50 % mehr output auf 122 GHz - DL2AM

GERÄTE01-015, GERÄTE/blau ((Vorlauf)), Stefan6 Bilder auf Satzserver, IK U/Ai, AK: DL2AM/HKU/PDF erstelltCW-Sender und -Transverter50 % mehr Output auf 122 GHzBild 2:Großer Multipliermit SchlitzlöchernversehenBild 3:Großer Multiplierauf Mischerge -häuse montiertPhilipp Prinz, DL2AMBei der Herstellung von drei Baken und drei Empfängernfür 122 GHz für zwei Universitäten, die Atmosphären undAusbreitungs-Forschung betreiben, bin ich auf nachstehendeVerbesserungen gekommen. Bestimmt werden auch wir Funk -amateure von diesen Forschungen profitieren.Bild 1:Großer undkleiner MultiplierBeim Vermessen von den verwendetenMultipliern (Vervielfacher)in Bild 1 ist mir aufgefallen,dass durch seitliches Verschiebendes Messhohlleiters auf den Multiplier-Hohlleitereine höhere Ausgangsleistungauf 40 GHz erreicht wird.Die Multiplier Nr. CMA 382400 AUPsind nicht optimal an die 50-Ω-Leitungder PCB von DB6NT Nr. 47 angepasst.Der Kurzschluss-Block mit Tuning-Elementüber der Einkopplung am Eingangder PCB reicht nicht aus, um eine guteAnpassung zu erzielen. Das Anbringenvon zwei Anpass-Schrauben in denHohlleiter des Mischergehäuses brachtekeine merkliche Verbesserung. Diegrößte Ausgangsleistung bei 122 GHzerreiche ich, wenn der Multiplier aufdie Seite verschoben wird, sodass dieHohlleiter nicht mehr aufeinanderfluchten. Dies kann unter anderem dadurchgeschehen, dass in den Multiplierzwei Schlitzlöcher von ca. 5 mmLänge gefräst werden. Achtung, es befindetsich Mikrotechnik im Multiplier.Die Verschiebung zur Seite ist ca.1,9 mm (Bilder 2 und 3). Dabei mussdas Tuning-Element vom Kurzschluss-Block nachgeglichen werden.Der Multiplier benötigt auf seiner Auf -lagestelle am Mischergehäuse sehr gutenKontakt und muss vor dem Anschraubengut angepresst werden. Durch diese Maßnahmeerreiche ich jetzt mit einerMA4E1310-Diode eine CW-Leistung von2 mW Out auf 122 GHz.Auch kann eine Anpassungs-Blende aus0,1 mm versilbertem Messingblech angefertigtwerden (Bild 4). Diese Blendewird zwischen dem Multiplier HL unddem Mischer HL reingelegt und so weitverschoben, bis optimale Anpassungbzw. maximaler Output des Mischersbzw. Vervielfachers erreicht ist. Durchdiese Blende erreichte ich aber nur ca.35 % mehr Ausgangsleistung. Ich denkedas Problem liegt daran, dass dieserMultiplier bei 40,749 GHz außerhalbdes vorgesehenen Frequenz-Bereichsvon 38,25 bis 40,025 GHz betriebenwird und dies dadurch eine schlechteAnpassung ergibt.Zu wenig LeistungDas wirkliche Problem liegt bei denMultipliern aber daran, dass sie bei40 GHz immer zu wenig Ausgangsleistungproduzieren für unsere Mischerund Vervielfacher. Selten geben siemehr als 100 mW bei 40,749 GHz ab,und die Dioden MA4E1317 bzw.MA4E1310 sowie MA46H146 werdenerst bei höherer Ansteuerung munter,was ich schon früher berichtet habe. Soist auch zu erklären, wieso eine 50 %-ige Leistungssteigerung durch dieseverbesserte Anpassung erzielt wird.Großer ZeitaufwandNach langwierigen Messversuchen mitmehreren Messaufbauten bin ich, wiebereits früher schon, zu dem Entschlussgekommen, dass bei einem122-GHz-Transverter der beste Signal-Rauschabstand erzielt wird, wenn derInput beim Multiplier bei 13,567 GHzsoweit erhöht wird, bis gerade eineleichte Sättigung des 40,7-GHz-Signalserreicht ist.Bei Empfang ist die 5-V-Spannung desMultipliers soweit zu erniedrigen, bisgrößter S/N-Abstand vorhanden ist.Diese Spannung kann sich bis auf 2,8 Vabsenken. Wenn ich eine Rauschquellemit 22 dB ENR hätte, wäre alles vieleinfacher, und man könnte Messergebnissevorweisen. Beim Senden kann dieSpannung vom Multiplier bis 6,2 Vsein, und dies gibt die höchste Ausgangsleistung.Aufgefallen ist mir auch, dass der negativeInverter zur DC-Stromversorgung desMultipliers verrauschte Mischprodukteerzeugen kann. Gute Abblockung undgroße Cs am Ein- und Ausgang des Inverterssind von Vorteil.2 CQ DL 2-2012

