Poslední aktualizace listopad 2020

      
 

   Moje PA pro 2.4 GHz NB uplink satelitu QO-100
Úvod

Pokud milujete QRP a nevadí vám reporty, které obdržíte za slabší, ale pro komunikaci dostatečné signály na satelitu QO-100, máte několik možností, jaký PA si pořídit.

1. PA EDUP EP-AB003 

Z internetu jsem zjistil, že velice oblíbeným prvkem je tzv. WiFi booster EDUP typ EP-AB003:
http://www.szedup.com/product-item/8w-wireless-wifi-signal-booster-broadband-amplifiers/
Uvedený typ jsem vyzkoušel v sestavě s předzesilovačem na vstupu - viz foto vpravo.

PA jsem vestavěl do přístrojové skříňky v blízkosti antény. V této skříni je rovněž spínaný zdroj 13.5 V a budicí zesilovač.

Úpravy zesilovače EDUP EP-AB003:

1. Výstupní konektor (SMA reverzní samice) jsem nahradil typem SMA.

2. Vstupní konektor lze ponechat, je typu SMA samice. Já jsem ho vyměnil za opačné pohlaví. Důvod - je v něm přímo našroubován výstupní konektor budiče bez redukce.

3. U mého zesilovače nebylo nutné, ale doporučuji vřele provést tuto úpravu:
https://www.george-smart.co.uk/2019/03/limesdr-edup-pa/
tedy propojení špiček č. 4 a č. 5 obvodu 4851. Obrázek jsem převzal z uvedeného zdroje. Propojením trvale přepnete EDUP EP-AB003 do režimu zesilovače.

Propojení jsem provedl pomocí tenkého hrotu mikroletovačky. Rychle jsem přiložil hrot, přidal trubičkovou pájku a nakonec zkontroloval pod lupou s osvětlením.

Po úpravách můžeme EDUP EP-AB003 vyzkoušet měřením na malých signálech.
Protože nám po úpravě nezasahuje VOX, provedl jsem jedno z měření signálem
o úrovni -10 dBm (0.1 mW).
Při této úrovni můj zesilovač měl zisk cca 15 dB (tedy asi 30x) a z desetiny mW vyrobil výkon 3 mW.

Při buzení 100 mW (20 dBm) však zesilovač nedal očekávané tři Watty, ale při použitém napájecím napětí již docházelo ke kompresi signálu.

Můj zesilovač byl schopen dávat výkon 2W, tj. asi 33 dBm při kompresi 1dB.
Z tohoto důvodu byl pro buzení použit předzesilovač se ziskem 30 dB a výstupní úrovní 20 až 22 dBm (100 až 150 mW).

 
Budicí zesilovač je přímo na vstupním konektoru modulu EDUP EP-AB003. Budicí zesilovač obsahuje filtr Murata pro pásmo ISM. Na vstupu ho lze budit úrovní asi -10 dBm (0.1 mW). Tato úroveň nám umožňuje signál přivádět koaxiálním kabelem dlouhým několik metrů a měla by vyhovovat pro připojení na výstup z moderních SDR (např. Adalm Pluto - nemám ho a nezkoušel jsem toto zapojení). Budicí zesilovač je osazen 2 ks MMIC a je napájen ze stejného zdroje, jako PA EDUP EP-AB003.

Poznámka: Tento PA nemám, prodal jsem ho kamarádovi v sestavě, jak je vyfotografován.

 
2.  PA QRP osazený jediným obvodem RFMD SZA 2044Z

SZA 2044Z je moderní výkonový zesilovač pro pásmo 900 MHz až 2700 MHz, který vyrábí firma RFMD. Katalogový list dávám ke stažení zde.
Jedná se o dvoustupňový MMIC obvod v pouzdře QFM 4x4 mm. Obvod je schopen dodat výkon 1Watt při zisku cca 25 až 29 dB. Napájení lze realizovat z malého 5V zdroje. Já jsem použil adaptér Aligátor 2.4 A/ 1A, který se prodává v trafikách a globalizovaných obchodech s kabely různého typu pro nabíjení mobilů a tabletů.
Já jsem pořídil zdroj s kabelem USB-mikro USB.

Fotografie

Foto je pořízeno ze zkoušky na stole, při úrovních cca - 10 dBm na vstupu. Na výstupu lze naměřit + 20 dBm. Zesilovač lze budit až do komprese +1 dB. V tomto bodě odevzdá zesilovač téměř 1 Watt výkonu při buzení nepatrně přes 0 dBm.
 

