Niezależne urządzenie przy antenie
Transverter zaprojektowałem, aby uruchomić się w paśmie pracy satelity geostacjonarnego OSCAR-100, na transponderze wąskopasmowym. Od początku miał to być niezależny moduł w hermetycznej obudowie, zamontowany bezpośrednio przy antenie — dzięki temu straty na krótkich odcinkach kabla w.cz. są minimalne. Częstotliwością pośrednią, na której pracuje transceiver w radio-shacku, jest pasmo 70 cm. Zasilanie i sygnał 70 cm docierają do transvertera jednym przewodem koncentrycznym — w moim QTH to około 25 m.
Projekt układu i płytki PCB (EAGLE) oraz oprogramowanie mikrokontrolera (C) są mojego autorstwa. Do uruchomienia i pomiarów używałem analizatora widma RIGOL DSA-832-TG, a do strojenia anteny Poty — NanoVNA-F (zakres do 2,4 GHz).
Stacjonarnie transverter pracuje z czaszą 80 cm i wzmacniaczem 2,4 GHz 5 W, co daje wysoki poziom sygnału na satelicie i komfortową pracę emisjami SSB, FT8 i SSTV. W terenie używam czaszy 38 cm — świetnie sprawdza się dla emisji cyfrowych, dla SSB wypada słabiej, ale łączności da się prowadzić.
Trzy gałęzie: RX, TX i sterowanie
Tor odbiorczy
3 cm → 70 cmSygnał z transpondera NB (10489,5–10490 MHz) skupiany jest przez antenę paraboliczną w tanim konwerterze z pojedynczym wyjściem IF (zmodyfikowany GFK-2131). Modyfikacja polega na usunięciu rezonatora kwarcowego 25 MHz z jego pętli PLL i doprowadzeniu wysoko stabilnego sygnału wzorcowego z zewnątrz — to podnosi stabilność częstotliwości całego łańcucha. PLL konwertera powiela dostarczony sygnał 390 razy, generując LO 10,053 GHz; po przemianie na wyjściu konwertera (wzmocnienie ok. 40 dB) otrzymujemy IF 436,5–437 MHz.
Sygnał IF trafia przewodem ekranowanym do gniazda J1 transvertera, przez filtr górnoprzepustowy i pasmowo-przepustowy filtr SAW 436 MHz (czyszczenie z produktów przemiany), tłumik 3 dB i przekaźnik TX/RX — do gniazda wyjściowego transvertera.
Drugą gałęzią toru RX jest układ PLL SI5351, wytwarzający sygnał wzorcowy 25,776923 MHz dla konwertera; po filtracji pasmowej trafia on do tego samego gniazda J1. Referencją dla SI5351 jest TCXO 25 MHz (0,5 ppm) — opcjonalnie odłączany na rzecz zewnętrznego GPSDO.
Tor nadawczy
70 cm → 13 cmSygnał z transceivera (436,5–437 MHz, 1–5 W) trafia przez przekaźnik TX/RX do dzielnika rezystorowego 50 Ω, tłumiącego go do ok. 3 dBm na wejściu mieszacza mikrofalowego, podwójnie zrównoważonego ADE-3+. Aby uzyskać pasmo pracy OSCAR-100 (2400–2400,5 MHz), do wejścia LO miksera trzeba doprowadzić 1963,5 MHz (przemiana sumaryczna — bez odwrócenia wstęgi SSB). Generuje to układ PLL ADF4350, ale jego poziom wyjściowy jest zbyt niski dla ADE-3+ (7 dBm), dlatego sygnał LO wzmacnia dodatkowy stopień na MMIC ERA-3SM.
Produkty przemiany usuwa kaskada filtrów pasmowych 2,4 GHz z falą powierzchniową. Moc wyjściową 18 dBm (60 mW) daje dwustopniowy wzmacniacz MMIC na układach TQP3M9009 — wystarczająca do pierwszych prób z FT8, ale za mała do wygodnej pracy na transponderze. Dlatego dodany jest gotowy moduł PA ok. 5 W na tranzystorze LDMOS BLF6G27.
Z PA sygnał krótkim odcinkiem kabla trafia do własnoręcznie wykonanego promiennika Helix (2,5 zwoja, dopasowanie ćwierćfalowe) — konstrukcji szeroko opisywanej w sieci, powtarzalnej i łatwej do strojenia. Promiennik stoi w ognisku czaszy, tuż przed konwerterem odbiorczym.
Tor cyfrowy
STM32L010F4Pracą transvertera zarządza niskoprądowy mikrokontroler STM32L010. Odpowiada za dostarczenie nastaw częstotliwości i parametrów magistralami szeregowymi do syntezerów: ADF4350 (LO toru TX) oraz SI5351 (referencja toru RX). Nadzoruje też układ VOX-RF i steruje przekaźnikiem RX/TX, a przy braku synchronizacji syntezerów blokuje włączenie nadawania. Stan pracy (RX/TX/awaria) sygnalizują diody LED sterowane przez mikrokontroler.
Schemat ideowy
Transverter w pracy
Rok pracy na QO-100
Transverter pracuje w moim QTH od około roku — główne założenie, praca na QO-100 z użyciem transvertera i TRX 70 cm, zostało zrealizowane z powodzeniem. Kluczowym wymaganiem okazała się stabilność i dokładność częstotliwości wzorcowej 25 MHz. Po próbach z TCXO wyłączyłem go i dobudowałem oddzielny układ GPSDO 25 MHz, gwarantujący stabilność niedostępną dla innych rozwiązań.
Dzięki temu TRX na 70 cm odbiera i nadaje na tej samej częstotliwości — bez RIT i podstrajania w trakcie łączności na QO-100. Najlepszym dowodem stabilności jest dobra praca emisją cyfrową FT8, która wymaga wysokiej stabilności częstotliwości nadajnika i odbiornika.