Мощный ГСС диапазона 2400 МГц RZ4HD

[RZ4HD]

        Здравствуйте. Хочу представить Вам описание мощного 10 Ваттного ГСС для диапазонов 2320 МГц и 2400 МГц. Подобный генератор для диапазона 1296 МГц у меня эксплуатируется уже лет восемь. После модернизации он выдаёт мощность в 20 Ватт. Он проще и дешевле трансивера ICOM-910 и занимает меньше места. ГСС на новый диапазон будет иметь дальнейшую глубокую модернизацию. Предварительный макет разрабатывался для решения нескольких задач. Первая задача – это тестирование нескольких типов усилительных модулей. Вторая задача – это получение передатчика телеграфных сигналов на спутники. Третья задача – получение непосредственно самого 10-20 Ваттного ГСС для тестирования 350 Ваттных усилителей, антенн и различных узлов диапазонов 2320 МГц и 2400 МГц – детекторных головок, аттенюаторов, направленных ответвителей, измерителей мощности и т.д.
         Что сделано и проверено. Купил за 818 рублей плату синтезатора на E-bay. Плата рабочая.  Ссылка на продавца:
https://www.ebay.com/itm/ADF4350-137M-4-4GHz-PLL-RF-Signal-Source-Frequency-Synthesizer-Development-Board/263858015718?ssPageName=STRK%3AMEBIDX%3AIT&_trksid=p2057872.m2749.l2649
      Фотографии платы синтезатора приведены. Контроллер TINY-13 подключался по схеме, опубликованной Владимиром R3GC и которая также приведена в этой статье. Спасибо Володе за это. Программу прошивки генерировал Михаил RW4HPI. Он же и прошил контроллер, проверил плату и посмотрел спектр синтезатора. Большое спасибо и Михаилу. Я весь макет решил делать в виде линейного расположения элементов на 6 мм куске алюминия подходящих размеров. Изготовил платку для контроллера с панелькой.  Специально применён DIP корпус для того, чтобы можно было быстро и просто вынуть контроллер и перепрошить его, при необходимости, на иные частоты. По информации Владимира R3GC заказал платы для РА на 2400 МГц, которые он разработал. Ещё раз ему спасибо. Платы пришли быстро. Всё до одурения просто и понятно, распаиваются за полчаса. Я применил для начала наиболее интересную микросхему MW7IC2725N. Плату и микросхему припаял к 6 мм медной пластине. Планирую тестировать и другие подобные модули, которые закупил и которые уже пришли. Регулировку мощности хочу сделать при помощи импортного механического 3 ГГц аттенюатора, который уже куплен, но пока я его не получил. Вместо него пока распаял два кабеля, куда подключаю для экспериментов и измерений сменные аттенюаторы. У меня их набор от 1 до 10 dB с шагом в 1 dB. Плавную регулировку в небольших пределах хочу осуществлять, изменяя напряжение питания драйвера. Кроме того в плане поставить драйвер для тестирования «тупых» модулей, а такие типы есть, и манипулятор питания драйвера. Он позволит изменять коэффициент заполнения СВЧ импульсов до 1 к 10. Это поможет сохранить и транзисторы в 350 Ваттных РА и облегчить жизнь измерителю мощности с эквивалентом или аттенюатором. Пока подключал модуль к плате без промежуточного драйвера и манипулятора.
     Я могу на настоящий момент включать и выключать синтезатор, подавая напряжение питания + 12 Вольт, и менять его частоту. Включать питание +24 Вольта на модуль усилителя и подавать сигнал РТТ. Может быть, применю позже питание только 24 Вольта, а синтезатор запитаю от DC-DC преобразователя. Он уже куплен и получен.
      Что хочу иметь позже, если это возможно. Если кто-то поможет с прошивкой контроллера для трёх частот: 1296 МГц, 2320 МГц и 2400 МГц, то планирую поставить синтезатор и драйвер с аттенюатором на все три частоты, а потом этот сигнал чипами переключать на два различных усилительных модуля для 1296 МГц и 2400 МГц. Будет довольно компактный и дешёвый ГСС для двух или, можно сказать, трёх диапазонов.
       Сейчас представлю фотографии, а завтра напишу результаты экспериментов. Они могут быть интересны многим.
        Готов выслушать замечания и предложения. Что и кому ещё нужно измерить? Юрий.

[UA3ATQ]

Немного режут глаз длинные провода от контроллера к плате синтезатора. Я у себя взял кусок макетки минимально необходимого размера,напаял на нее разъем двухрядный и панельку, и на макетке тонким МГТФ все раскидал. Длина минимальная, наводок можно не бояться (все же рядом будут десятки ватт на частотах для этой длины проводов существенных по длине волны). Все это хозяйство висит прямо на гребенке платы синтезатора.

