+- HomeMade (http://sp-hm.pl)
+-- Dział: Forum Praktyczno-Techniczne HomeMade (/forum-1.html)
+--- Dział: Kuźnia pomysłów (/forum-21.html)
+--- Wątek: Mieszacz Oxner'a (/thread-4464.html)
RE: Mieszacz Oxner'a - SP9LVZ - 16-12-2023 15:54
Ostetczną wersje mieszacza na SD5400 chcę zrobić po okresie świątecznym. PCB było by na układach smd. Teraz mam zrobione na DIL SD5000. Tylko taka była by różnica bo całość jest już przetestowana. Nie wiem czy poszło by to do płytkarni bo prostsze płytki myślę robić jak teraz jako prasowanki..
Co do napiecia z heterodyny to podłaczam na wejście mieszacza a dokładnie HC04 sygnał z generatora o poz. ok 2V p-p. Mierzę oscyloskopem poziomy p-p. Zmiejszam tłumikiem poziom i weryfikuję do jakiego poziomu HC04 jeszcze pracuje i co dzieje się z sygnałem na wyjsciu HC86 czyli tym co idzie na bramki tranzystorów w SD5000.
Mogę zrobić fotki tych sygnałów jak to wszystko wygłada. Teraz jeszcze walczyłem z diplexerem 9MHz na wyjściu mieszacza... mogę pokazać też jak go robię i jak weryfikuję jego funkcjonowanie. Jest mało opisów dostępnych w tym temacie.
RE: Mieszacz Oxner'a - SP1UJB - 16-12-2023 18:26
Właśnie o to mi chodziło jak, czym i co mierzysz. Będę mógł teraz podobnie szacować pomiary. Z chęcią przeczytałbym o strojeniu dipleksera.
RE: Mieszacz Oxner'a - SP9LVZ - 16-12-2023 22:51
Jak stroję diplekser po mieszaczu...
Na schemacie w #37 jest schemat dipleksera. Ma on te same wartości indukcyjności 0,88uH. W różnych opracowaniach są różne wartości indukcyjności dla p.cz. 9 Mhz. Są nawet na to wzory jak je wyliczyć. Jednym z takich opracowań jest artykuł w CQ DL7/2000 Wernera DC4KU, który podaje wartości 2,57uH obwód szeregowy i 0,308uH obwód równoległy. Jeśli będziemy wykonywać indukcyjności na rdzeniach Amidon, to oczywiste jest że takiej dokładności indukcyjności nie otrzymamy, więc ostatecznie potrzebne jest dobranie pojemności do rezonansu na 9Mhz. Ja w tym mieszaczu (z SD5000) użyłem na diplekser rdzeni T37, mogą być -2 lub - 6. Wykonywałem dipleksery z różnymi indukcyjnościami i wyniki pomiarów były na tyle podobne, że nie jestem w stanie stwierdzić na ile te indukcyjności mają wpływ na wynik ogólny pracy dipleksera. Tu trzeba sobie trzeba od razu powiedzieć, że taki diplekser nie będzie "wygaszał" niepożądanych częstotliwości wokół częstotliwości p.cz. czyli u nas 9 MHz, lecz w szerokim spektrum harmonicznych - powiedzmy od 20 Mhz wzwyż. Ma to za zadanie zmniejszyć ilość produktów niepożądanych w paśmie przenoszenia p.cz. w wyniku mieszania się ze sobą szerokiego spektrum widma częstotliwości jaki powstają w mieszaczu - wychodzą z mieszacza i jako nie pochłonięte (odbite do kolejnego stopnia) wracają do mieszacza.
