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Einfaches Sende- u. Empfangssystem für das neue

Mikrowellenband 122 GHz

Jürgen Dahms, DCDA, Brandbruchstr. 17, 44265 Dortmund

�� Vorwort

Ziel dieser Veröffentlichung ist es, dem experimentierenden Mikrowellenamateur ein

einfaches Konzept an die Hand zu geben, welches ihn bei seinen Überlegungen zur

Realisierung unterstützen soll.

Bei meiner Umsetzung stand von vornherein eines im Vordergrund: Es sollten bekannte und

mehrfach erprobte Baugruppen verwendet werden. Außerdem war zu überlegen, ob nicht auf

schon vorhandene Gehäusenormen aus der Mikrowellentechnik von Michael, DB6NT

zurückgegriffen werden kann.

Somit wurden im Endeffekt nur geringfügige Änderungen schon bekannter Konzepte

notwendig und der Aufwand, auf diesem für uns neuen Amateurband erste Erfahrungen zu

sammeln, hielt sich zeitlich und finanziell in Grenzen.

Das von mir durchdachte Aufbauschema wurde mit DB6NT durchdiskutiert und Dank seiner

Hilfe, zwei neue Teflonplatinen einmal für den Empfangsmischer und einmal für den Sender-

Vervielfacher zu entwerfen, konnte das Vorhaben zu einem erfolgreichen Abschluss gebracht

werden.

�� Konzept

An Hand der ersten Folie wird die Stufenfolge für den Empfänger und den CW- Sender

dargestellt.

�� RX

Das Empfangsmischerkonzept entspricht dem 76GHz- Aufbau von DB6NT, lediglich die

Mischerplatine wurde von DB6NT neu angefertigt. Die Mischerdiode muss die relativ geringe

LO- Leistung von ca. 3mW auf 40GHz verdreifachen und das über den Rundhohlleiter

ankommende Eingangssignal von 122GHz auf eine ZF von 2m heruntermischen. Als Diode

kommt eine Zero Bias Detector Diode von HP (HSCH- 9161) zum Einsatz. So erspart man

sich eine zusätzliche Diodenvorspannung; diese Detectordiode arbeitet schon mit relativ

kleinen LO- Leistungen. Experimentell wurde ein Arbeitswiderstand von ca. 100 Ohm

ermittelt. Bei ca. 0,3V Spannungsabfall an diesem fließt somit ein Querstrom von 3mA durch

die Diode. Mit einem kleinen Milliampermeter parallel zum Widerstand kann damit die

Funktionsfähigkeit des Mischerzuges während des Betriebes kontrolliert werden.

Die Diode sitzt mechanisch direkt über dem Rundhohlleiter, deshalb darf das M2- Gewinde

im Kurzschlussblock für die M2- Schraube nicht ganz bis unten durchgeschnitten werden. Ein

Zerquetschen des Diodenkörpers ist durch diese Maßnahme damit unmöglich geworden.

Der von DB6NT berechnete Rundhohlleiter von 1,7mm Durchmesser ist von der

Frequenzübertragung her so dimensioniert, das unerwünschte Harmonische des

Sendervervielfachers nicht zur Mischung gelangen (Frequenzbereich von 103 bis 135GHz,

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Mittenfrequenz 117GHz). Durch das gewählte Frequenzkonzept arbeitet das Empfangssystem

quasi selektiv.

Der Mischer wird nur als Empfangsmischer betrieben, wegen der hohen Mischverluste und

der geringen LO- Leistung lohnen sich hier keine Versuch Einseitenband- Modulation zu

erzeugen.

Über die neue Halbleiterbestückung im zweiten Doppler von 20 nach 40GHz wurde bereits

ausführlich von mir im Tagungsband der 26. GHz- Tagung Dorsten, S. 26- 29 sowie im

DUBUS- Heft 4/2003, S.45- 47 berichtet. Naturgemäß fällt bei gleicher Beschaltung die

erreichbare Dopplerleistung auf 40GHz etwas geringer aus als auf 38GHz.

