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DATV sur 24 GHz


par Michel Vonlanthen HB9AFO

 

 

Vers L'ATV analogique 24 GHz 
 

 

DATV sur 24GHz

 

 

20220422_Travaux de HB9DUG

 

Les photos sont en haute résolution pour pouvoir les agrandir.

Premiers tests de la boîte blanche Nortel

 


 

Parabole Nortel

  • Fréquence: 24,25-26,5 GHz

  • Gain minimum: 35,5 dBi

  • Largeur du faisceau: 2,6 degrés

  • Polarisation: vertical ou horizontal selon la fixation mécanique

  • Attaque: guide WR-42

  • Discrimination cross-polarisation: 30 dB

  • Diamètre: 35 cm

  • Fixation: 4 vis

  • Etiquette 1  /  étiquette 2  /  étiquette 3

 

 

 

 

   

 


 

Oscillateur local (Nortel)

 

  • DRO asservi par un PLL

  • Fréquence du quartz: 100,6041 MHz (à remplacer par un 94,464 MHz pour une Fi à 432 MHz)

  • Fréquence finale: 12.575 GHz (xtal x 125 ), à tirer sur 11.808 GHz (23.616+432=24.048 GHz)

  • Stabilité à court terme: quelques Hertz

  • Puissance de sortie:  40 mW constants sur toute la gamme de réglage du résonateur

  • Alimentation: +12 V / 0.45 mA

  • Le bloc chauffe énormément

  • Supporte les inversions de polarité du 12v (testé une fois par accident...)

Blanc (marqué sortie +5V): lock = locked = +4.82V, unlocked=+0.2V

Violet (marqué sortie + 6V): tension variable de PLL, entre +2 et +9V

 


Mixer émission Alcatel (passif)

 

Premier test:

 

LO:        12.575 GHz  /   25mW

Entrée: 987 MHz  /        10mW     (fréq max de mon géné)

Sortie:  24.163 GHz  / 300 µW
 

Selon document F5DQK (ordres de grandeur):

  • LO= Freq/2

  •  

  • Fonctionne mieux en RF=LO-FI qu'en LO+FI
    Dans mon cas: (12.575 GHz x 2) - 1102 MHz = 24.048 GHz
     

  • Pout= env. 300 µW

 

 

 

 

Puissance signal FI en fonction de la fréquence (LO=16 dBm, 40mW)

 


PA Toshiba

 

Mon exemplaire: BA2075B, mesuré à 360mW out par F1LVO

 

Alimenté par du +5V et du -5V

Selon mesures de F5DQK:

  • Gain: 33-37dB

  • Consommation  -5V: 17 mA

  • Consommation +6V: 372-480 mA


Convertisseur de réception Alcatel

 

  

 

 

Selon document F5DQK (ordres de grandeur):

  • s/n    10 dB

  • Gain 15 dB

Alimenté par:

  •  + 5V / 115 mA

  •  - 5V  /  0.4 mA

Je l'ai fait  l'aide d'un convertisseur DC/DC Traco Power TMR 1221:

  • Input: +9-18V (+12V DC nominal)

  • Output 1: +5 V / 200 mA

  • Output 2: -5 V / 200 mA

Schéma ultra-simple: un condensateur de 10nF sur chaque sortie et une diode 1N4007 en série avec l'entrée (protection contre les inversions de polarité). Pas de refroidisseur, chauffe très légèrement.

 

  • pin 1: masse

  • pin 2: input (+12V)

  • pin 6: sortie +5V

  • pin 7: commun (masse)

  • pin 8: -5V


20220516_Intérieur des modules Nortel

 

Mélanges émission-réception

 

Attention: Les contacts avec l'extérieur se font par des fils de bonding.
Si on sépare un module de son circuit-imprimé, on casse ces fils.

 

Le PA


 

20220425:Test de faisabilité du transverter

 

Il y a deux inconnues concernant la faisabilité de ce transverter:

  1. La stabilité et la pureté du signal de l'oscillateur local Nortel

  2. La possibilité de tirer les filtres 24-26GHz dans notre bande 24GHz.

 

1) Stabilité de l'oscillateur local Nortel

 

Ce test consiste à:

  1. injecter dans le mixer émission et le mixer réception la même fréquence, 12.575 GHz (=LO/2), provenant de l'oscillateur local Nortel. Un splitter de construction-maison répartit la puissance (2 x 3mW) sur les deux mixers.
     

  2. injecter une porteuse pure de 990 MHz provenant de mon générateur H-P 8656B sur l'entrée FI du mixer émission. Puissance 10 dBm.
     

  3. Mesurer la puissance qui sort du mixer émission avec le bolomètre H-P 435A et sa sonde 18GHz: 3 µW
     

  4. Relier la sortie FI (Fréquence Intermédiaire) du mixer réception à la chaîne de réception universelle réglée sur 990 MHz.
     