A teraz konkretnie. Ostatni diplekser zrobiłem na tych samych indukcyjnościach ok 0,9 uH. Do rezonansu wychodzi kondensator ok 340pF. Na początek nie mam wlutowanych żadnych elementów dipleksera (większość układów tak uruchamiam że nie mam ich zmontowanych w całości od razu). Wpierw wlutowałem indukcyjność i kondensator z rezonansem równoległym czyli tą do masy. Mierzę rezonans równoległy NanoVNA jako tłumienie pomiędzy CH0 i CH1. Widać bardzo dokładnie rezonans jako pik tłumienia. Dobieram pojemność (dodając drugi kondensator równolegle o mniejszej pojemności). Jest to dokładność ok +/- 5pF. Wstępnie można to robić bez wlutowania do płytki. Następnie ustalam podobnie wstępnie pojemność z drugą cewką - która będzie pracować w rezonansie szeregowym. Tak piszę, gdyż te indukcyjności nie muszą być identyczne, a nawet w niektórych opisach nie są. Następnie lutuję rezystory 51R (na schemacie są 49,9R).
Teraz pomiary końcowe. Wpierw tłumienie dipleksera na 9Mhz tak jak pracuje w obwodzie mieszacza. NanoVNA - jako pomiar tłumienia CH0-CH1. Osiągam na poziomie poniżej 1 dB dobierając ostateczną wartość kondensatora obwodu szeregowego. Tym sposobem diplekser "prawie" nie wnosi nam tłumienia na częstotliwości p.cz.
Teraz pytanie co robi diplesker z częstotliwościami poza 9 MHz. Powinien je "pochłaniać" czyli stanowić sobą rezystancję 50R. Tak oczywiście nie jest ze względu na stromość zboczy obwodu z rezonansem równoległym - wniosek że ten obwód powinien mieć jak największą dobroć. Robię dwa kolejne pomiary NanoVNA. Pierwszy metoda odbiciowa CH0 wejście dipleksera i 50R zamykam wyjście. Analizator pokazuje nam jak zachowuje się diplekser poza 9Mhz. Jednak w rzeczywistości tak diplesker nie pracuje bo nie jest obciążony czystą rezystancją. W naszym przypadku (p.cz. na mosfetach) będzie obciążony obwodem rezonansowym. Można by mu podłączyć taką cewkę (obwód rezonansowy kubek 215 odpowiednio obciążony) i zrobić konkretny pomiar.
Drugi pomiar robię bez zamknięcia wyjścia. Tu wykres jest zupełnie inny bo nie mamy obciążenia na żadną częstotliwość i widzimy całą prawdę o diplekserze.
Wykres analizy metodą "odbiciową" ma kształt "skrzydeł ptaka". Diplekser jest bardziej skuteczny im "skrzydła" są mniej odchylone do góry. Linia wykresu powinna leżeć poziomo na 50 ohm. Jednak lepsze chyba to co nam wychodzi, niż mikser na kluczach bez dipleksera.
Tu uwaga, diplekser nie załatwia całego problemu, bo z miksera produkty mieszania wychodzą też w stronę drugą czyli w kierunku BPF. O tym rzadko ktoś myśli. Trzeba by od strony BPF też coś zrobić, ale jest to technicznie trudne bo z tej strony częstotliwość przepuszczana to aktualnie czynne pasmo (80m, 40m, 20m,..itd) - szerokość danego pasma. Pytanie jak to zrobić...??? Ja chcę od tej strony zastosować tłumik na stałe włączony 3-6 dB przed samym mikserem. Będzie on miał za zadanie to samo co selektywny diplekser. Będzie strata, ale ją można zniwelować przedwzmacniaczem na stałe włączonym o wzmocnieniu nie więcej niż 10 dB pomiędzy BPF a tłumkiem. Pre-amp na stale włączone są montowane też w trx fabrycznych, choć może nie wszyscy o tym wiedzą (niezależnie od dodatkowych wł/wył ręcznie). Tu trzeba stwierdzić, że mieszacze na kluczach pomimo swoich zalet są chyba najgorszymi mieszaczami pod względem widma śmieci jakie produkują.
