Baugruppen
für 10GHz Packet Radio /ATV Stationen
Volker Winterscheid,
Obertorstraße 7 69469 Weinheim Tel: 0172 6236 585
Fax: 06201 13564
DL3NQ
Dieter Vollhardt, Hubbergweg
5 69469 Weinheim
Achim Vollhardt, gleiche
Adresse
Dieses Skript beschreibt als Übersicht die Baugruppen die
man für Packet-
Radio Betrieb auf 10 GHz benötigt. Ein großer Teil dieser
Baugruppen, also
die HF sowie die Antennen und Filter können auch für ATV
verwendet werden.
Der verwendete Spiegel-Subreflektor („Resonanzdose“) wurde
von Dieter, DL3NQ
entwickelt, der auf 10GHz hauptsächlich Rainscatter Betrieb
macht.
In der praktischen Anwendung laufen diese Baugruppen seit
November 2000
zwischen DB0AAI und DB0WPD über 44km. (38k4) Seit Juli 2001
ist ebenfalls noch
DB0ALU über den gleichen 10 GHz Kanal an DB0AAI angebunden.
Noch im Jahr 2001 sollen die RMNC mit TNC4 (614k) und (X)net
erweitert werden.
Dann sollen noch weitere (ca.10) Link „User“ folgen.
Das folgende Übersichtsbild zeigt den geplanten Ausbau,
wobei hier noch
DAMA SLAVES fehlen und alle „Sternchen“-DIGIs zum
Redaktionsschluss des
Tagungsskriptes auf 10GHz in Betrieb waren. Hier sind auch
alle möglichen
Antennenkombinationen dargestellt.
DB0AAI ist dabei ein „Gießkannen“ DIGI (DAMA MASTER), der
seine HF mit einer
OMNI H, also einer rundstrahlenden horizontal polarisierten
Antenne abstrahlt
(geschlitzter Hohlleiter).Die DAMA SLAVES haben alle Sichtverbindung zu AAI
und benötigen mindestens einen 60cm Spiegel (32dBi)
In dieser Kombination benötigt man wegen des geringeren
Antennegewinns der
OMNI H Antenne (23dBi) eine PA mit 200mW Sendeleistung mit
der bei den
SLAVES auch gleichzeitig die PTT realisiert wird.
Zwischen DB0CPU (Mannheim) und DB0WPD ist dann noch eine
Punkt zu Punkt
Link mit 2 Spiegeln und getrennten Polarisationsebenen
geplant.
Hier wird FULL DUPLEX gefahren. Es wird keine PTT benötigt
und wegen des
um 10 dB höheren Antennengewinns reichen 10mW „barfuss“
Leistung des
LINKLITE Senders /1/
aus.
Außeneinheit bei DB0AAI
(zum Wetterschutz in PVC
Rohr verpackt)
200mW auf Schlitzantenne
Links und Rechts davon
23cm„Kuchenbleche“
Die Außeneinheit bei
DB0WPD
200mW auf 60cm Spiegel
Die Außeneinheit bei
DB0ALU
Ebenfalls 200mW auf
60cm Spiegel.
Blockschaltbild eines Spiegelsystems, Shackeinheit/Linklite zusätzlich vergrößert.
SENDER
Das Herzstück ist der im letzten Jahr hier vorgestellte 10
GHz PLL Sender
LINKLITE /1/.
Es handelt sich um einen eigenständig laufenden PLL Sender mit ca. 10mW
Sendeleistung. Er ist direkt an der Antenne montiert .
Aus dem Shack erhält er nur 12V sowie das invertierte
Modulationssignal.
Die Frequenzeinstellung erfolgt über 5 Steckbrücken (32
Kanäle).
Der Sender verfügt über eine „HF-Watchdog“, deren Funktion
man über
den Versorgungsstrom ins Shack gemeldet bekommt.
Zusätzlich verfügt er über ein Steckbrücke, mit der ein
Wobbelmodus eingestellt
werden kann. (Filterabgleich)
Je nach Einsatzart, bei der Gießkanne als „MUSS“, bei der
Punkt zu Punkt Link als
„KANN“ wird dem
Sender eine modifizierte 200mW PA (PTT)
nachgeschaltet
(DB6NT/EISCH)
Die HF Auskopplung von der LINKLITE Platine kann über SMA
oder direkt über
einen Koppelstift in einen R100 Rechteck-Hohlleiter
erfolgen.
LINKLITE mit PIC
PIC Controller Platine
(DH2VA) und
R100 Hohlleiter
Hochpass.
