135GHzトランスバータを作る 2021年春 | ||
だいぶ息切れしてきたがあと少し、さらなる高みを目指して135GHzのトランスバータを作った。 目標 1,送信出力がスペアナで見えること。それ以外は何も求めない。 2,免許を申請し取得すること。 構成 ヘテロダイン式か逓倍式かどちらにするか? ●逓倍式: 送信出力が大きく取れる。バラクタダイオード推奨 逓倍なので送受の周波数関係が複雑になる。送信は乗算、受信は引き算 対策として分周して逓倍とか方法はあるが複雑、また送受でも周波数関係が異なる。 などあるが遠距離通信向けかと思う。 ●ヘテロダイン式 一つの局発で送受できるので周波数関係が明解。 送信出力を大きくするのは増幅デバイスが無いと困難。 今回はヘテロダイン式とする。出力は小さくて良い、Mixerひとつで出来そうなので。 周波数関係は「アンチパラレルダイオードを使った偶数逓倍のハーモニックスミキサ」とし、 局発が+17dBmから+20dBm必要なのだがそれが実現できそうな周波数は? というと局発は22.3GHzとしその6逓倍+IF(1200MHz帯)とする。 アンチパラレルダイオードを使った偶数逓倍ハーモニックミキサは局発の漏れを抑圧できるので。 少ない逓倍数の方が有利だが2倍とか4倍だと局発でパワーを求めるのが困難な周波数となってしまう。 22.3GHzx6+1280MHz=135.08GHz が目標。 当然逆ヘテロダインとか異なる逓倍数での+−など子供はたくさん生まれるのは承知している。 局発について 昔作ったOCXO(92.9MHz)、24逓倍器、5逓倍器 を使って11.150GHz +10dBmぐらいを作っている 11.150GHzはATTを通して2逓倍器(ebayで売っていた)に加え、22.3GHz +10dBmを得ている。 自作OCXOは再調整したのだが、なんかやたらにおかしな誘導を受けており信号の純度が悪化、悩んだ挙句 5逓倍器までまとめてアルミホイルで包み、さらにアルミシャーシに入れている。 精度はどうでも良いが、安定度は0.1PPM以下にはなっているようだ。 次段22.3GHzアンプは下記へ ちなみに1200MHzのIF回路はこちら。 |
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FHX35LGを3個で+17dBm以上を得ている。 回路図はこちら。 KUHNE DB6NTの基板を使っている。 1990年前後のDUBUSに発表されていたもの。 入力はSMA、出力はWR-34導波管出力 |
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ミキサブロック 図面はこちら。 基板はRogers RT/Duroid 5880 0.125mm テフロン基板 パターンは片面のみ、裏面は溶かす。自分でエッチングした。 SMAはIF(1200MHz) 回路図もどきはこちら。 |
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導波管入力はWR−34で22.3GHzを入れる。 M2ネジはバックショート調整用。 |
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基板にはダイオードはMA4E2039を実装する。 バックショートの穴から照らしてみた。 とりあえず穴の中心にダイオードがくるように。 |
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22.3GHzアンプとミキサブロック これだけです。 これで外部ミキサをつないだり近づけたり探るわけです。 バックショートの調整とダイオードの位置ぐらいしか 動かせるパラメータが無い。 なぜかHSCH9251を何個か飛ばした。いよいよ在庫がなくなり MA4E2039を使っている。 |
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ケースに入れてみた。 アンテナが無いと格好悪いのでシャパレルホーン を付けてみた。 本当はケーキ作りのクリームを絞り出す口金。 真鍮にニッケルメッキの穴径0.4φにフランジを ハンダ付けして1.6φのドリルを通す。 |
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試行錯誤の末得られたのがこの画面。 もう充分でしょう。 教訓として局発の安定度は絶対重要です。 0.1ppmで13.5KHzだからそれ以下を目標としないと 画面のスパンが狭い時弱い信号を見つけられなくなります。 もちろんスペアナの周波数安定度も必要です。 |
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重要な考察 出力は1.6φ円形導波管なので22.3GHzの2倍4倍は弱まっているのだが、 重要なことは8倍波の178.4GHz±1.2GHzが弱いながらも見えた。 しかし10倍の223GHz±は見えない。 このことは249GHzトランスバータを作る上での構成を考える重要なヒントとなった。すなわち 24GHzx10±IF ---- 無理と予想される 31GHzx8±IF ----- これも厳しそう 41GHzx6±IF ----- このくらいなら何とかなりそう とは言ってもこれを実現するにはさらなる困難が。。。。。。。 249GHzトランスバータ編で。 スプリアスについて 出力は1.6φ円形導波管としたことでHPFを構成し、5倍波(112GHz)以下は減衰が期待できる。 7倍波以上は送信出力の6倍波よりロスが多くレベルは低い。 6倍波はアンチパラレルダイオードのハーモニックミキサとすることで局発は送信出力より低い。 6倍波−IFはバックショートの調整や導波管のつなぎ方で下がる。 必要な送信出力の6倍波+IFは50μW以下でこれ以外のスプリアスはそれより低いわけで スプリアス基準(50μW)を満足しているはずである。→参考 受信は スペアナの外部ミキサにおいてスパンをゼロとすることで、スペアナのLOの高次逓倍出力がでてくる。 本機でもセンターを134.6588GHzとすることでLO7.5GHzの18倍波が強力に受信できた。 免許 いつものとおり変更申請書、事項書、工事設計書、送信機系統図をつくり申請した。 結果はこのとうり無事免許された。 |