To jest moja metoda. Widziałem wykresy dipleksera z analizatora które pokazywali różni koledzy, ale ograniczali się oni tylko do wąskiego pasma wokół częstotliwości pośredniej.... diplekser wokół częstotliwości p.cz. nic nie robi, robi szeroko poza tą częstotliwością, wiec chodzi o wykresy od kilku do kilkudziesięciu Mhz.
Szukanie dość precyzyjne rezonansu obwodu przez dobór kondensatora (rezonans obwodu równolegego przy pomiarze NanoVNA jako tłumienie obwodu)
[attachment=18531]
Pomiar tłumienia dipleksera na 9 MHz - minimalizacja przez dobór kondensatora obwodu szeregowego.
[attachment=18532]
Charakterystyczny wykres ze "skrzydłami ptaka" - metoda odbiciowa
[attachment=18533]
Pomiar tłumienia dipleksera w szerokim paśmie - mało znaczący pomiar
[attachment=18534]
Przykładowy pomiar "ze skrzydłami ptaka" DC4KU z CQDL
[attachment=18535]
Analiza produktów niepożądanych w szerokim widmie, mieszacz z diplekserem wg DC4KU z CQDL
[attachment=18536]
RE: Mieszacz Oxner'a - SP1UJB - 16-12-2023 23:53
Dzięki Piotr. Dużo mądrych i cennych informacji ! Teraz będzie na pewno łatwiej zrobić poprawnie działający diplekser.
RE: Mieszacz Oxner'a - SP9FKP - 17-12-2023 8:27
Bardzo dziękujemy Piotrze za tak obszerny i treściwy wpis. Napracowałeś się solidnie a my konsumujemy ze smakiem. Nasuwa się kilka uwag.
1. Rola dipleksera w pochłanianiu zbędnych produktów mieszania daleko oddalonych od częstotliwości pośredniej jest szczególnie istotna w przypadku mieszacza kołowego DBM, który jest bardzo wrażliwy na niedopasowanie wrót. Inne topologie są mniej wrażliwe, są też mieszacze zupełnie nie wrażliwe na dopasowanie i w tym przypadku diplekser też jest potrzebny bo wstępnie filtruje i chroni wejście następnego członu toru odbiornika przed silnymi produktami procesu mieszania. Jednak sam w sobie nie stabilizuje impedancji "widzianej" przez mieszacz od jego strony co oznacza, że to my musimy ją zapewnić w znacznie węższym zakresie co nie jest już trudne. Najprostszym rozwiązaniem problemu rzeczywiście jest tłumik o niewielkim tłumieniu który co prawda wprowadza stratę ale za to te odbite tłumi dwa razy efektywniej co w wielu wypadkach wystarcza.
2. Teoretycznie od strony wejścia również można by się posłużyć tą samą metodą bo pasma są stosunkowo wąskie ale stopień komplikacji układu byłby niewspółmierny do spodziewanego zysku.
3. Wartości elementów w diplekserze zależą od częstotliwości i założonej dobroci obciążonego dipleksera czyli szerokości pasma i są liczone dla określonej impedancji znamionowej. Nie można zatem przyjmować ich dowolnie i "dostrajać" do rezonansu. Dla optymalnego efektu trzeba zachować precyzję.
4. Raz jeszcze widać jak potrzebnym w naszej pracowni jest NanoVNA. Zaryzykuję twierdzenie, że nie ma (no może z wyjątkiem miernika uniwersalnego) bardziej przydatnego narzędzia i przy budowie czegoś bardziej zaawansowanego niż stabilizator napięcia - niezbędny.
RE: Mieszacz Oxner'a - SO8FM - 17-12-2023 11:58
(16-12-2023 14:33)SP9LVZ napisał(a): W twojej wypowiedzi chyba mylisz dwie rzeczy.
Oczywiście masz rację. Pomroczność jasna mnie ogarnęła, że to są klucze FST.
Teraz wszystko jasne. Dzięki.