  5. Chaîne de réception universelle qui permet de recevoir n'importe-quelle émission DVB-S, DVB-S2 et DVB-T (en plus des modes habituels) entre 40kHz et 3GHz) : Il s'agit du récepteur AR-5001DX (tous modes de 40kHz à 3200 MHz), suivi d'un convertisseur 45-437MHz sur sa sortie FI, suivi d'un dongle Air-Spy piloté par un logiciel SDR Sharp suivi d'un ensemble de réception DVB-S Minitiouner (récepteur) / Minitioune (logiciel). Un récepteur DVB-T relié à la sortie 437MHz du convertisseur permet de recevoir ce mode-là.

En réglant le récepteur en position USB, on pourra hétérodyner le signal FI et contrôler auditivement sa pureté.

 

Résultats:

  • le signal de l'oscillateur, 12.575 GHz,  est parfaitement stable mesuré au fréquencemètre Systron-Donner 6246A (max 26GHz). Il reste dans le cadre d'une centaine d'Hertz (résolution maximum du fréquencemètre) à long terme, après un chauffage de quelques dizaines de secondes.
     

  • Par contre impossible d'évaluer la pureté de l'hétérodynage car le signal du générateur passe à travers le mixer réception. Il suffisait de couper l'oscillateur local pour s'en apercevoir.

    J'ai donc changé de méthode grâce aux modules que m'a prêté HB9DUG. J'ai séparé la chaîne d'émission de la chaîne de réception, chacune d'entre elle ayant son propre oscillateur local. Et là j'ai pu constater la bonne pureté du signal reçu, parfaitement utilisable pour de la CW ou de la SSB, et à plus forte raison pour de la DATV, ce que HB9DUG a testé avec succès.

 

 

2) Réglage des filtres

 

Il y a 2 filtres en guide d'onde sur le Nortel:

  1. Celui qui amène le signal au PA 24 GHz depuis le mixer d'émission.
    En principe on n'a pas besoin de ce filtre si on utilise des mixers provenant des boîtes blanches Alcatel.
     

  2. Celui qui relie en même temps la sortie du PA à la parabole et  la parabole à l'entrée du mixer de réception. Ce filtre en Y est mécaniquement essentiel pour pouvoir utiliser la parabole.

La manip a consisté à brancher l'émetteur ATV de DB6NT, réglé sur 24.250 GHz (7mW), à l'entrée du filtre. Et à connecter sa sortie sur le bolomètre. Je pensais qu'en vissant les vis de réglage du filtre au maximum je verrais l'aiguille du bolomètre bouger ce qui m'aurait permis d'affiner les réglages jusqu'à obtenir le bon réglage du filtre. Mais non, je n'ai jamais pu obtenir la moindre puissance en sortie du filtre. J'aurais dû m'en douter car un filtre à 6 sections est forcément très sélectif et il eut fallu une coïncidence extraordinaire pour que mes 6 vis soient à-peu-près alignées sur la même fréquence dès le départ.

 

J'ai alors mis le filtre non pas sur la sortie du mixer d'émission mais sur le convertisseur de réception. Cette chaîne est très sensible et je pensais voir une signal en sortie. Hélas non! Il faudra que j'aille vers un OM équipé d'un analyseur de spectre et du générateur de tracking associé pour régler mes filtres.

 

 

3) premiers pas en DATV dans la bande amateur 24GHz

 

 

a) Emission

 

Fig 1: Ensemble émission  DATV

  1. J'ai injecté la sortie du premier oscillateur local (12.575 GHz, 7mW)  à l'entrée LO du mixer d'émission

  2. J'ai relié la sortie du Portsdown 3 à l'entrée FI du mixer. Fréquence 1102 MHz, SR333, FEC 2/3, puissance max soit quelques mW. Le Portsdown permet d'envoyer des images soit d'une caméra, soit d'une mire.

  3. A la sortie, j'ai obtenu quelques centaines de µW sur 24.048 GHz (12.575 x 2 = 25.150GHz. - 1102 MHz = 24.048 GHz).

  4. J'ai ensuite remplacé le bolomètre H-P 435A par un petit cornet cylindrique ce qui m'a permis de rayonner du 24.048GHz modulé en DATV.

TX dans la salle de bain. DX: 4 mètres!... Image reçue

 

 

b) Réception

  1. J'ai injecté la sortie du second oscillateur local (12.575 GHz, 7mW)  à l'entrée LO du convertisseur de réception

  2. J'ai relié sa sortir FI (Fréquence Intermédiaire) à l'entrée du récepteur AR-5001DX réglé sur 1102MHz (Chaîne de réception universelle décrit ci-dessus en 1.5).