BASISBANDAUFBEREITUNG
PLL stabilisierte FM Sender haben alle eine Schwachstelle:
Die DC Anteile des Modulationssignals werden als „Störung“
von der
PLL ausgeregelt. Um dieses zu verhindern wird das
Datensignal auf einen
3 MHz Träger aufmoduliert, der dann den eigentlichen Sender
moduliert.
Auf der Empfängerseite wird dann aus diesem 3MHz Signal der
Gegenstation
das Datensignal wieder zurückgewonnen. Bei höheren
Datenraten (>1Mbaud)
kann man sicherlich auf diesen Umweg verzichten. (oder
Manchesterkodierung)
Einzelheiten zum Modulator / Demodulator findet man unter /1/ und /2/.
EMPFÄGER
Ein kurzer Absatz !: Es wird ein ATV LNC mit SAT-Receiver verwendet.
Das Basisbandsignal wird an der SCART Buchse abgenommen.
Vorteil: Man kann sein eigenes TX Signal problemlos checken weil man
den Receiver einfach auf die TX Frequenz programmieren kann.
Man kann den Receiver einfach mittels ASTRA Signal prüfen.
Die komplette „Shack“ Einheit (DB0AAI) sieht so aus:
Unter
der großen
Platte: Receiver
Links Oben Trafo
mit Netzteilplatine
Rechts unten:
3MHz Modulator.
Links daneben
3MHz
Demodulator
Oben rechts:
„Triplexer“ mit dem
alle 3 Signale zur
Außeneinheit auf
1 Kabel gekoppelt
werden.
ANTENNEN
Spiegel:
Wir benutzen 60cm Spiegel die es „von der Palette“ bei
UKW-Berichte für
DM 20.- gibt. Für
größere Spiegel muss nur das Feed-Rohr verlängert werden.
Wie man auf den Bildern erkennt, wird der Spiegel von der
Rückseite gespeist.
Für RX und TX wird ein gemeinsamer Spiegel benutzt.
Der benötigte Subreflektor
wurde von Dieter, DL3NQ
entwickelt.
Seine Messungen ergaben
32.5dBi Gewinn bei einer 3dB
Breite von rund 3,1 Grad für
einen 60er Spiegel.
Einzelheiten wie
Antennendiagramme und
Aufbauanleitungen findet man
im Internet unter /2/.
Die „Einspiegel-Lösung“ hat Vor- und Nachteile:
Vorteile:
-Einfache Ausrichtung der Antenne auf das RX Signal !!!!
-Kompaktheit
Nachteile:
- Durch die benötigten Filter geht bei den
Gießkannen/Spiegel Links ca. 6dB
und bei der Punkt
zu Punkt Link ca. 3dB Systemreserve auf der HF verloren.
- Größerer Aufwand (Mechanik und Messtechnik)
Schlitzantenne:
Bei UKW Berichte gibt es eine mit Schlitzen auf beiden
Seiten (ca. 16dBi),
bei DB0AAI benutzen wir eine etwas längere Antenne mit
Schlitzen auf nur einer
Seite, also ein Halbrundstrahler (23dBi)
Bei DB0AAI kommt der Pfälzer Wald im Rücken, und die 3dB
mehr Gewinn
Richtung Rheinebene schaden nicht !
Der horizontale Öffnungswinkel beträgt fast 180 Grad, der
Vertikale nur ca.
4 Grad ! (Bei der Montage beachten !) Die Antenne hat einen R120 Rechteck
Hohlleiterflansch.
Filter/Feedrohr:
Die einfachste Filter/Feedrohr Einheit wird bei der Punkt zu
Punkt LINK benötigt.
Das vom Subreflektor kommende Signal wird mittels 22mm
Kupferrohr Rundhohl-
leiter hinter den Spiegel geführt. Dort kommt ein 3Kreis
Bandfilter, welches als
Unterbaugruppe im 10GHz DF9IC Duplexer /3/ vorgestellt
wurde.
Hinter diesem Filter wird das 10GHz LNC (LO=9GHz) angeflanscht.
Der Sender wird mittels SMA Buchse und Einkoppelstift vor
dem LNC Filter
eingespeist. Die Idee hierzu kam beim Studium des 10/24GHz
Erregers von
DJ7FJ /4/ Der RX
Bandpass wirkt für die TX Frequenz wie eine Wand.
Die Leistung wird in Richtung Spiegel reflektiert.