Pozdrawiam,
Paweł
RE: Mieszacz Oxner'a - SP9LVZ - 17-12-2023 15:33
W temacie poruszanym przez Piotra @SP9FKP
Powiedzmy, że idziemy drogą "Radiotechnika praktyczna" - to co mogę w prosty sposób rozważyć, opisać, zmierzyć, a nie czysto teoretyczną - to co mogę wyliczyć, zasymulować.
Post mixer diplexer potrzebujemy po to by wchłonął nam produkty niepożądane, które bez niego były by odbite od następnego stopnia powrotnie do mieszacza. Ma on zatem zrobić w miarę szerokopasmowe obciążenie mieszacza w naszym rozważanym przypadku 50R. Nie jest on elementem żadnej transformacji pomiędzy mixerem a kolejnym stopniem - co jest ważne w naszym rozważaniu. Zatem interesują nas dwa stany:
- jak zachowuje się diplexer na częstotliwości p.cz.? - ma być przeźroczysty,
- jak zachowuje się poza częstotliwością p.cz.? - ma stanowić obciążenie 50R dla obu stron.
W teorii powinno to być "prostokątne", w praktyce wygląda to tak jak charakterystyka "rezonansowa" obwodów czyli jak przekrój dzwona.
Im dobroć obwodów jest lepsza tym diplexer będzie lepszy.
Obwód równoległy. W moim przypadku nie tylko częstotliwość rezonansowa, ale i wartość tłumienia obwodu rezonansowego jest ważna (pomiar VNA). Dla indukcyjności 0,8uH cewka na Amidonie Ft37-6 wartość tłumienia na częstotliwości rezonansowej osiągnąłem 38dB. To jest dla mnie informacja o dobroci obwodu. W przypadku wykonania cewki 0,3uH (opis DC4KU) miałem tylko 12dB tłumienia co uznałem za zbyt małe - będzie wpływać na wzrost tłumienie diplexera na częstotliwości p.cz.
Wg. mnie najważniejszą sprawą jest takie wykonanie obwodów rezonansowych w diplexerze by miały jak największą dobroć. Jeśli dla "wyliczonych teoretycznie" wartości LC nie jesteśmy w praktyce wykonać obwodów o dużej dobroci to zrobimy gorszy diplexer niż jeśli nieco odpuścimy. Dlatego dla mnie ważniejszy jest pomiar rzeczywisty, niż symulacja.
Powiązanie indukcyjności i pojemności z częstotliwością widzę takie, że w przypadku obwodu szeregowego ze zmianą częstotliwosci reaktancja wypadkowa powinna szybko rosnąć, a w obwodzie równoległym szybko maleć.
W związku z tym obwód szeregowy powinen mieć dużą indukcyjność a małą pojemność, równoległy odwrotnie. Nie jest to proste stwierdzenie, ale osoby które przeanalizują diplexer będą wiedziały o co chodzi.
Druga sprawa - po co nam diplexer przy kluczach?... mieszacz na kluczach jest o wiele mniej wrażliwy na niedopasowania pod względem rezystancji zamknięcia wrót niż mieszacz diodowy. Ale o co tu chodzi? Chodzi o IP3. Mieszacz diodowy traci mocno na IP3 jeśli nie ma 50R na wrotach. W przypadku mieszaczy na kluczach nie w tym problem, gdyż nie tracą one znacząco IP3 przy niedopasowaniach. Nam chodzi o minimalizację produktów niepożądanych w tym spursów (prążków, ostróg,... nieciągłych zakłóceń - jak to tłumaczymy) generowanych przez syntezy. Czyli właśnie o to pochłanianie produktów niepożądanych.
Jest to problem gdy chcemy upraszczać trx i stosować niskobudżetowe syntezy (AD9850, Si5351) bez komplikacji układu - kolejnymi filtrami po syntezie. Według rozważań i testów Colina Horrabina G3SBI, PA3AKE i innych, dodanie dpilexera za mieszaczem i przed mieszaczem na kluczach obniża poziom niepożądanych zakłóceń w tym spurs. Według moich wstępnych testów mieszacz na SD5400 (SD5000) ma mniejszy poziom produktów niepożądanych niż na FST3125. Nie mam jeszcze praktycznych porównań "bez i z diplexerem". Wszystko jest w trakcie realizacji - myślę że niebawem do tego dojdziemy.