Die Originalabmessungen des 76GHz- Mischergehäuses werden voll übernommen, lediglich

Sitz und Durchmessers des Rundhohlleiters sind entsprechend der Vorgaben durch die

Mischerplatine neu zu berücksichtigen.

Der ZF- Vorverstärker wurde von mir inviduell auf einer kleinen passenden Rasterplatine

(Vero- Board) mit einem BFP 182 aufgebaut (nach Vorlage der Schaltung der neuen ZFPlatine

für den 47GHz- Mischer von DB6NT).

�� TX

Beim CW- Sender wählte ich die schnellste Realisierungsart. Zum Einsatz kommt hier

allerdings nicht die bekannte 12GHz- LO- Platine sondern eine daraus von DB6NT

entwickelte 24GHz Version auf Teflonbasismaterial. Je nach verwendeter Vervielfacherdiode

(max. Eingangsleistung beachten!) wird entweder ein in den Drainwiderständen geänderter

24GHz Vorverstärker (bis ca. 50mW Ausgangsleistung bei ca. 0,5mW Eingangsleistung) mit

3 mal NE 32584C oder der 24GHz PA Baustein (bis zu 120mW Ausgangsleistung bei ca. 1

bis 3mW Eingangsleistung) mit 5 mal NE 32584C , beide Bausteine von DB6NT,

nachgeschaltet.

Der eigentliche Vervielfacher von DB6NT ist hinlänglich bekannt. Die 24,4GHz werden nach

122GHz verfünffacht – dies ergibt sicherlich einen besseren Wirkungsgrad als bei der

bekannten oft angewendeten Versechsfachung nach 145GHz beim Aufbau einer 145GHz

Station!

Auch hierfür entwickelte DB6NT eine neue Platine. Sie unterscheidet sich nur durch die

Drosselleitung am Eingang (anstelle für 40 jetzt für 24GHz) und dem koaxialen Eingang

anstelle der Stifteinkopplung für Hohlleiter. Für den Sitz der Diode auf der Platine direkt über

dem Rundhohlleiter gilt das bereits beim Empfangsmischer beschriebene zu beachten.

Bei meinem ersten Versuchsaufbau habe ich die russische Varactordiode A 92220-1 (30mW

Eingangsleistung, alte Bezeichnung 3A643 C3) eingesetzt.

Sicherlich sieht dieses Frequenzschema weitaus schlechter aus als beim Empfangsmischer.

Der Rundhohleiter wird einen großen Anteil der 4-fachen Frequenz von 24,4GHz (etwa

98GHz) noch durchlassen, aber wir alle wissen, wie schwierig es zur Zeit noch ist, Leistung

auf 40 oder sogar auf 60GHz zu erzeugen. Der Empfangsmischer kann allerdings die

Frequenz von 98GHz nicht verarbeiten.

Auch hier sind bis auf Sitz und Durchmesser des Rundhohlleiters keine Änderungen am

Standardgehäuse von DB6NT notwendig.

Die Versorgungsspannung des 24GHz Verstärkers kann für CW- Betrieb wie bekannt

klickfrei mit einem BUZ 171 o. ä. getastet werden.

Die zweite Folie veranschaulicht schematisch den CW- Sender Zug sowie den

Empfangsmischer, beides jeweils ohne die noch dazugehörigen Oszillatorbausteine.

Bei 2m ZF wird im LO für den TX ein Quarz mit F= 127,344MHz, für den LO des RX ein

Quarz mit F= 105,995MHz benötigt. Es sollte unbedingt mit OCXO`s gearbeitet werden!

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�� Abschlussbemerkungen

Obwohl zwei brauchbare 145GHz- Parabolspiegel vorhanden sind, konnte ich noch keine

Funkverbindung auf dem 122GHz- Band tätigen, da bislang noch ein Funkpartner mit einer

zweiten Station fehlt.

