Viel mehr als ein Up-Converter: Komplett mit 7W PA
Sendekonverter setzen das Sendesignal eines Afu-Transceivers in das 13cm Band, auf 2,4 GHz, um. Solche Konverter gibt es schon einige, bei den meisten muss man noch eine PA nachschalten, mit Hitzeproblemen kämpfen, sind nicht für DATV nutzbar usw.
Alle diese Probleme sind seit langem bekannt, daher hat die Amsat-DL ein etwas anderes Konzept realisiert welches alle meine Anforderungen für den QO-100 Betrieb abdeckt. Ab Dezember 2019 habe ich daher auf diesen Amsat-DL Upconverter V4.2 umgestellt und möchte hier meine Erfahrungen aufschreiben:
Die Platine enthält folgende Komponenten:
| Eingangsstufe für 70cm oder 23cm und 833 MHz (für SDRs oder DATV TRX) |
| Eingangsleistung 1W Dauer, 3W Peak. Empfindlichkeit kann bei Bedarf bis zu min. 1mW betragen. |
| TCXO mit 0,5ppm |
| alternativ ext. Referenz mit 10 MHz oder 40 MHz |
| LO-Synthesizer |
| LO-Verstärker mit LFCN Oberwellenfilter |
| hochwertiger Mini-Circuits Mixer |
| diverse Dämpfungsglieder und Vorverstärker zur Minimierung von Reflexionen |
| 7 Watt Endstufe, optimale Leistung für QO-100 Betrieb. Bakenpegel wird erreicht. |
| auch für DATV geeignet |
| Temperatursensor an der PA |
| zwei Detektoren für Sendeleistung und Reflexion auf Basis des AD8312 |
| serielle Schnittstelle gibt Messwerte aus |
| Spezielles Multilayer-Layout mit getrennten Masseflächen, sowie einer Rogers-Auflage für die 7W PA |
Wie die Amsat es schafft eine Platine aus hochwertigem Rogers-Material für diesen Preis anzubieten ist erstaunlich, vermutlich geht das nur bei entsprechenden Stückzahlen, aber es ist natürlich gut für uns. Ich hatte das Glück eine der ersten Platinen der Vorserie zu bekommen und habe mir die einzelnen Baugruppen im Detail angesehen und getestet.
Geliefert wird die Platine als Bausatz, komplett SMD bestückt, die weiteren Teile liegen bei. Ich habe andere SMA Stecker benutzt, wie unten im Bild zu sehen. Allerdings würde ich doch empfehlen die beiliegenden SMA Stecker zu verwenden, da diese eine bessere Masseverbindung machen als meine Stecker, und das ist bei 2,4 GHz schon sehr wichtig.
Eingangsstufe:
Der Upconverter kann Eingangssignale mit 430, 435, 830 oder 1290 MHz verarbeiten. Ich steuere mit dem IC-9700 auf dem 23cm Band an, da ich für 23cm sonst sowieso keine Antenne habe. Den IC-9700 schalte ich auf kleinste Leistung und aktiviere die Sendeleistungs-Begrenzung, so bin ich auch bei Fehlbedienung auf der sicheren Seite.
Am Eingang des Upconverters befindet sich außer den 50 Ohm Abschlusswiderständen noch ein 25dB Dämpfungsglied. Das ist sehr interessant wenn man den Upconverter im Zusammenspiel mit einem SDR benutzen will. Viele Benutzer des z.B. Pluto habe das Problem, dass der Pluto nur eine winzige Ausgangsleistung abgibt. In dem Fall könnte man das Eingangsdämpfungsglied entfernen und hätte ohne weitere Maßnahmen die volle Ausgangsleistung von 7 Watt. Das ganze geht so einfach, dass ich unsere Clubstation DL0ZW, welche einen Pluto hat, ebenfalls mit diesem Upconverter ausrüsten werde.
TCXO und Wärmeentwicklung:
Ich hatte bisher einen anderen Upconverter im Einsatz und das große Problem, dass sich durch massive Erhitzung die Sendefrequenz ständig änderte. Daher war ich gespannt wie es hier läuft. Der Upconverter wurde auf eine 10mm dicke Aluplatte geschraubt, da die 7W PA natürlich etwas Kühlung braucht. Später habe ich dann ein schöneres Gehäuse gebaut:
der TCXO befindet sich rechts unten. Die Temperatur ist auch bei längerem Sendebetrieb maximal handwarm. Das Alu reicht zur Kühlung also völlig aus.
