GRX13 – L’OL 2300 MHz

Présentation

Le projet décrit sur cette page est un oscillateur local destiné à être utilisé avec le transverter 13cm imaginé par F6BVA pour l’ampli CJ2013.

Il est basé sur le concept de l’OM allemand DF9NP, mais je l’ai repris pour qu’il fonctionne avec des composants approvisionnables.

Note: tous les travaux entrepris sur cette page ont été le fruit d’une communication permanente avec l’auteur original, que je remercie chaleureusement, et tout a été fait avec son accord. Mes gerbers ne seront pas distribués par respect pour l’auteur initial qui commercialise son propre produit. Le seul objet de cette page est de centraliser les informations de conception de ma version.

Schéma

Spécifications

L’OL est prévu pour couvrir la bande 13cm (2300-2450 MHz) avec une IF de 432 MHz, ce qui requiert un OL pouvant varier de 1868 à 2018 MHz. La fréquence de 1888 MHz a été choisir pour amener 2320 Mhz sur 432 MHz. Il ne convient pas à une IF de 144 MHz (qui nécessiterait un OL de 2156 à 2306 MHz).

Le coeur de l’OL est un VCO MiniCircuits, le ROS-2082-119+, qui couvre la plage de 1780 à 2082 MHz pour une tension de commande de 0 à 5V. Son niveau de sortie est d’approximativement +6 dBm.

La sortie du VCO est bufférisée par un MMIC Mini-Circuits GALI-59+ (qui remplace le modèle RFMD SGA5489 du montage original), associé à des atténuateurs en PI customisables. Le niveau de sortie devra encore être mesuré, mais il est largement suffisant pour attaquer un mélangeur +7dBm. Pour attaquer un mélangeur de haut niveau (+17dBm) une section séparable du PCB est prévue qui contient un second étage MMIC (Minicircuits PGA-105+, et ses composants d’alim) qui booste la sortie à +20dBm. Il n’est pas recommandé de conserver cet étage pour une intégration de l’OL dans le même boitier que le transverter. On le déplacera avantageusement dans un boitier séparé.

Le VCO est associé à un circuit PLL fractionnaire ADF4153 et asservi à un TCXO Connor Winfield D75A fonctionnant à 10 MHz. Une entrée est prévue pour le raccordement d’une référence 10 MHz externe (GPSDO, etc).

Le pilotage de la PLL est assuré par un ATTiny45. Le logiciel initial sera celui du projet initial, mais des améliorations sont possibles, comme un choix de fréquences ou un changement de fréquence de référence (12.8 MHz, 10kHz Jupiter-T), mais cela interviendra plus tard.

Les alimentations ont été soignées, chaque sous-ensemble est doté de son propre régulateur pour garantir la propreté des alimentations, surtout en ce qui concerne la pompe de charge. Des cellules L/C de découplage ont été ajoutées aux points critiques. Merci à Stéphane F1TJJ pour son aide pour la conception de l’alimentation.

Contenu du kit prévu

  • PCB en FR4 0.8mm, double face, trous métallisés
  • Composants spéciaux: VCO,PLL,TCXO,MMIC
  • Microcontrôleur programmé.
  • Composants standards, identifiés et scotchés sur une feuille en face de la référence.

Pas dans le kit : Boitier schubert, fiches SMA, etc

Obtention

Pour ceux qui ne suivent pas la liste yahoo hyper-fr mais veulent un OL, vous pouvez me contacter via ce site.

Avancement

2013-12-18 Schéma en cours. Le prototype sera fait dès que le schéma est finalisé. Les samples ADF sont commandés.

2014 Janvier Le PCB du prototype est commandé, puis reçu, ainsi que les composants Mini-circuits. Les grouilles standards sont approvisionnées chez Radiospares.

2014 Février Le prototype est assemblé, il ne verrouille pas. Malgré une inspection de toutes les parties du schéma, impossible de trouver un problème électronique. Mise en cause de la programmation.