GERÄTEBild 4: AnpassungsblendeBild 5: Kleiner Multiplier auf MischermontiertBild 6: Vom Autor gebaute und verwendeten Transvertervon 24–241 GHzBei 76 GHz, das heißt bei 38,016 GHzdes Multipliers, ist der Effekt einiges geringer.Meiner Meinung nach liegt diesdaran, dass die Frequenz fast innerhalbdes vorgesehenen Frequenzbereichesliegt und dadurch die Anpassung gut ist.Man sieht auch hier, eine gute „Anpassung“ist das halbe Leben.Zu den AbgleicharbeitenNochmals ein paar Worte zum Abgleichbzw. zur Anpassung einer 50-Ω-Leitungin PCBs von Verstärkern, Vervielfachernund Mischern im GHz-Bereich.Ich nehme verschiedene, z.B. bei40 GHz 0,6 × 0,6 mm kleine versilbertePlättchen, lege eines auf die 50-Ω-Leitung und verschiebe dieses mit einemsehr spitzen Holzstäbchen oderähnlichem. Wenn ich optimale Anpassungbzw. maximalen Output erreichthabe, schiebe ich das Plättchen im 90°Winkel zur Seite. An der vorher gelegenenStelle auf der 50-Ω-Leitung bringeich mit einer spitzen Nadel ein kleinwenig Zwei-Komponenten-Silberleitkleberauf. Nun nehme ich wieder einesehr spitze Nadel, tauche diese in einweiches Kolofonium ein und pieke diesesPlättchen auf und lege es wieder aufdie gleiche Stelle wie vorher schon gelegen,direkt auf den Silberleitkleber.Durch die spitze Nadel bleibt das Plättchenauf dem Silberleitkleber hängenund ich kann die Nadel abziehen.Nun kann wieder mit einem sehr spitzenHolzstäbchen oder ähnlichem dasaufgeklebte Plättchen nur gering verschobenwerden, bis beste Anpassungbzw. maximaler Output erreicht ist. Einweiterer Versuch kann auch auf dieseArt an einer weiteren Stelle auf der50-Ω-Leitung gemacht werden. EineAushärtung des Silberleitklebers durcheine höhere Temperatur ist nicht nötig.Mit einem guten Auge und ruhigenHänden lässt sich diese Arbeit ohne zusätzlicheHilfsmittel vornehmen.Bereits früher habe ich bei Signal/Rausch-Verhältnis-Messungen festgestellt,dass ich bei einem bestimmtenTransverter immer gute Werte hatte. Inzwischenist mir durch Versuche aufgefallen,dass an diesem Transverter ein kleinerMultiplier S00-4079, der nur 9 VVersorgungs-Spannung benötigt, angeschraubtist. Mit meinem neu erworbenenAttenuator von Flann, der bis 70 dBDämpfung zulässt, habe ich nochmalsausführliche Signal/Rausch-Verhältnis-Messungen auf 122 GHz gemacht. Dabeistellte ich fest, wenn ich so einen kleinenMultiplier an dem Mischer anschraubte,erzielte ich immer um 3 dB bessere Noise-Werte als mit einem großen MultiplierCMA382400AUP (Bild 5). Die HF-Leis -tung auf 40 GHz stellte ich bei allen Versuchenauf den gleichen Pegel ein. MeinResume daraus kann nur sein, dass derkleine Multiplier ein geringeres Rauschenbei 40 GHz hat. Leider sind diese kleinenMultiplier nicht mehr zu beschaffen (Bild1).Literatur und Bezugsquellen[1] Philipp Prinz, DL2AM:„Neue Gehäuse“, CQ DL 6/07, S. 411[2] Philipp Prinz, DL2AM: „SMT- undMikrowellen-Gehäuse“, CQ DL 5/08,S. 312; Dubus 2/08, S. 47[3] Kuhne electronic, www.db6nt.deDen Autorerreichen Sie unter:Philipp Prinz, DL2AMRiedweg 1288299 Leutkirchprinz.dl2am@t-online.dewww.dl2am.deCQ DL 2-20123