Die aufgebauten Komponenten gingen deshalb an Karl, DJ6BU, da sein Funkpartner Walter,

DH6FAE ebenfalls ein Konzept überlegt. So sind hier aussagefähige Feldversuche in naher

Zukunft zu erwarten.

Mein Dank gilt Michael, DB6NT für die Anfertigung der Platinen.

Michael wird die beiden neuen Platinen („RX mixer“ und „Multiplier by 5“) in sein Platinen-

Serviceprogramm mit aufnehmen!

Da durchaus einige Mikrowellen Amateure mittels kommerzieller Module in der Lage sind,

auf 40GHz Leistung zu erzeugen, wird Michael ebenfalls eine entsprechende Platine für einen

Verdreifacher 40/120GHz in seinem Programm anbieten.

Hier die Internetadresse: www.kuhne-electronic.de/german/leiterplatten.htm

Ich hoffe mit meinem kurzen Beitrag etwas Geschmack für Experimente auf dem 122GHz-

Band erzeugt zu haben.

73+ 55 von DC0DA, Jürgen

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122.250-251 GHz

CW- TX 24 GHz- LO- DB6NT (Q = 127 MHz)

P = 5 mW

F = 24.5 GHz

24 GHz- PA- DB6NT

P = 100 mW

Vervielfacher (× 5)- DB6NT

Varactordiode

F = 122.250 GHz

Mixer- RX 10 GHz- LO- Bake- DB6NT (Q = 106 MHz)

P = 30 mW

F = 10.2 GHz

24 GHz- Doppler- DB6NT (12/24 GHz)

P = 20 mW

F = 20.4 GHz

38 GHz- Doppler- DB6NT (19/38 GHz)

P = 3 mW

F = 40.8 GHz

145 GHz- Mixer- DB6NT

Zero Bias Detector Diode

ZF = 144 MHz

Verdreifacher und Mischer

Parabol 145 GHz- PROCOM- Spiegel mit HL WR7 (110- 170 GHz)

5

DB6NT- LO „24GHz“

DB6NT- LO „10GHz“

×2 ×2 ×3

+ Mixer

24GHz- PA

DB6NT

Verfünffacher

Blockschaltbild des Senders und des Empfangsmischers für

122,250 GHz

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CW-TX mit Rund- HL- Hornantenne und RX- Mixer mit Spiegel- Anschlussflansch

(beide Baugruppen ohne Oszillatorbaustein)

Empfangsmischer mit geöffneter HF-Seite

(1.Doppler 10/20GHz, 2.Doppler 20/40GHz, Mixer m. Kurzschlussblock)

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Erste Feldversuche auf 122GHz von DJ6BU

Verwendet wurden die Versuchsaufbauten von DCØDA

Zu Bild 1: 7,7cm Ø zentrischer Präzisionsspiegel als Referenzantenne (bei

122GHz 35dBD Gewinn)

Zu Bild 2: Eigenbau- Empfangsstation mit 45cm Ø Offsetspiegel und

Ausleuchtung mittels Rillenhorn (50,3 dBD Gewinn)

Zu Bild 3: Empfangsstation mit besserer Darstellung des Rillenhorn- Strahlers

Zu Bild 4: Bakensender mit Rund- HL- Hornantenne im Freigelände

Zu Bild 5: Testgelände im Steigerwald in der Nähe der Stadt Fulda

Ergebnis: Bei einer Entfernung von knapp 1km lag die Empfangsfeldstärke

des Bakensignals ca. 45 dB über Rauschpegel, festgestellt mit

Präzisionsdämpfungsglied von HP, schaltbar in 10dB Schritten.

Empfangen wurde mit dem Offsetspiegel.

Bilder und Text übernommen aus einem schriftlichen Zwischenbericht von

DJ6BU.

Weitere Versuche bei ca. 1,5km Entfernung unter Berücksichtigung der

unterschiedlichen Luftfeuchtigkeit sind vorgesehen.

73 de DCØDA

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