+- Forum HomeMade (https://sp-hm.pl)
+-- Dział: Forum Praktyczno-Techniczne HomeMade (https://sp-hm.pl/forumdisplay.php?fid=3)
+--- Dział: Projekty Grupy HomeMade (https://sp-hm.pl/forumdisplay.php?fid=37)
+--- Wątek: Mieszacz H-mode FSA3157 (/showthread.php?tid=3632)
Strony:
1
2
Mieszacz H-mode FSA3157 - SP9LVZ - 25-04-2025
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 osłu***
RE: Mieszacz H-mode FSA3157 - SP9FKP - 25-04-2025
Nie sądzę by zastosowanie dodatkowego komparatora przy SI5351 miało znaczący wpływ na liczbę i poziom pasożytów. Dużo ważniejsze jest prawidłowe poprowadzenie mas, odsprzężenie zasilania czy doprowadzenie sygnału VFO choć wprowadzenie dodatkowego transformatora mogło poprawić separację VFO i mieszacza.
Czy aby na pewno na nóżce 5 FIN1002 jest 4Vpp?
RE: Mieszacz H-mode FSA3157 - SP9LVZ - 26-04-2025
Sprawę poprawy sytuacji z produktami niepożądanymi można przypisać wielu czynnikom dlatego też napisałem to z pewną wątpliwością na ile miał na to wpływ FIN1002M... jednak efekt całości jest bardzo dobry..
Kluczową rolę odgrywa oczywiście montaż, połaczenia masy, prowadzenie przewodów sygnałowych i ekranowanie.
Co do napiecia p-p na wyjsciu FIN1002M.. to przy ustawieniu na oscyloskope pełnego pasma pokazuje 4V p-p przy ograniczeniu pasma do 20MHz pokazuje 3V3 co by pasowało z napięciem jego zasilania.. być może wynika to z jakiegoś błędu interpretacji przebiegu przez oscykoslop... więc przyjmimy, że powinno być to 3V3.
Jeśli chodzi o porównania pracy mieszaczy, to testuję je w tej samej konfiguracji układu odbiornika - synteza na sterowniku ESP32 Si5351 wraz z torem p.cz. na mosfetach z PP9A2 i demodulator na ADE-1. Mam jeden zestaw B-L U do testów. W zwiazku z tym można zaobserwować jaki wpływ ma rodzaj zastosowanego mieszacza na produkty niepożądane słyszane w odbiorniku oraz inne parametry. Konfiguracja mieszacza odgrywa pod tym względem kluczową rolę.
Wg tych porównań najlepiej wypadają mieszacze na kluczach, ale jak widać wśród nich też są lepsze i gorsze rozwiązania, natomiast mieszacze na komórce Gilberta czy dodowe to jest niższa pólka.
W związku z tym rozważając projekt dobrego odbiornika zasadniczą sprawą jest topologia układu - jego rozwiązanie poszczególnych układów.
Na dziś bezkonkurencyjnie wypadła wersja trx na 80 i 40m z mieszaczem na SD5400 i p.cz. 500kHz z filtrami elektromechajicznymi i demodulatorem na diodach germanowych. Wg. oceny "cichy mieszacz" ta wersja jest najbardziej cicha. Jakość odbioru przewyższa wersję z PP9A2.
RE: Mieszacz H-mode FSA3157 - SP9FKP - 26-04-2025
Ok, być może zmierzył zafalowanie na czole impulsu, to dla jasności dla powtarzających układ. Plus dla Ciebie, że drążysz temat w poszukiwaniu optymalnego rozwiązania.
Niewątiwie pogodzenie wszystkich aspektów dobrego mieszacza (szerokie pasmo, wysoka dynamika, niskie szumy i pasożyty) nie jest możliwe i stąd prosta droga do kompromisu.
Cenny jest rzetelny (osobisty) wybór który z ww przytocznych parametrów dla nas jest najważniejszy. Reszta jest oczywista.
Trzymam kciuki.
RE: Mieszacz H-mode FSA3157 - SQ4AVS - 26-04-2025
Ten mieszacz należy do grupy mieszaczy typu TIM -termination insensitive mixer czyli mieszaczy mało wrażliwych na dopasowanie.
RE: Mieszacz H-mode FSA3157 - SP9FKP - 26-04-2025
A z czego to wynika? Nie widzę żadnych terminatorów które miałyby pochłonąć odbicia.