  3. J'ai connecté un petit cornet circulaire 24 GHz à l'entrée du convertisseur de réception à travers une transition guide d'onde WR42 à SMA.

  4. J'ai pu ainsi recevoir du 24.048GHz modulé en DATV, parfaitement vu sur le soft SDR Sharp et parfaitement décodé par le Minitiouner et son soft associé Minitioune.

  5. Je me suis assuré que je recevais bien du 24GHz plutôt que le signal direct à 1102MHz en coupant l'alimentation de l'oscillateur local de réception. Le spectre DATV a alors disparu de l'écran ce qui en était la preuve.

A ce stade, je suis maintenant QRV en DATV dans la bande 24GHz sur une distance de 10 cm... Reste à éloigner progressivement l'émission de la réception pour voir jusqu'à quelle distance porte ce système. Quelques microWatts dans un petit cornet de 2cm d'ouverture je le rappelle.

 

La suite logique sera de

  1. Remplacer les cornets par des paraboles

  2. D'augmenter la puissance de sortie au moyen d'un amplificateur de puissance (PA= Power Amplifier)

  3. Rajouter un préamplificateur à faible bruit devant le convertisseur de réception

  4. Et finalement de connecter le tout ensemble, dans le même boîtier, et de commuter l'émission et la réception à l'aide d'un commutateur en guide d'onde.

  5. Etape finale: modifier la fréquence de l'oscillateur local afin d'avoir 432MHz comme fréquence intermédiaire. Cela permettra d'utiliser ce transverter également pour de la SSB/CW avec mon transceiver Ft-817.

 

Fig 2: Partie réception

 

 

Je pourrais ainsi faire mes premiers QSO en DATV dans la bande 24GHz mais ce serait tout-de-même bien de rajouter un filtre passe-bande après le PA et un même en réception après le préampli.

 

Il y a encore du travail mais on avance!...


20220423_Balise 24 GHz de La Dôle

 

Les nouvelles sont bonnes: la balise 24 GHz de La Dôle est arrivée chez Jean-Paul F5AYE. Il va la réparer et la remonter sur site. Nous aurons alors un "générateur de 24 GHz" à disposition, un "correspondant" increvable et patient.


20220510_Premiers essais à l'extérieur

 

Avec d'un côté l'émetteur DATV équipé d'un cornet en sortie et,  20 mètres plus loin, le récepteur monté sur une parabole de 70/60cm.

 

L'émetteur: cornet, transition, mixer passif Alcatel, LO Nortel. La DATV est générée par un Portsdown 3.

Le récepteur: cornet, convertisseur Alcatel, LO Nortel. + notebook, Minitiouner, Air Spy et softs.

La butée à roulement récupérée d'un Vampire (avion  en bois de 39-35), reste de mes simulateurs de vol.

 

Diaporama de photos

 

Les essais ont confirmé ce que je soupçonnais: en cherchant à optimaliser la position du cornet au foyer de la parabole à l'intérieur du QRA, sans visibilité directe entre le TX et le RX, j'avais trouvé un point qui, en fait, ne correspondait pas au point focal exact. Il se trouvait à environ 5 cm trop loin. On voit la glissière utilisée pour varier le point focal sur les photos.

 

A une distance de 20 mètres, je recevais le signal du TX encore D3 (SR 333kS/s et FEC 2/3). La sortie du Portsdown était à 25 ce qui correspond à une puissance de quelques pW émis en 24 GHz. En augmentant la sortie du Postdown à 90, le réception 24GHz était saturée et le Minitiouner bloqué. L'image n'était plus décodée et le bip cessait. La puissance sur 24 GHz était alors de 120 µW.

 

Les puissances

 

Lime gain
(0 à 100)

Sortie Portsdown
(mW à 1102 MHz)

Sortie 24GHz
(
µW à 24.048GHz)

100 11 mW 380 µW
90 2.2 mW 120 µW
80 400 µW 25 µW
70 80 µW 3 µW
60 12  µW 1 µW
50 2.2 µW plus mesurable
40 plus mesurable plus mesurable
30 plus mesurable plus mesurable
20 plus mesurable plus mesurable
10 plus mesurable plus mesurable

Ces puissances sont approximatives car la sonde du bolomètre H-P 435A monte théoriquement jusqu'à 18GHz. En pratique, la mesure à 24GHz ne diffère que de quelques pour-cents.


20220512_Vich-Bougy-Villars: 9km (porteuses)

 

Première sortie du matériel à Bougy-Villars, à 9km de Vich où se trouve Michel HB9DUG. Réception de la balise HB9G au taquet, idem pour le signal de Michel, envoyé avec un module ATV analogique DB9NT et une petite parabole coincée dans le velux. Réception uniquement avec le cornet.