 
Měření zisku zesilovače s obvodem SZA-2044Z (RFMD, 900 - 2700 MHz) na malých signálech. Jde o obvod, který je schopen dodat téměř 1 W výkonu (komprese 1dB). Zesilovač má dva stupně a celkem vysoký zisk (cca 25 - 29.5 dB). Předpokládal jsem, že bude náchylný ke kladným zpětným vazbám (kmitání, zakmitávání). Proto jsem ho při prvním měření budil z čínského generátoru s vloženým atenuátorem -10 dB na vstupu. Zatížen byl atenuátorem - 20 dB na výstupu (vstup dBm metru).
 
Závěr

Zesilovač č. 2 s obvodem SZA-2044Z nyní používám při provozu přes QO-100. Výkon 1W s použitou malou parabolickou anténou (35 cm dual fed, pro pásmo 2.4 GHz použita šroubovice mimo ohnisko). Protože používám klasiku (TS-2000 jako RX/TX), slyším své signály a sleduji, jak reagují protistanice. Někdy volám výzvu a nemám problém obdržet reporty RS 57 až 59, nejčastěji 58. S tímto PA jsem zrealizoval zatím každé spojení a nestalo se mi, že by to nízká síla signálu znemožnila.

Poznámky:

1. Zesilovač bez kovového boxu není vhodný k použití poblíž otevřeného upconvertoru na stole. Jeho vysoký zisk může způsobit různé zpětné vazby a zakmitávání. To poznáme na spektrálním analyzátoru, ale taky jednoduchým dBm metrem naměříme signály i bez buzení, kdy na výstupu být nemají. 

2. Zesilovač dobře funguje v malém plastovém boxu přímo pod LNB antény. Potom stačí krátký okonektorovaný jumper k napájení šroubovice.

3. Tímto zesilovačem jsem nahradil dva sdružené zesilovače se SiGe typ BFQ 790, které mi dávaly dohromady rovněž jeden Watt výkonu.

4. Družice QO-100 má poměrně citlivý přijímač. Lze přes ni pracovat s výkony menšími. Nicméně, 1 Watt výkonu je dobrý kompromis a rozumná QRP varianta.

5. Rovněž s touto anténou (nahoře) pracoval 1Wattový zesilovač dobře i za deště.

 
Vysílání s vyšším výkonem na NB transpondéru

Hranici 1W pro SSB provoz jsem zvolil u příležitosti letošního setkání, které se mělo uskutečnit v říjnu v hotelu Medlov ve Fryšavě pod Žákovou horou. A zkoumal jsem, zda je tento výkon použitelný s malou parabolickou anténou (40 cm) a s lineární polarizací. Výkon 1W byl dostačující natolik, že jsem v průběhu zkoušek realizoval desítky spojení. Žadné QSO jsem neztratil, všechna jsem dokončil a rovněž jsem se mohl účastnit OK/OM kroužku. Signál SSB bych charakterizoval jako slabý, cca 10 dB pod majákem ve středu NB. Pro zlepšení komunikační účinnosti jsem použil signálový procesor pro úpravu modulace. Někde na svých stránkách jsem uvedl, že budu tímto výkonem pracovat cca 1 - 2 měsíce. Tato doba uplynula. Nyní jsem nainstaloval PA s dostatečnou výkonovou rezervou. V boxu je dvoustupňový MMIC zesilovač. Je osazen filtrem 2.4 GHz a je schopen odevzdat úroveň cca 23 dBm (tj. 20 mW, komprese 1 dB). Za tímto zesilovačem je dvoustupňový PA. Mezi zesilovačem a PA mám nyní atenuátor 10 dB a buzení nastaveno tak, aby za atenuátorem byl výkon 10 dBm (10 mW). PA má zisk 30 dB a v této konfiguraci dodá výkon maximálně 40 dBm (max. 10 W). Na TX budím o něco méně, takže na výstupu PA naměřím asi 6-7 Wattů a do antény se dostane ještě o něco méně (viz malá parabola vpravo nad textem, s ozařovačem Andrew, V polarizace, napáječ RG-213, vynikající VSWR = 1.1). To je dostatečný výkon pro seriózní práci. Signály mám v této konfiguraci spolehlivě pod hranicí Leila. Díky atenuátoru před PA mám dostatečnou výkonovou rezervu (s tímto PA mohu jít do cca 25 W).  Tento zesilovač je absolutně stabilní, s výkonovou rezervou, s automatickým VOXem. Je napájen jedním napětím 28V ze spínaného zdroje. K dispozici mám k experimentům další 3 různá provedení PA pro 2.4 GHz, všechny jsou osazené polovodiči LDMOS. Zbude-li čas a síla a bude-li zájem, jednotlivá řešení stručně popíšu. Blokové schéma, popis mého setupu (platný pro konec listopadu 2020) a ukázka, jak rádio poslouchá SSB přes satelit je zde.
 
   TU 73, Mira, ok1ufc