Mieszacz H-mode na przełącznikach FSA3157
Mieszacz RF jest w ciągu najważniejszych elementów tzw. FRONT-END-u odbiornika komunikacyjnego. Dostęp do nowych technologicznie elementów daje nam możliwości wykonania go z oczekiwaniem wysokich parametrów. Aktualnie standard stanowi mieszacz na "kluczach" w różnych odmianach - pierścieniowy, H-mode, TIM.. itp,.
W opisywanej przeze mnie na forum konstrukcji B-L-U wykonałem wg. mojej wersji mieszacz na kluczach D-MOS SD5400, które są wykorzystywane w transceiverach z górnej półki firmy ICOM. Mieszacz ten spełnił oczekiwania. Firma YAESU wykorzystuje w top transceiverach klucze FST3257 podobnie jak zrobił to Elecraft. W tym przypadku, wykonany w wersji z dzielnikiem 74AC74 niestety mieszacz nie spełnił oczekiwań ze względu na ilość produktów niepożądanych pochodzących od sterownika syntezy i samej syntezy. Z generatora na Si5351 generowana była częstotliwość VFO x 4. Tak wysoka częstotliwość dzielona następnie przez 4 w 74H74 dawała wiele niepożądanych prążków. Koncepcja mieszacza w tej wersji była nie do przyjęcia.
Pozostała jeszcze inna możliwość, która miała dobrą opinię wystawioną przez PA3AKE Martein'a Bakker'a. Chodzi o mieszacz na przełącznikach FSA3157.
Przytoczę poniżej tłumaczenie jego tekstów z publikacji internetowej na temat jego testów różnych mieszaczy:
Cytuję:
Prawie zrezygnowałem z mikserów typu SPDT, ponieważ nie mogły dorównać mikserom SPST FST3125 lub FSAV332 pod względem IMD. Ale kiedy w końcu przetestowałem FSA3157, który wypadł nawet lepiej niż FSAV332 i FST3125, byłem zaskoczony....
Zarówno mikser FSA3157, jak i NC7SZ384 nie odczuły żadnego problemu z IMD, ponieważ mikser składa się z dwóch lub czterech oddzielnych układów, a nie tylko z jednego...
Początkowo wydawało się niemożliwe zbudowanie miksera z przełącznikami Fairchild, który osiągałby lepsze wyniki niż +40dBm IIP na wszystkich pasmach HF. Okazało się jednak, że jest to możliwe, z tym że transformatory odgrywają bardzo dużą rolę w obrazie IP3 razem z przełącznikami. Najlepsze wartości występują na pasmach, na których jest to najbardziej potrzebne, mianowicie 80m i 40m. Wartości te łatwo przekraczają +46dBm, co bardzo utrudnia budowę otaczających podsystemów (BPF i filtr dachowy), aby nie narażały one IP3 miksera.
Moje wyjaśnienie - chodzi o to, że parametry pod względem IIP3 BPF i filtru kwarcowego mogą być nieosiągalne na tym poziomie co sam mieszacz.
Opisuje on, że wykonanie filtrów dachowych z niskiej jakości rezonatorów popsuje cały tor wejściowy odbiornika.
Stosowanie 74AC74 do filtracji ostóg (spurs) - to testowałem z FST3257.
Cytuję dalej:
Jestem przekonany, że redukcja ostróg (spurs) uzyskana za pomocą nieregulowanych mikserów typu dzielenia przez 2 kwadrat 74AC74 jest w dużym stopniu zależna od przypadkowej tolerancji/różnicy składowych. Oznacza to, że dobry poziom redukcji spurs, chociaż możliwy, prawdopodobnie nie jest zbyt powtarzalny w tej konfiguracji.
Moja uwaga - w moich testach wykorzystanie 74AC74 jako układu kształtowania sygnału poprzez dzielenie przez 4 powodowało generowanie spurs zamiast ich oczyszenie.
Cytuje dalej:
FSA3157 w połączeniu z podstawowym kwadratowym 74AC04 i transformatorem ADTT1-1 jest bardzo dobry, jeśli chodzi o redukcję odbić. Bez żadnego filtrowania DDS (poza filtrem antyaliasingowym 200 MHz) średni poziom 130 odbić na 15M wynosił -9,3 dB poniżej MDS. To jest całkiem ciche!
Nie ma już potrzeby, aby port RF „widział” 50-omowe rezystancyjne zakończenie w celu zmniejszenia poziomu odgałęzienia. Nie potrzeba pół- lub pełnych diplekserów przed mikserem. To znacznie upraszcza konstrukcję! I w konsekwencji nie ma dodatkowych (choć niewielkich) strat wprowadzanych przez te dipleksery pogarszające NF front-endu.