RE: Mieszacz H-mode FSA3157 - SP9LVZ - 26-04-2025
Kwestia wyjaśnienia które mieszacze można zaliczyć do TIM - może ktoś to opisze? Rafał?... ja nie czuję się kompetentny w tym zakresie.
Jeśli chodzi o ten prezentowany mieszacz na FSA3157, to ma on na wyjściu diplexer, wartości indukcyjności i pojemności wg. schematu. Czyli od strony p.cz. ma zamknięcie dla pochłaniania odbić. Na dodatek jest on podłączony do płytki p.cz. B-L-U, która ma na wejściu obwód rezonansowy i mosfet, a nie jest włączony wprost na filtr kwarcowy. To jest też element minimalizacji odbić sygnałów. W przypadku podłączania mieszacza wprost na filtr kwarcowy (uwzględniając oczywiście jakiś element dopasowania) mamy największy problem w tym zakresie bo filtr odbija wszystko poza jego zakresem przenoszenia.
Natomiast w tej wersji na FSA3157 nie zrobiłem terminatora - tłumika od strony BPF, tak jak zrobiłem to w wersji mieszacza pierścieniowego na SD5400. Tam w kierunku BPF jest 3 dB tłumik dla pochłaniania odbić pozapasmowych na kierunku BPF. Niestety dodaje to dodatkowe tłumienie 3dB po stronie odbiorczej i nadawczej, którego nie ma w mieszaczu FSA3157 (większa czułość rx, większy sygnał tx). Jak stwierdził Martein nie ma potrzeby by port RF w mieszaczu typu H-mode na FSA3157 widział 50 omowe zakończenie.
Kwesta pomiarów parametrów to oddzielny szeroki temat. Jeśli chciałby ktoś pomierzyć dokładnie ten mieszacz to mam jeszcze PCB do niego.
RE: Mieszacz H-mode FSA3157 - SQ4AVS - 27-04-2025
Cała matma związana z tego typu mieszaczami jest mocno złożona natomiast sam proces syntezy takiego mieszacza jest stosunkowo prosty. To są dwa mieszacze sterowane przez spliter z sumowaniem na wspólnym obciążeniu. Szczegółowo synteza takiego mieszacza jest opisana w załączniku. Do tej kategorii mieszaczy należą również mieszacze dwupierścieniowe stosowane powszechnie w literaturze ze wschodnią granicą. Zawsze chciałem taki mieszacz wykonać z dopasowaniem na kp903 który czeka już kilka lat na realizację
RE: Mieszacz H-mode FSA3157 - SP9LVZ - 29-04-2025
Dla potwierdzenie testów PA3AKE zmontowałem drugi mieszacz na transformatorkach ADTT1-1 (przełożenie 1-1) oraz dałem dwa rdzenie żółte T37-6 do diplexera.
Po poprawnym zmontowaniu mieszacz działa od pierwszego włączenia, co najważniejsze po zestrojeniu obwodów diplexrea nie ma więcej już żadnej regulacji.
W efekcie tłumienie diplexera na 9 MHz jest nieco niższe niż na rdzeniu czerwonym.. jest na poziomie 0,1 dB.
Co do całości mieszacza. Ma tłumienie wtrącenia większe niż na transformatorkach ADT4-5WT o ok 0,6dB. Tłumienie wychodzi ok 6,1dB. Na wynik wpłynęła też mniejsza strata diplexera na dwóch żółtych rdzeniach która wypadkowo pomniejszyła stratę.
Osłuchowo wersja na ADTT1-1 jest jeszcze czystsza niż na ADT4-5WT, jeśli coś może być lepsze od czegoś dobrego. Zgadza się to z opisem PA3AKE. Na każdym z pasm osłu***
RE: Mieszacz H-mode FSA3157 - SP9FKP - 29-04-2025
(29-04-2025, 7:18)SP9LVZ napisał(a): Generalnie chodzi o to, by w jak najmniejszych ilościach przypadków używać przedwzmacniacza antenowego, który degraduje osiągnięty bardzo wysoki IP3 mieszacza.
Wzmacniacz może pomóc w stabilizacji impedancji widzianej od strony wejścia przez mieszacz i wpłynąć na liczbę szumową całego toru odbiornika. Może też pomóc w prawidłowym obciążeniu obwodów wejściowych co przełoży sie na tłumienie sygnałów lustrzanych. W FTDX-10 są 3 (!) wzmacniacze w.cz. z tego jeden pracuje cały czas. Podobnie zrobił N6NWP Jacob Makhinson w swoim wejściu lata temu.
Rzecz w tym by rozważnie wybrać topologię i wzmocnienie.