Einen anderen Upconverter habe ich in ein Weißblechgehäuse eingebaut und dieses auf einen kleinen Kühler aus der Bastelkiste gesetzt, was auch gut funktioniert. Da auf der Unterseite der Platine Leiterbahnen sind braucht man eine Isolierung zum Kühlkörper. Dazu habe ich mir ein 1mm Wärmeleitpad der passenden Größe gekauft.
Da ich auch den Amsat-Downconverter mit GPS Option benutze, habe ich von dort ein stabiles 40 MHz Signal. Dieses benutze ich anstelle des TCXOs, obwohl der TCXO eigentlich stabil genug wäre. Der Downconverter hat auch einen 10 MHz Ausgang. Diesen habe ich am Referenzeingang des IC-9700 angeschlossen. Damit ist die gesamte Station GPS stabilisiert.
7 Watt PA:
diese sieht man im Bild links oben. Sie besteht aus zwei 4W Modulen welche mit Splitter/Combiner zu einer 7W PA zusammengeschaltet sind. Ich habe bei meinem Exemplar eine Ausgangsleistung von 7,6 Watt Peak gemessen, bei Einsatz der original beiliegenden SMA Stecker. Bei meinem Aufbau (siehe Bild) war die Leistung etwas geringer, bis ich zusätzliche Massebänder von der Platine zu meinem Alugehäuse legte, dann waren es auch hier 7,6 Watt.
Ein AD8312 misst die Sendeleistung. Der Messwert wird, zusammen mit der Temperatur, auf einer seriellen Schniistelle ausgegeben. Ich werde in Kürze ein Programm schreiben um diese Infos mit einem Raspberry PI anzuzeigen. Das Datenformat habe ich auf einer eigenen Seite dokumentiert.
Stromversorgung:
Man braucht nur die übliche 12V (13,8V) Versorgung. Eine zusätzliche Spannungsquelle von 24V, wie sie für die meisten 13cm PAs benötigt wird, ist nicht erforderlich. Die Spannungen werden auf der Platine durch einen Schaltregler erzeugt, der sehr störungsarm ist da er eine eigene Masse hat. Ich habe das auch nachgemessen und keine Stör-Peaks entdeckt, also alles sauber. Das schöne an dem Regler ist, dass er so gut wie keine Wärme erzeugt, im Gegensatz zu meinem alten Konverter, der bereits durch seinen Ruhestrom sehr heiß wurde.
Test an 120cm Schüssel:
das Signal ist nahe Baken-Pegel, der maximal erlaubte Pegel auf QO-100, wenn ich den Upconverter voll anfahre. Ich reduziere den Mikofonpegel und als Ausgleich aktiviere ich den Kompressor auf kleiner Einstellung und gebe eine leichte Höhenanhebung dazu. Das gibt, zumindest beim IC-9700, ein ausgewogenes lautes Signal, ohne aber zu laut zu werden. Ich bin damit ca. 5 bis 10dB unter Bakenpegel bei sehr guter Verständlichkeit, ohne dass die Betriebsregeln verletzt werden. Selbst bei einer kleineren Schüssel sollte es gut laufen da bei meinen Einstellungen noch gut Luft nach oben ist. Natürlich muss man auf ein kurzes Kabel zum Feed achten und sollte um jede Art von Adaptern oder Zwischenkabeln bei 2,4 GHz einen ganz großen Bogen machen.
DATV:
ich habe noch nicht via QO100 in DATV gesendet, jedoch schon einige Vorbereitungen getroffen und durchgemessen. Mit der F5OEO Firmware sendet der Adalm-Pluto eigenständig ein DATV Signal aus, allerdings mit einer winzigen Amplitude von -30dBm (1 µW). Man braucht eine ganze Kaskade an Verstärkern, alle mit optimaler Linearität, um daraus ein brauchbares Signal zu machen.
Versuche mit mehreren hintereinandergeschalteten Fernost-Verstärkern endeten mit Schulterabständen von 10dB, was völlig nutzlos ist. Da der Amsat-DL Upconverter für DATV geeignet ist, sollte er besser funktionieren. Also wird das Eingangsdämpfungsglied entfernt. Damit sollte ein Ausgangssignal auf 2.4 GHz mit 10mW zu erzeugen sein.
Dieses möchte ich mit DIESEM Verstärker auf 0,5W anheben, was bereits getestet und für gut befunden wurde. Diese Leistung ist optimal zur Ansteuerung der 250W Endstufe welche derzeit in Bau ist. Die einzelnen Stufen habe ich durchgemessen und es macht alles einen guten Eindruck. Genaueres gibt es in ein paar Monaten wenn die 250W PA in Betrieb geht. Diese basiert auf dem Ampleon Modul BPC2425M9X250Z welches mit diversen Schutz- und Überwachungsschaltungen ergänzt wird.
