in circa 500 mW.
A questo livello di potenza, l'impedenza di carico richiesta da un transistor alimentato a 12 V, e' vicina a 50 ohm, con in parallelo una induttanza per risuonare la capacità di collettore.
Per l'ingresso, l'impedenza presentata in base e' di qualche ohm (circa 5) con una reattanza induttiva di valore simile in serie; per ottenere l'adattamento a 50 ohm, ho scelto un circuito con due condensatori variabili distanziati da una microstrip a 50 ohm lunga qualche mm (circa 10).
Questa configurazione consente di spostare il condensatore vicino al connettore di ingresso fino a trovare il punto ottimo senza dover effettuare calcoli precisi della lunghezza della microstrip.
Il transistor utilizzato e' il Philips LTE 21009 R.
Caratteristiche principali transistor:

Modo di operazione
F [GHz]
VCE [V]
IC [mA]
PL1 [W]
Gpo [dB]
Classe A
2,1
16
150
> 0,6
> 10

 

3 - Calcoli di progetto

Per l'adattamento di impedenza ho seguito una procedura di calcolo molto semplice e approssimata, riservando qualche tentativo in più alla messa a punto sperimentale.
Come sopra detto, il circuito di uscita ha un semplice accordo di collettore con una induttanza.

4 - Costruzione e messa a punto sperimentale

Per Il montaggio e' stata utilizzata una scatola di alluminio in pressofusione da impianti elettrici, all'interno della quale ha trovato posto anche il modulatore audio / video.
Il circuito stampato usa normale vetronite doppia faccia; il transistor e' stato montato con la flangia di emettitore a contatto con il fondo della scatola per una buona dissipazione e con bandelle di rame per il riporto della massa dall'emettitore al circuito stampato.
I due condensatori variabili sono multigiri in aria della serie economica Tekelec; sono montati verticalmente per facilitare la taratura, anche se quello lato ingresso 50 ohm ha una bandella sul capo caldo per ridurre l'induttanza parassita.
I condensatori sul percorso a radiofrequenza sono SMD di tipo comune in formato 1206.
I collegamenti verso il modulatore e verso il connettore BNC di uscita utilizzano cavo semirigido RG-405.
Gli altri componenti sono di tipo tradizionale.
La messa a punto e' consistita nella verifica del punto di lavoro e nella ricerca del punto ottimo di collegamento dei condensatori di accordo in ingresso e nell'aggiunta di una induttanza in aria in parallelo all'uscita a 50 ohm.
La taratura e' avvenuta cercando il massimo guadagno a centro banda e verificando la potenza di uscita sui canali estremi.
Non si e' riscontrato nessuna tendenza alla generazione di spurie, neanche starando i condensatori di accordo.

5 - Prestazioni misurate

Condizioni di misura:

Potenza di uscita:

livello 2a armonica: -20,4 dBc
livello 3a armonica: -26,2 dBc
livello 4a armonica: -38,5 dBc
livello 5a armonica: -60,7 dBc
livello sottoportante audio: -19,8 dBc
corrente assorbita: 230 mA

SCHEMA:

FOTOGRAFIA: