Maják OK0EA pro 24 GHz
řízený rubidiovým normálem
____________
Majáky jako živé pomůcky poskytují aktivně pracujícím radioamatérům
neocenitelné služby. Provázejí nás na KV i VKV již desítky let, stále
dokonalejší zařízení i metodika provozu vyžadují i dokonalejší pomůcky a to
znamená stálé zlepšování jejich technických parametrů. Na stránkách našich
časopisů bylo o této problematice již hodně napsáno, investice do těchto
pomůcek se vyplatí a vrátí se nám v podobě dobrých výsledků při experimentech
i při soutěžích. Nakonec se o tom můžeme přesvědčit ve výsledcích z posledních
několika let.
V časopise PE A Radio 3 a 4/2010 je popsána rekonstrukce 3- a 6cm (10 a 5,7
GHz) majáku OK0EA pro řízení rubidiovým normálem. Přesný kmitočet je parametr
v konzumně provedených přístrojích nesnadno dosažitelný. Uživatelé si toho
jsou vědomi, vždy se s tím počítalo a neznalost absolutního kmitočtu nebyla
překážkou pro to, aby majáky sloužily. Jestliže je maják umístěn v prostorách,
kde se teplota mění v rozsahu i větším než 50 °C, může být změna kmitočtu již
nepříjemná. Toto se právě děje v prostorách umístění OK0EA a část pro 3 a 6 cm,
která prochází zkušebním povozem, již doznala potřebné zlepšení. Udělat něco
podobného i pro pásmo 24 GHz bylo nevysloveným přáním, a tak Mirek, OK2AQ,
zhotovil potřebný oscilátor a Milan, OK1VHF, zakoupil příslušný rubidiový
normál FE-5680A. Zbývalo už jen několik dalších „krabiček“ zakomponovat do
stávajícího majáku sloužícího již několik let. V případě zcela nových
konstrukcí je vhodné použít univerzálního rubidiového oscilátoru s výstupním
kmitočtem 10,0 MHz a pro jednotlivá pásma zhotovit samostatné DDS oscilátory,
jak to udělal Zdeněk, OK3RM, u majáku OK0EW, který je v provozu na QTH J060RN
od října loňského roku. Funkce rubidiového oscilátoru FE-5680A je popsána
v souvislosti s rekonstrukcí majáku pro 3 a 6 cm v literatuře [1]. Zde alespoň
pár řádků k jednotce pracující na 105,474 MHz od OK2AQ. Základem je krystalem
řízený oscilátor v Buttlerově zapojení. Podobný oscilátor používá rovněž
DF9LN. Jeho oscilátor (opatřen termostatem) je základní částí všech posledních
konstrukcí transvertorů i majáků, do nichž je postupně vyrobil Milan, OK1UFL.
Krystal tedy kmitá na páté harmonické. Výstupní signál je rozbočen, jedna část
je zesílena obvodem MAR7 na výstupní úroveň +10 dBm, druhá je dě-ličkou deseti
MC12080 vydělena na 10,5474 MHz. Přes Schmittův klopný obvod je signál
přiveden na fázově citlivý detektor 4046D, kde se srovnává se stejným
kmitočtem z DDS rubidiového normálu FE-5680A. Oscilátor je navržen tak, aby i
bez synchronizace pracoval v okolí středního kmitočtu. Po připojení
synchronizačního signálu VCXO „zaskočí“ a drží dlouhodobě stabilní frekvenci.
Přesnost je potom i v pásmu 24 GHz řádu jednotek, maximálně nízkých desítek
hertzů.
Schéma zapojení je na následujícím obrázku:
Vlastní kmitočet 24 GHz je vygenerován v jednotce, které se také říká DMC
modul. Jedná se o fázově řízený oscilátor (DRO-PLL) z inkurantního směrového
spoje pro 23,5 GHz. Je několik provedení, liší se mechanicky i elektricky a
rozdíl je pak i v řídicím kmitočtu. Základem je oscilátor s dielektrickým
prvkem na polovičním kmitočtu 12 024,025 MHz, který lze mechanicky šroubovákem
přeladit. Řízení je možné elektricky rozpojit (přepínač nebo „klema“ uvnitř) a
na výstupu měřit kmitočet celkového přeladění.
Rovněž měříci techniku obstaral Milan OK1VHF a zprovoznil Jarda OK1DSO (viz. následující obrázek).
V tomto případě to bylo 23,366 až 24,833 GHz. Na vyvedeném měřicím bodu (MB) je možné měřit
ladicí napětí, zde je to 3,5 V pro střed ladicího rozsahu. Některé typy mívají
i vývod (test správného zavěšení), odkud může byt ovládán obvod, který
mechanicky uzavře vlnovod, aby falešný signál nebyl vysílán. Signál z DRO jde
přes filtr a zesilovač na zdvojovač, za kterým je oddělený zesilovač pro LoRx
a LoTx, které jsou vyvedené na konektorech SMA. Oba „porty“ dávají výkon asi
10 – 15 mW. K napájení koncového stupně (přes útlum) je možné použít
kterýkoliv, druhý zatížit odporem 50 Ohmů. Za zesilovačem DRO je také odbočeno na
děličku osmi s předzesilovačem. Obvyklé jsou typy uPG506 od NEC, příp. G5036.
Údajně fungují až na 14 GHz.
Na blokovém schématu (na následujícím obrázku) je patrná sestava
dalších obvodů, fázový detektor vytváří příslušné ladicí napětí pro varikap
umístěný mechanicky v blízkosti dielektrického rezonátoru (v jeho poli) a tím
řídí jeho kmitočet.
Součástí úpravy byla i změna klíčování z F1 na klasickou A1. Zdánlivě
komplikovaná záležitost vyšla nakonec jednoduše, výkonový Fet spíná v rytmu
značek z klíčovače napájecí napětí na stabilizátor MA7805, čímž je zajištěno,
že se na koncový stupeň s BA2160B nedostane větší napětí, a nezbytné
kondenzátory na vstupu i výstupu MA7805 ošetří zároveň náběžnou a sestupnou
hranu napětí a nejsou produkovány kliksy. Výkonový zesilovač Toshiba BA2160B
je přes izolátor a útlum redukující budicí výkon asi na 1 mW napájen
z kteréhokoliv výstupu z DMC modulu. Výstupní výkon je asi 1 W, mezi anténou
typu slot (štěrbinová anténa) je zařazen izolátor ve vlnovodovém provedení
(R220). Je důležité zamezit pronikání různých signálů z vnějšku, které by se
na koncových tranzistorech smíchaly s naším kmitočtem 24 048 MHz a v nějaké
kmitočtové kombinaci opět pronikly anténou ven a případně rušily okolní
zařízení. Maják je od září 2011 ve zkušebním provozu, kmitočet 24 048,050 MHz.
První zkušenosti přinesl UHF/SHF contest v říjnu téhož roku. Vědět přesný
kmitočet je skutečně pohoda, a že takovou vymoženost budeme na tomto
perspektivním pásmu jednou mít, asi málokoho napadlo. V této souvislosti
alespoň pár řádků o výsledcích OK stanic na UHF a mikrovlnných pásmech. Pro
radioamatérskou veřejnost to možná zatím zůstalo bez povšimnutí, že naše
stanice dosahují během několika posledních let pozoruhodných umístění
v mezinárodních soutěžích. Časem jistě někdo povolaný udělá v tomto směru
nějakou hlubší analýzu. Věnujme tomu zde alespoň několik stručných myšlenek.
V radiotechnice i podobných oborech byly minulé generace odjakživa velmi
šikovné. Stačí prohlédnout písemné publikace z těch minulých let, kdy se toho
dalo již hodně zajímavého přečíst [2, 3, 4, 5, 6, 7]. Po šedesátých létech to
byly pravidelné VKV semináře pořádané kolektivem OK1KIR u příležitosti
radioamatérských setkání. Byli jsme jednou z mála zemí (spolu s bývalou NDR),
kde probíhalo v šedesátých až osmdesátých létech „masové bastlení“. Vzdor
nedostatku moderních součástek lidé tvořili, dobré výsledky byly zveřejňovány
v radioamatérských časopisech, vycházel i Radioamatérský zpravodaj, který stál
jen pár korun a byl přečten celý „jedním dechem“ i s tiráží. Byla tu velká
aktivita i na převaděčích, kde probíhala přímo školení, a každý si rád
poslechl ty zkušenější a byl vděčen za informace, které by jinak těžko kde
získal. Převaděče „hrály“ jako zvuková kulisa mnohdy i na místech, kde byla i
neamatérská veřejnost, a byl i případ, že se celá dílna pracovnic dobře bavila
a některé aktéry obdařila i trefným pseudonymem. Další zdokonalení přinesl i
internet, který umožnil rychlou komunikaci – až nezdravě usnadňující domluvu
při závodech, ale hlavně poskytuje všechny možné informace okamžitě, levně a
všem. Po devadesátých letech bylo také možné se vybavit měřicími přístroji,
zakoupit součástky i celá zařízení za přijatelné ceny jak u nás, tak kdekoliv
ve světě. Velmi užitečné byly i testy kolektivně prováděné v praktickém
provozu. Jednalo se o umístění několika stanic vedle sebe a okamžité srovnání
např. poslechem vhodného majáku či protistanice. Humorně jsme je nazývali
„kontrolními dny“ a ukázaly se jako velmi produktivní.
Foto z kontrolního dne je na následujícím obrázku.
Když se účastníci rozcházeli, měl každý na zařízení samolepku
s vyznačeným začátkem pásma od 1,3 do 24 GHz. Dvakrát proběhl takový kontrolní
den na 122 GHz i při příležitosti BBT setkání v Sankt Englmar přímo na
parkovišti před hotelem. Zúčastnilo se 5 stanic – OE5VRL, OE3WOG, DJ9BU, DL2AM
a OK1AIY. Rovněž tak při setkání na Třech studních a několikrát na Kozákově.
Dík dobře připraveným seminářům, publikacím v knihách, časopisech a na
stránkách internetu, taktéž dík důmyslným pomůckám a hlavně několika jedincům,
kteří na všem hodně pracovali a dokázali to v amatérských podmínkách i
profesionálně udělat i těm ostatním, jsme se dopracovali k funkčním zařízením
i na ty nejvyšší kmitočty. Že to konečně – jak se říká „nese ovoce“, je
potěšující skutečnost; všichni víme, že věci mohu dopadnout i jinak. Všechno
má ale i svoji stinnou stránku. Je škoda, že v soutěžním deníku není zavedena
ještě jedna rubrika, ve které by byl uveden i věk soutěžícího. Další komentář
by už nebyl potřeba…
Celkový pohled na sestavený maják:
Literatura:
[1] PE A Radio 3 a 4/2010.
[2] Weber, Antonín: Velmi krátké vlny. SNTL 1957.
[3] Šimon, I.: Centimetrové vlny a jejich užití. Elektrotechnický svaz čsl. – ESČ.
[4] Petr, Mir.: Superreakční přijímače. Naše vojsko 1957.
[5] Pacáková, L.; Hyťha, M.: Velmi krátké vlny a jejich použití v moderní technice. SNTL 1962.
[6] Rambousek, Ant.: Amatérská technika velmi krátkých vln. Naše vojsko 1961.
[7] Martin, F.: První kniha čs. radioamatéra. Vydáno vlastním nákladem v komisi obchodní družstvo. Praha, 1926.
Tento článek vyšel také v tištěné podobě v časopisu Praktická elektronika ARadio a zde byl zveřejněn se souhlasem redakce.
Související články:
Zdroj informací: OK1AIY