[RZ4HD]

Доброе утро. При первых тестированиях синтезатора было именно так. Панелька с контроллером висела на разъёме платы синтезатора. Сейчас всё сделал менее сопливей. По наводкам. Контроллер при включении посылает в синтезатор код и потом как бы молчит. Я не думаю, что будет наводка на молчащий контроллер. Что ему будет? Частоты соответствуют прошивкам. Всё нормально. В последствии ГСС с макета переставлю в корпус с небольшим радиатором. Может добавлю измеритель мощности и встроенный блок питания. Всё это требует денег и времени, а у меня первого пункта не очень много. Второго - достоточно. Для передатчика на спутник предусмотрю скорее всего два уровня мощности. Типа 12 Ватт и 3 Ватта. Ступенчатый аттенюатор стоит дорого. Хочу услышать пожелания. Пока ещё можно что-либо проверить и протестировать. Сегодня попробую проверить ответвитель, который специально изготовлен для диапазона 2400 МГц. Специализированную головку от измерителя мощности и КСВ с двумя стрелками купил и она уже у меня. В плане делать измеритель мощности на 2320 МГц со шкалой в 400 Ватт и 20 Ватт. Юрий.

[UA3TCF]

Ступенчатый аттенюатор стоит дорого. Хочу услышать пожелания.

Здравствуйте!
В фирменных SSPA на 2ГГц для регулировки усиления (мощности) используют электронно-управляемые аттенюаторы.

[RZ4HD]

Привет, Александр. Я еже купил такие электронные переключаемые аттенюаторы в Москве. Но цифровые. Они у меня есть. И хорошо и немного сложнее по управлению.  Кстати, только что проплатил и БП 24 Вольта 5 Ампер . Медленно двигаюсь к поставленной цели. Я думаю, что мне помогут с контроллером для трёх частот. А может быть и больше. Тогда будет иная концепция построения уже многодиапазонного мощного ГСС. Сейчас пока я работаю с 2400 МГц. Сегодня на рынке должен купить медную шину для двух других паллет ни микросхемах MW7IC2220GNR1 и MW7IC2240N  У меня уже закуплено по паре оригинальных таких чипов. Пока не решаюсь их ставить на плату из FR-4. Хотя попробовать можно получить 30 Ватт на FR-4. Практика - критерий истины. Сегодня попробую изготовить драйвер. Юрий.

[R3GC Владимир]

Юрий, выходная мощность сильно зависит от напряжения питания. Может и не нужен аттенюатор? И  достаточно подавать например 12 и 24 Вольт на выходную микросхему?

[RZ4HD]

Привет, Владимир. Спасибо за идею. Мне это всё понятно.  Я имею пакет информации с тестами модуля и при 20 Вольтах, и при 24 Вольтах, и при разных токах покоя. Напишу про настройку выхода. Всё за один раз. Вечером. Пока без особо тщательной настройки имею от 3.5 мВт входной мощности 8 Ватт на выходе при питании в 20 Вольт. Я склоняюсь поставить цифровой аттенюатор на 31 dB, но использовать лишь 5-8 вариантов аттенюации. Посмотрю. Хочется сделать железку для радиолюбителей, правда не знаю, будет кто её повторять и на сколько серьезно нужно описывать документацию. Мне-то она не нужна. Юрий.

[RZ4HD]

Здравствуйте. ГСС принял первый бой. Протарировал измеритель мощности на 20 Ватт для диапазона 2400 МГц. Шкала по мощности совпадает. КСВ показывает в районе 1.1  и это действительно так. В другой теме я показывал фотографию этого эквивалента и измерений КСВ на 2300 МГц. КСВ был 1.08 На 2400 МГц КСВ чуть хуже. И это так же видно по прибору. Пока результатам рад. И по ГСС и по измерителю мощности. Далее нужно разрабатывать и изготовлять измеритель мощности на 400 Ватт. Один ответвитель будет стоять на входе РА. Второй - на выходе. А вот прибор планирую сделать общий с переключением диапазона на 20 или 400 Ватт. Речь идёт об измерителе проходящей мощности. Мне нужен именно такой вариант. Уже в голове крутиться мысль изготовить измеритель поглощаемой мощности. Тогда не нужен будет внешний эквивалент и джамперы. Всё будет находиться внутри. Юрий.

[khach]

При таких мощностях на выходе усилителя надо бы ферритовый циркулятор использовать. А то любая проблема с нагрузкой и усилитель вылететь может. А циркулятор делать с измерителем отраженной волны ( в плече нагрузки стоит аттенюатор мощный с детектором уровня). Найти такой узел на разборке на 2.4 ггц в принципе реально хотя он и будет узкополосный.
А вот для стабилизации уровня сигнала хорошо бы детектор падающей волны сделать и с него обратную связь на аттенюатор на PiN диодах перед усилителем. встречалась интересная конструкция направленника в виде щели в выходной полосковой линии и припаянного с обратной стороны платы  полужесткого кабеля с прорезанной оплеткой.
Конструкция тут описана https://www.mwrf.com/components/design-directional-couplers-high-power-applications но применяли отрезок полужесткого кабеля, для крепления всунутый в металлическую деталь с просверленным под диаметер кабеля  отверстием. Кабель запаивался, а стенка металлической детали стачивалась до такой глубины чтобы вскрылась оплетка кабеля и связь была достаточной.