Koniec cytowania PA3AKE
W związku z bardzo dobrą opinią o samych FSA3157 wykonałem układ mieszacza rewersyjnego typu H-mode ale bez użycia 74AC74. Jako układ kształtowania sygnału zastosowałem układ FIN1002M High Speed Differential Reciver na bazie koncepcji mieszacza VK3AQZ.
Wykorzystując własne wcześniejsze doświadczenia z wielu wykonanych i testowanych mieszaczy na kluczach zastosowałem transformatory minicircuits o przełożeniu 1-4 zamiast 1-1 czy 1-2 jak proponował stosować VK3AQZ.
Zdjęcie wykonanego testowo mieszacza
Jak pisze Martein trudno jest zepsuć ten mieszacz, jeśli pcb jest wykonane prawidłowo z symetrycznymi krótkimi połączeniami RF parametry będą powtarzalne w stosunku do jego pomiarów.
Poniżej tabela z pomiarami jego mieszacza na FSA3157.
Można zatem przyjąć, że podobne parametry ma wykonany testowo mieszacz.
Jakie efekty?.. mieszacz testuję z modułami B-L-U z p.cz. 9MHz (filtr PP9A2).
Odbiór jest bardzo dobry, "czuć" niskie tłumienie mieszacza poprzez czułość odbiornika na wyższych pasmach bez pre-amp.
Dokonałem pomiarów tłumienia mieszacza wraz z diplexerem, jest na poziomie 5,5dB. Jest bardzo dobry wynik, powtarzalny na wszystkich pasmach od 80m-10m.
Teraz najważniejsze - produkty niepożądane od sterownika syntezy i samego generatora Si5351. To są dwa różnego rodzaju zakłócenia. Można je usłyszeć czy zmierzyć bez sygnału z anteny... to co opisuje Martein czy mieszacz jest "cichy" czy "głośny". Mieszacz na FSA3157 jest cichy, a nawet cichszy niż wersja na SD5400.
Nie wiem na ile ma na to wpływ sam mieszacz na FSA3157 a na ile układ FIN1002M kształtujący sygnał VFO.
Efekt jest taki, że nie ma praktycznie żadnych produktów niepożądanych na wszystkich pasmach osłuchując odbiornik bez anteny. Co ważne, ten układ mieszacza nie ma żadnej regulacji dla minimalizacji spurs.
Jednym z punktów testowych jest częstotliwość w okolicy 28,505 Mhz, na której we wszystkich wersjach mieszaczy słyszalny jest słabszy czy silniejszy prążek... w przypadku FSA3157 jest on niewiele powyżej podłogi szumowej odbiornika. Mieszacz wypada zatem najlepiej z wszystkich wcześniej wykorzystywanych.
Testowałem na analizatorze sygnał z poziomem S9+60dB weryfikując czy mieszacz przy tym poziomie powoduje już kompresję sygnału wyjściowego, ale jeszcze punkt kompresji nie jest osiągalny..
Zdjęcie obrazu sygnału p.cz. 9 Mhz przy zadaniu sygnału na wejście mieszacza S9+60dB 3.580 Mhz.
Wnioski.
Po praktycznym wykonaniu i przetestowaniu kilku wersji mieszaczy na kluczach, można dojść do prostej wersji i co ważne taniej o wysokich parametrach.
Biorąc pod uwagę produkty niepożądane generowane od strony syntezy i sterowania niska częstotliwość p.cz. i brak konieczności generowania wysokiej częstotliwości przez generator daje nam nieistotny poziom spurs na poziomie podłogi szumowej odbiornika, która wypada o wiele niżej niż poziom sygnałów z anteny, który je maskuje.
Nie ma potrzeby komplikowania układu odbiornika poprzez stosowanie wysokich częstotliwości p.cz. Jest to zgodne z obecną tendencją firm stosowaną w transciverach z górnej półki, w tym hybryd YAESU czy ICOM. Stosują pierwszą p.cz. w okolicy 9MHz wraz z filtrami SSB/CW, a nie tak jak było w latach 90-tych 40-70 MHz z szerokimi filtrami dachowymi. Obowiązuje zatem żelazna zasada - filtrować jak najlepiej w każdym stopniu: BPF, wąskie filtry kwarcowe, diplexer, p.cz. z obwodami rezonansowymi.
Poniżej schemat wersji testowej mieszacza na FSA3157.
Jeśli byłby ktoś zainteresowany pcb do tej wersji mieszacza to będę zamawiał drugą wersję płytek dostosowaną do układu połączeń B-L-U. Kontakt na prv.