 

 


20220513_Vich-Froideville: 40km (DATV)

 

 

 

Réception de la balise HB9G au taquet, idem pour le signal de Michel, envoyé avec un module Nortel et une petite parabole coincée dans le velux. D'abord réception avec le cornet. Puis avec la parabole  montée sur un pieds photo. Le signal de la balise HB9G transmodule tellement il est QRO. D'étranges porteuses apparaissent, provenant vraisemblablement de relais téléphoniques entrant dans la FI. L'emplacement est très bien placé. Un filtre ne serait pas inutile, l'OE9PMJ par exemple.

 

 

 

Le signal DATV de Michel est très QRO, D16 et plus avec la parabole. Limite B5 avec le cornet, et après avoir monté la puissance à 400mW.

Avec le cornet

 

 

Avec la parabole

   

 

Contrairement à ce qu'on pourrait penser, un SR de 333 kS/s avec un FEC de 1/2 donne les meilleurs résultats lorsque le signal est faible. Diminuer le SR n'améliore par le rapprt S/N , probablement parce que la largeur de la FI reste la même au sein du récepteur.

 

L'équipement "velux" de HB9DUG

 


FIN

L'expédition au Mont Caume

 

Fig 1: Mont Caume (JN23WE), près de Toulon, IQ0SS à Argentiera (JN40CS) en Sardaigne, 330 km

 

Expédition Grande Bleue 2022
28 mai au 17 juin 2022

 


20220608_Mesures chez F1LVO

 

Voir ici

 


20220615_Mixer trouvé chez RF-Microwaves en Italie

Il est dans la bande cette fois. J'ai maintenant 30-40 mW à la sortie du PA au lieu des 2-3mW avec l'ancien mixer. Manque encore un ampli de 13dB pour pouvoir sortir le max de puissance de mon PA Toshiba (360mW).

MIXER-23G-A:
https://www.rf-microwave.com/en/alcatel/487264419f/sub-harmonic-up-down-mixer-15dbm-17-6-24-4ghz/mixer-23g-a/

Sub-harmonic UP/DOWN mixer, +15 dBm, 17.6 - 24.4 GHz

Ce mélangeur passif peut être utilisé à la fois pour des applications down-converter (de 23 GHz à IF), dans ce cas le port RF sera un connecteur d'entrée tandis que le port IF sera la sortie du signal converti, et up-converter (de IF à 23 GHz) dans ce cas le port RF fournira la sortie du signal tandis que le port IF sera l'entrée du signal à convertir. Le niveau du signal LO est d'environ +14 / +15 dBm ou 25-30 mW et la perte de conversion de 11 à 17 dB pour les convertisseurs abaisseurs et élévateurs. Les connecteurs LO et IF sont SMA femelle tandis que le connecteur RF est un K mâle (ou PC2.92, série de précision jusqu'à 40 GHz et compatible SMA). Le niveau maximum recommandé des signaux IF et RF est jusqu'à 0 dBm (1 mW) pour éviter les problèmes de compression, tandis que le niveau maximum absolu pour tous les ports est de +20 dBm (100 mW). Le mélangeur utilise un circuit capable de doubler la fréquence du signal LO afin de simplifier la chaîne LO en utilisant une fréquence LO divisée par deux par rapport à celle normalement requise, et assure également une bonne atténuation du signal LO sur les ports IF et RF .

SPECIFICATIONS:

  • RF: 17.6 - 24.4 GHz
  • LO: 8.8 - 12.6 GHz
  • IF (-3dB): dc - 2.5 GHz (RF < 22.5 GHz), dc - 800 MHz (RF > 22.5 GHz)
  • LO level: +14 to +15 dBm
  • Insertion loss: 11 to 17 dB
  • Isolation (LO to IF): >50 dB (LO > 10.5 GHz).  >35 dB (LO < 10.5 GHz)
  • Isolation (LOx2 to IF): >60 dB
  • Isolation (LO to RF): >35 dB
  • Isolation (LOx2 to RF): >50 dB
  • Isolation (RF to IF): >25 dB (RF < 23 GHz). >15 dB (RF > 23 GHz)
  • Connectors (LO + IF): SMA female. (RF): K male (PC2.92mm 40 GHz precision version)
  • Max. Input level: +20 dBm for all the ports
  • 1 dB compression point (P1dB): +3 dBm (IF and LO ports)
  • Test condition level (LO): +14.5 dBm. (IF or RF): -20 dBm
  • Calculator for test frequency: RF = (LO x 2) - IF. IF = (LO x 2) - RF
  • Dimensions: 34 x 33 x 16 mm (excluding connectors)
     

BLOCK DIAGRAM OF THE UP CONVERTER

BLOCK DIAGRAM OF THE DOWN CONVERTER

RETUN LOSS RF PORT

RETUN LOSS IF PORT

 


à suivre...

 

 

 

 

 

 

 

Liens

A suivre...

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