2014 Mars à Mai Sur le conseil de Dominique DRO, on laisse le projet pourrir pour le reprendre plus tard la tête reposée. Pendant ce temps, réalisation d’un goodfet, qui permettra le débogage SPI pour vérifier la programmation

2014-06-01 dimanche, maison: Reprise du projet. La programmation est bonne, MUXOUT sait sortir les signaux commandés. La référence (OCXO Thunderbolt) et la RF ont un niveau correct, mais on voit des signaux bizarres quand on demande la visualisation des signaux divisés sur MUXOUT. Yannick F4HDA trouve qu’il me manque une résistance de charge 50 ohms juste avant les capas de bypass de l’entrée RF.

image du signal divisé RF
image du signal divisé RF
image du signal divisé REF
image du signal divisé REF

<image de la référence OCXO>

2014-06-02 lundi, maison : La programmation de la PLL étant validée, et la résistance ajoutée, cela ne marche toujours pas. Je cherche alors à mesurer la tension de commande du VCO, le multimètre est mal réglé, il est en position test de continuité, et … il bipe. La ligne de commande du VCO est en court circuit. C’est rapidement confirmé au multimètre après avoir déconnecté le filtre de boucle. Il faut bien se rendre à l’évidence: j’ai mal soudé le TSSOP, de l’étain fait en court-circuit en dessous du chip, ce n’est pas visible de l’extérieur. Un coup de flux et de tresse à dessouder plus tard, la PLL verrouille! On peut passer à l’optimisation.

La ligne en court-circuit
La ligne en court-circuit

2014-06-03 mardi, Electrolab : Mesures à l’analyseur de spectre. La fréquence de sortie est correcte, 1888 MHz. Grâce aux manipulations de Yannick F4HDA on en arrive à observer le pied de la porteuse, et vlan, voici une modulation d’amplitude à 17 kHz de la porteuse. C’est inattendu et plutôt mauvais signe pour la pureté du signal de sortie.

SWEEP SIMPLE 10kHz/carreau
SWEEP SIMPLE 10kHz/carreau
SWEEP AVERAGE du coté droit de la porteuse 2 kHz/carreau
SWEEP AVERAGE du coté droit de la porteuse 2 kHz/carreau

2014-06-04 mercredi, liste hyper: Beaucoup de gamberges avec les copains de la liste Hyper. Est ce que ces signaux parasites sont des spurs liés à la PLL fractionnaire, est ce qu’ils sont dûs à un environnement de mesure perturbé, à la mauvaise conception du circuit, à une saturation du scope?

2014-06-06 jeudi, Electrolab: Mesures prévues avec un atténuateur et une alim par batterie dans un boitier blindé. Le niveau de sortie sera confirmé au milliwattmètre. Résultats:

2014-05-10 mardi, ailleurs: Mesures avec un appareil professionnel de bien plus grandes performances. Un très grand merci à Yannick 4HDA pour m’avoir donné l’opportunité de m’en servir. Voici le spectre de phase noise (en gros, un sweep logarithmique à droite de la porteuse). ATTENTION: la mesure n’est pas faite avec un analyseur de bruit, mais avec un analyseur de spectre. Le bleu représente les incertitudes de l’appareil.

Sweep Phase Noise du signal original
Sweep Phase Noise du signal original

On retrouve donc bien ce large pic à 17 kHz de la porteuse, et un autre plus fin à 3 kHz qui était difficilement observable sur les appareils précédents.

Yannick me propose de supprimer le régulateur 5V de ma platine pour alimenter directement avec du 5V issu d’une alim de labo, voici le résultat:

 

Spectre PN sans le reg 5V
Spectre PN sans le reg 5V

Bingo. On a donc une oscillation du régulateur 5V! La remontée de bruit à 20-30 kHz est dûe au filtre de boucle. Il reste encore un zoizeau à 3 kHz de la porteuse. Voici le spectre associé:

Spectre avec alim propre
Spectre avec alim propre

L’utilisation d’un GBF Agilent à la place de ma référence OCXO a fait disparaitre ces signaux à 3 kHz!! Il y a donc quelque chose à voir par là. Voici le spectre de bruit de la référence, alors que la patte TUNE était en l’air, puis avec la patte TUNE sur un potard de réglage:

Spectre PN de la référence sans connexion sur TUNE
Spectre PN de la référence sans connexion sur TUNE
Spectre PN de la référence avec potard sur TUNE
Spectre PN de la référence avec potard sur TUNE

A suivre.

Copie locale des datasheets