3,5 – 7 GHz down-conversie voor spectrum analyzer; experimenten met mixers

20150201-PE1RQMDit is een artikel wat ontstaan is uit experimenten die ik samen met Chris PA3CRX heb gedaan met mixers en local oscillators (LO) en de printplaten waar deze op bevestigd zijn, om een soort downconverter te maken voor mijn 3.5GHz spectrum analyzer. Niet eens een erg nauwkeurige, maar gewoon iets om bijvoorbeeld een 6cm ATV signaaltje te kunnen bekijken.

De tekst komt uit mailwisselingen met Chris en er zit niet echt een goed verhaal in met uitleg. Omdat Chris dat allemaal wel wist. Het is best wel lastig om dat voor deze website wel te doen, maar het is wellicht duidelijk genoeg zo. In elk geval wilde ik het publiceren, want het leverde leuke resultaten op.


“Het leek mij vandaag weleens leuk om met die mixer te gaan spelen. Vandaag even met die MD154 en dan later nog een keer met die IAM81008. Het aansluiten is wat ingewikkelder vanwege zijn VCC op de RF poorten, maar dat zal vast goed gaan met een spoeltje, of niet?  Misschien kan ik nog eens een keertje bij jou kijken hoe je die aangesloten hebt.

Maar goed, nu was de MD154 aan de beurt. De 3GHz LO zat al aangesloten, dus dat was een kwestie van spoortjes loskoppelen en kabeltjes bevestigen. Ik heb dus nog helemaal ongefilterd gemeten, gewoon om te kijken of ik iets kon sweepen. Eerst even een foto laten zien van mijn print:

20150128-IMG_8341-1500px

Linksboven zit de mixer, rechtsboven de twee Z-comm VCO-tjes en het onderliggende PLL circuit heb ik niet gebruikt. Ik zag dat de RF poort linksonder binnenkwam. Ik heb dat nog gecontroleerd met een datasheet van de MD154 (zie bijlage). De datasheet was wat onduidelijk, maar de pin configuration stond onderin als tekst op pagina 1.

Interessant vond ik de milspec prijs van deze MD-154 mixer: tussen $131 en $254 !!

Ik wilde de hairpin filter aan de RF ingang eerst eens meten (de linker op print). Aangezien aan de rechterkant plusminus 3 GHz uit komt, moest deze duidelijk wat lager in de frequentie liggen. Mixer losgekoppeld, T-verzwakker verwijderd en gemeten:

20150201-Hairpin filter RF port in

Mij is inmiddels uitgelegd gekregen, dat de rimpel op de doorlaat komt door kleine misaanpassingen. Dat komt door de manier van aansluiten. Bijvoorbeeld één millimeter aangestripte coaxkabel werkt al als een element op deze frequentie.

Hij was vrij breed en op 2 GHz zat zelfs nog een bultje. Smaller gesweept zag dit er zo uit:

20150201-Hairpin filter RF port in zoom

Blijkbaar hebben ze een RF input gehad van plusminus 2 GHz over een bereik van maximaal 500MHz. Waarschijnlijk wat hoger nog dan 2,2 GHz, gezien de volgende constatering.

De IF poort uit de mixer zit aan de PLL. Gezien de MSA-0686 die achter de IF poort zat (met tussenkomst van een LC lowpass filter), kan dit niet veel hoger dan 800 MHz zijn geweest.

Ik vond dit een vreemde combi. Was er geen PLL te vinden die direct 2 GHz kon synthesizen? Misschien hebben ze wel een hele andere toepassing gehad. De LO gaat tenslotte ook nog naar buiten aan de rechter zijde.


 

Een experiment om te kunnen monitoren tot ca. 7 GHz
Met de onboard Z-comms kon ik een LO maken van ca 3,5 GHz. Wat krijg ik op de Spectrum analyzer te zien, als ik deze op de uitgang van de mixer aansluit en de ingang van de mixer ga sweepen van 3,5 tot 7 GHz?

Het hairpin filter kon ik niet gebruiken, dus dit experiment ging zonder filtering. Ik heb een connector bevestigd direct aan de RF ingang van de mixer en de IF uitgang.

De LO is dus ca. 3,5 GHz, het te ontvangen deel zit daar boven: 3,5 tot 7 GHz. Er is dus geen inversie. 0 op de spectrum analyzer uitlezing wordt 3,5 GHz. 3,5 GHz op de spectrum analyzer uitlezing wordt 7 GHz.

Voilà:

 

Dit is met 10dB/div, LO stond op 3.0 GHz.
Dit is met 10dB/div, LO stond op 3.0 GHz. Die spike kan je negeren, daar blijkt een LO te zitten in mijn Spectrum analyzer.

 

En dan met 2dB/div

2dB/div
2dB/div

 

Mijn sweeper had een bug bij aanvangen van de sweep. Negeer die rommel in het begin maar even.

Dus dit is nu een sweep van 3.0 tot 6,7 GHz (de LO stond voor het gemak op 3 GHz). Ik had het nulpunt eigenlijk even helemaal links moeten zetten, maar goed, het geeft een indruk.

Die dip in de eerste plot zit op 4 GHz. Daar gebeurde iets heel geks. Als ik de sweeper op 4 GHz zette, werd ook de hele ruisvloer heel ver opgetild. Het was alleen op dat punt, misschien ken je dat fenomeen.

Mij is later verteld dat daar een LO zit van de spectrum analyzer zelf en dat heeft niets met de mixer schakeling te maken.Dus op precies 4 GHz is er een vreemd effect.

In de plot is dit nu alleen nog te zien als een smal dipje. Van 3 tot 4Ghz is hij nog best goed. De conversion loss is nog niet heel nauwkeurig gemeten (kabelverliezen zijn niet gecompenseerd etc), maar je kan er vanuit gaan dat ik de sweeper op ca. 5 tot 10dBm output heeft gestaan. Ik betwijfel bovendien, dat die 35 jaar oude leveler nog steeds mooi recht is…

Prestaties mixer:
Ik denk dat ik met de kabels, connectoren, en alles nu zo’n 10dB conversion loss meet op iets boven de 3 GHz. Tussen 4 en 5 GHz zie ik dat sterk toenemen tot ca. 18dB loss. Tot 6 GHz is ie verder nog best vlak en ook ons ATV bandje daar. Op 6 GHz zie je in de tweede plot een spike, die eigenlijk de LO is op natuurlijk 3 GHz, die had beter op 3,5 GHz kunnen staan… Die stond ook constant prominent in beeld. Boven 6 GHz gaat het bergafwaarts.

Toen heb ik een 6cm paneel antennetje bevestigd op de RF in van de mixer. Ik zag gelijk al wat Wifi producten uit mijn router iets onder onze ATV band (sterke signalen uit de shack). Vervolgens de 6cm portable ATV zender gepakt en ingeschakeld zonder video aan ingang:

Echt uit de lucht ontvangen signaal van videozendertje van Airwave
Echt uit de lucht ontvangen signaal van videozendertje van Airwave

 

Dus dat was mijn eerste echte 6cm ontvangst op mijn spectrum analyzer! Hij is niet erg gevoelig zo en ook niet super recht, maar het is een begin.”


In de toekomst willen we meer mixers testen en ook of we bandfilters kunnen toepassen. Bijvoorbeeld in de vorm van geëtste printplaten, kleine C-tjes, etc.

MD-154 mixer datasheet
MD-154 mixer datasheet
MD-154 datasheet.pdf
45.2 KiB
17 Downloads
Details...

Een reactie plaatsen