Dodam że PA3AKE testował inne klucze niż FST3125, szczególnie korzystnie wypadły FSA3157 (niestety jest to pojedynczy klucz w strukturze), FSAV332.
Przy podejsciu teoretycznym - symulacjach nie widzę problemu spursu. Przy podejsciu praktycznym widzę go i słyszę - to jest to z czym teraz walczymy.
Diplekser na częstotliwości p.cz. powinien zachować się jak "zworka"
[attachment=18537]
[attachment=18540]
Diplekser na częstotliwości innej niż p.cz. powinien zamykać dwie strony 50R do masy.
[attachment=18538]
Diplexer na częstotliwości p.cz. dołącza równolegle do obwodu rezonansu szeregowego (nie ma go na schemacie) rezystory, wtedy jest obwód równoległy w rezonansie (robi odcięcie rezystorów od masy).
[attachment=18539]
Diplexer na częstotliwości innej niż p.cz. powinien zwierać do masy rezystory niską reaktancją indukcyjności (dla f<p.cz.) i pojemności (dla f>p.cz.), wtedy obwód szeregowy robi przerwę poprzez reaktancję cewki lub kondensatora).
[attachment=18541]
Oczywiście ten opis jest nie doskonały, bo obwody rezonansowe nie zachowują się "prostokątnie", a ich działanie zależy od ich dobroci.
Dlatego dla mnie ważne są pomiary dokładnego ustawienia ich rezonansów i zachowanie-wykonanie maksymalnie jak jest to tylko możliwe dobroci obwodów.
RE: Mieszacz Oxner'a - SP6LUN - 17-12-2023 16:03
Wydaje mi się, że jednak warto "rozdzielić" parametry szeregowego i równoległego obwodu rezonansowego w diplekserze, nawet kosztem pogorszenia dobroci. Oba te obwody i tak "widzą" impedancję źródła, obciążenia oraz dwóch rezystorów dipleksera jako równolegle dołączoną rezystancję 50 omów. Warto "obniżyć skrzydełka" kosztem akceptowalnego zwiększenia tłumienia dipleksera.
RE: Mieszacz Oxner'a - SP9LVZ - 17-12-2023 19:40
Możemy zatem zacząć małe zajecia warsztatowe. Na początek, jak wykonać obwód równoległy bo on decyduje głównie o "skrzydełkach". DC4KU wg przytoczonych wzorów podaje indukcyjność 0,308 uH i pojemność 1nF dla 9MHz. Kondensator możemy wyselekcjonować o jak największej dobroci, a jak wykonać cewkę o takiej indukcyjności i wysokiej dobroci?.
Zajęcia labolatoryjne proste - VNA i obwód rezonansowy pomiedzy CH0 i CH1. Analizujemy tłumienie. Założeniem było by maksymalne tłumienie na 9,000 MHz i minimalne po bokach - załóżmy 1-30MHz.. Przydał by się też jakiś punkt odniesienia - inna indukcyjność i pojemność np cewka na FT37-6... powiedzmy 0,8uH i ok 390pF
RE: Mieszacz Oxner'a - SP6LUN - 17-12-2023 20:47
Według Amidona powinno wyjść tak:
(Q dla 9MHz)
T37-6 40zw 0,35mm -> 4,80uH Q=175,
T37-6 28zw 0,40mm -> 2,35uH Q=200, Q>180 6-15MHz,
T37-6 21zw 0,50mm -> 1,32uH Q=200, Q>180 7-16MHz,
T37-6 17zw 0,65mm -> 0,87uH Q=180,
T37-6 12zw 0,80mm -> 0,43uH Q=140,
T50-6 34zw 0,50mm -> 4,62uH Q=220,
T68-6 20zw 1,00mm -> 1,88uH Q=315,