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***
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***