DL3NQ
(am Spiegel)
und DH2VA
beim ersten
„DX ATV Test
der Strecke
über 44km
Die Filter/Feedrohr Einheit der Gießkannen Gegenstation ist
etwas komplizierter.
In Abwandlung der einfachen Version (RX und TX Polarisation
90 Grad verdreht)
muss man RX und TX auf der gleichen Polarisationsebene
einspeisen.
Da jetzt aber die Polarisationsentkopplung von ca. 20 dB fehlt, sieht das LNC :
- Das
TX Signal 20 dB stärker wie zuvor.
- Das
Rauschen des TX Zuges auf der Resonanzfrequenz des LNC
Bandpasses. Dieses
Rauschen ergibt sich auch der Rauschzahl des 1.
Transistors im TX Zug (Oszillator) verstärkt durch 3 Stufen. Also so ca. 30dB.
Das LNC hat eine Rauschzahl von ca. 1 dB, sieht also von
diesen 30dB
noch 29 dB! Das ist keine Fehlfunktion, das muss so sein.
Wenn das LNC das Rauschen nicht sieht, ist es kaputt !
Das Feedrohr für ein H/H System wird also modifiziert:
-
Durch einen zusätzlichen, 4. Kreis vor dem LNC wird das
Filter steiler
gemacht, und somit das TX Signal am LNC wieder auf den
gleichen Wert
wie vorher gebracht (sonst u.U. Übersteuerung des SAT
Receivers).
-
Die Buchse für die TX Einspeisung wird statt 90 Grad 180
Grad verdreht
montiert
-
Um das TX-Rauschen auf der RX Frequenz wegzufiltern wird der PA ein
Bandpass nachgeschaltet.
Der TX Bandpass ist im Prinzip so
aufgebaut wie der RX Bandpass.
Nur mit SMA Buchsen zur
Ein/Auskopplung.
Die HF hinter dem Spiegel sieht dann so aus:
Links oben ist der Linksender mit direkt angeflanschten R100
Hochpass, dann
Winkelstecker in die PA und dann über das Rohrfilter in das
Spiegel-Feedrohr.
Der Gießkannen DIGI benötigt im Prinzip die gleichen Module.
Der Schlitzstrahler koppelt hier über einen R100 Flansch in
einen
modifizierten 10GHz Duplexer nach DF9IC /3/
Der RX Bandpass ist gegenüber /3/ um einen Kreis verlängert
worden und der
TX Bandpass koppelt nicht auf einen R120 Flansch sondern auf
SMA.
Diese komplett aufgebaute Außeneinheit läuft seit November
2000 bei DB0AAI
Von rechts oben kommt die Schlitzantenne auf den DF9IC
Duplexer.
Der TX Bandpass koppelt das Signal über einen SMA
Winkelstecker in die PA.
Hinter der PA sieht man noch den LINKLITE. Unten liegt
der LNC
Das LNC Koax geht dann in eine Weiche, auf der alle Signale,
also RX ZF, TX Basisband (3MHz) und 12V auf ein 75 Ohm Koax
zusammengefasst
werden. Hier wird kein PTT Signal benötigt, weil die
Gießkanne immer sendet.
Die Außeneinheit wird über ein einzelnes 75 Ohm Koax
gespeist.
Das Ganze wird dann zum Wetterschutz in graues HT100 PVC
Rohr verpackt:
Das Rohr verändert bei der Schlitzantenne den Gewinn und die
Strahlungscharakteristig nur unwesentlich.
Als UV Schutz sollte man
das PVC Rohr mit Klarlack
(Plastik 70 von KONTAKT
CHEMIE) einsprühen. PVC
Teile halten so >10Jahre
Die Schlitzantenne
Zentriert man am besten
mit einem Stück
abgeätzter Epoxyplatine
Die Bohrungen dienen
nur zur Luftzirkulation
Literaturhinweise:
/1/ Volker Winterscheid, DF7IT : 5GHz Synthesizer for 10 GHz DATA link
or ATV
Seiten . 31.x, Skriptum der Vorträge, UKW-Tagung
Weinheim 2000
/2/ Internetadresse DB0WPD
Aktueller Link bei www.ukw-tagung.de unter der OV-A20 Homepage
/3/ Wolf-Henning Rech,
DF9IC: „Duplexweiche für 10GHz“
Seiten 32f. ,ADACOM Magazin No. 9 (1996)
/4/ Josef Fehrenbach, DJ7FJ:
„Duobanderreger für 10GHz und 24GHz“
Seiten 66 bis 70,UKW-Berichte 1993/2