[UA9FAD]

Извиняюсь за некоторый офтопик, но я сторонник использования для настройки именно той аппаратуры, на которой предстоит работать. Понравилась идея  F6BVA - F6CSX. В трансивере и так есть возможность в телеграфе иметь в режиме точек скважность 50%. Остается "перекрыть" диапазон от 10% до 50%, переключатель на четыре положения и регулятор скорости, а в моем TS2000 переключиться с встроенного ключа на внешний.

[RZ4HD]

Здравствуйте, коллеги. Виктор. Не только я во время экспериментов упёрся в то, что мощности 10 Ватт от стандартного трансивера не хватает. Да, мало кто тестировал транзисторы на 260 Ватт и более и эта проблема для многих чужда. Им нужно "заливать" на вход до 20 Ватт. А где их взять? Вот я и изготовил ГСС на 1296 МГц с мощностью в 20 Ватт. Все компактно и просто. Теперь дошло до такого прибора и на 2400 МГц. Чем прокачать во время экспериментов две паллеты по 170 Ватт? Двух Ватт не хватит. Система манипуляции будет. Автоматической регулировки мощности не будет. Точнее стабилизации мощности не будет. Циркулятора (вентиля) не будет. Будет манипуляция импульсами. Может измерение и индикация мощности. Пока на аукционах не нашёл нужной измерительной головки.
      Какая ситуация с ГСС на сегодняшний день? Мощности в 3.5 мВт с платы синтезатора, как и ожидалось, не хватает для получения мощности в 25 Ватт на выходе ГСС. Начал изготовление драйвера. Привожу его схему. Юрий.

[UA9FAD]

во время экспериментов упёрся в то, что мощности 10 Ватт от стандартного трансивера не хватает.

Да, это так. Поэтому РА должен иметь достаточное усиление, чтобы работать от стандартного трансивера, т.е. драйвер "на борту".

[RZ4HD]

Привет, Виктор. Многие не хотят делать драйвер и не могу раскачать свои РА. Это и на 1296 МГц, когда нужно городить лишнюю коробку, так как в РА драйвер не лезет. А лишней коробки никто не хочет. И на 2400 МГц та же ситуация. Люди пару лет назад изготовили РА и до сих пор не могут их проверить. Ты знаешь, что я начал не с РА, а с того, что вокруг него крутится.... С аттенюатора, эквивалента, измерителя мощности и мощного ГСС.  Сейчас уже готов и проверен ответвитель для внутреннего измерителя мощности. Может к вечеру запущу драйвер и завтра его протестирую. А может и ГСС проверю. Не знаю. Юра.

[RZ4HD]

  Здравствуйте. От мощности синтезатора в 5 dBm (чуть более 3 мВт) модуль выдаёт мощность на частоте 2400 МГц около 5 Ватт при напряжении питания в 24 Вольта. Потребляемый ток порядка 800 мА. Коэффициент усиления чуть выше заявленного по даташиту. На частоте 2320 МГц мощность ниже на 25%. Меня для некоторых целей, в частности для тестирования РА, такой показатель не устраивает. Изготовил драйвер, по схеме, которую уже опубликовывал. Разработал и изготовил плату из 0.8 мм двухстороннего FR-4 именно по этой схеме. Металлизация с помощью проволоки. По всему периметру платы для жёсткости и получению более лучшей земли, припаял тонкую медную шинку шириной 3.5 мм. Всвязи с тем, что чип AG-604 имеет усиление под 18 dB на частоте 2400 МГц, а я подаю 5 dBm, то на входе пришлось установиить аттенюатор ориентировочно на 10 dB. При тестирования с отдельным ГСС общий Ку такого драйвера всего около 5 dB. То, что и нужно для дальнейшего продвижения без опасения спалить чип. Далее я проверил выходную мощность драйвера от реального синтезатора. Мощность равна + 10 dBm. При такой раскачке модуль выдал выходную мощность при питании в 24 Вольта более 10 Ватт при токе порядка 1.4 Ампера. Видно, что насыщение пока не наступает и можно смело выставлять мощность драйвера в +13 - +14 dBm. Для этого нужно перепаивать аттенюатор. Пока я это делать не буду. Эксперимент выдал нужную информацию для чистового изготовления ГСС. Мощность в 10 Ватт присутствует. Дождусь всех комплектующих и займусь изготовлением прибора. Юрий.

[RZ4HD]

Здравствуйте. Вчера удалось изготовить и распаять ответвитель для измерения выходной мощности ГСС. Всё же функция нужная. Сегодня утром проверил его выходное напряжение при мощности в 10 Ватт. Это второе направления использования мощного ГСС. Нужно было просто ориентировочное значения для дальнейших расчётов схемотехники. В качестве детектора поставил BAT-62-03W.  При мощности в 10 Ватт выходное напряжение ответвителя 3 Вольта. Меня устраивает. Фотографии прилагаю. Они многое поясняют. Лучшего значения КСВ НО методами различных подстроек получить не удалось. Оставил так, как есть.  Юрий.