Forum: HF, Funk und Felder Frequenzvervielfacher


von Olaf (Gast)


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Hallo Bastelfreunde

in der letzten Ausgabe der UKW-Berichte wird ein Transverter für 28 MHz 
auf 432 MHz vorgestellt. Dazu wird ein LO von 404 MHz benutzt und diese 
404 MHz werden mit einem MMIC Verstärker erzeugt.

Verstehe ich das richtig: man übersteuert den MMIC so, dass er in einen 
nichtlinearen Bereich kommt und dann Verzerrungen (also Oberwellen) 
erzeugt. Und die Oberwellen filtert man raus.

Ich möchte gerne etwas ähnliches machen. Was muss man beachten bei der 
Wahl des MMIC Bausteins? MAR-6 usw. Oftmals benötigen diese MMICs ja 
Eingangsseitig 50 Ohm, was mein Quarzoszillator ja aber auch nicht 
bieten kann...

Was ich tun möchte: ich möchte mehrere solche Vervielfacher 
hintereinander schalten um schliesslich bis auf 1200 MHz zu kommen.

Haltet ihr es für möglich, das noch auf FR4 zu machen, oder muss ich 
dazu schon auf Rogers Material wechseln? RO4350B hätte ich hier.

von EMU (Gast)


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Olaf schrieb:
> erstehe ich das richtig: man übersteuert den MMIC so, dass er in einen
> nichtlinearen Bereich kommt und dann Verzerrungen (also Oberwellen)
> erzeugt. Und die Oberwellen filtert man raus.

ja

Olaf schrieb:
> Ich möchte gerne etwas ähnliches machen. Was muss man beachten bei der
> Wahl des MMIC Bausteins? MAR-6 usw. Oftmals benötigen diese MMICs ja
> Eingangsseitig 50 Ohm, was mein Quarzoszillator ja aber auch nicht
> bieten kann...

wenn das der Fall ist, setzt man ein 3dB PAD davor und dann ist Ruhe

Olaf schrieb:
> Was ich tun möchte: ich möchte mehrere solche Vervielfacher
> hintereinander schalten um schliesslich bis auf 1200 MHz zu kommen.

dazu gab es eine entsprechende Schaltung im Funkamateur vor ein paar 
Jahren von Bernd Kaa DG4RBF
die funktioniert super gut

Olaf schrieb:
> Haltet ihr es für möglich, das noch auf FR4 zu machen, oder muss ich
> dazu schon auf Rogers Material wechseln? RO4350B hätte ich hier.

kein Problem auf FR4, 1GHz ist da noch nichts !

EMU

von Hp M. (nachtmix)


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Olaf schrieb:
> ich möchte mehrere solche Vervielfacher
> hintereinander schalten um schliesslich bis auf 1200 MHz zu kommen.

Das schafft allerdings viele Abgleichpunkte und ein an Nebenwellen 
reiches Spektrum.

Heutzutage bietet es sich deshalb an, den 1,2GHz Oszillator direkt auf 
der Endfrequenz schwingen zu lassen, und mit einer Teilerkette auf eine 
bequeme Quarzfrequenz zu bringen, auf der man eine PLL betreibt.

Wenn du ein RO-Material zur Verfügung hast, solltest du es benutzen, 
denn die höhere Dämpfung des FR4 verursacht auch ein höheres 
Phasenrauschen.

von Pandur S. (jetztnicht)


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Ich wuerd nicht alles am stueck machen, denn sonst hat man bei 1200MHz 
alle 28 MHz ein Band. Falls mehrstufig, die richtige Harmonische jeweils 
filtern.

Obwohl... ein ADF4350, kann so eine Frequenz am stueck. Ein Chip.

von Possetitjel (Gast)


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Olaf schrieb:

> Verstehe ich das richtig: man übersteuert den MMIC so,
> dass er in einen nichtlinearen Bereich kommt und dann
> Verzerrungen (also Oberwellen) erzeugt. Und die
> Oberwellen filtert man raus.

Kann man sicher machen; finde ich aber eine etwas grobe
Methode.
Man könnte auch mit (antiparallelen Schottky-)Dioden
verzerren und die MMICs im linearen Bereich laufen
lassen.

> Oftmals benötigen diese MMICs ja Eingangsseitig 50 Ohm,
> was mein Quarzoszillator ja aber auch nicht bieten kann...

Warum nicht?

Die MMICs sollten ja mehr als genug Verstärkung haben;
Zwangsanpassung über Pi-Glieder fällt da wohl nicht ins
Gewicht.

Allfällige Schwingkreise natürlich passend anzapfen.

> Was ich tun möchte: ich möchte mehrere solche
> Vervielfacher hintereinander schalten um schliesslich
> bis auf 1200 MHz zu kommen.

Die klassische Methode...

> Haltet ihr es für möglich, das noch auf FR4 zu machen,
> [...]

Habe das selbst noch nicht gemacht; die aperiodischen
Teile der Schaltung (MMICs) werden wohl problemlos
funktionieren, aber die Güte von Streifenleitungskreisen
wird erbärmlich werden.

Es gibt so asymmetrische Leitungskreise ("halbierte" Lecher-
leitung, also steifer, einseitig geerdeter Draht parallel
über Massefläche); vermutlich ist deren Güte besser.

von bazo (Gast)


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Olaf schrieb:
> Hallo Bastelfreunde
>
> in der letzten Ausgabe der UKW-Berichte wird ein Transverter für 28 MHz
> auf 432 MHz vorgestellt. Dazu wird ein LO von 404 MHz benutzt und diese
> 404 MHz werden mit einem MMIC Verstärker erzeugt.
>
> Verstehe ich das richtig: man übersteuert den MMIC so, dass er in einen
> nichtlinearen Bereich kommt und dann Verzerrungen (also Oberwellen)
> erzeugt. Und die Oberwellen filtert man raus.

Das Prinzip ist bei fast allen Transvertern im AFU-Bereich so gelöst, 
entweder diskreter Transistor oder MMIC pro Vervielfacher Stufe.

MMIC sind einfacher zu handhaben, aber vom Wirkungsgrad schlechter als 
ein BFR93A o. Ä.

> Ich möchte gerne etwas ähnliches machen. Was muss man beachten bei der
> Wahl des MMIC Bausteins? MAR-6 usw. Oftmals benötigen diese MMICs ja
> Eingangsseitig 50 Ohm, was mein Quarzoszillator ja aber auch nicht
> bieten kann...

Braucht es auch nicht, bau halt eine Bufferstufe dazwischen.

> Was ich tun möchte: ich möchte mehrere solche Vervielfacher
> hintereinander schalten um schliesslich bis auf 1200 MHz zu kommen.

Die Schaltung von DJ8ES erfüllt das fast schon, noch ein MMIC, 1200MHZ 
Helix und wieder ein MMIC, dann hast du es schon.

Wobei ich als XCO bei 100MHz (7. OT) lieber einen Butler als ein Colpits 
nehme, die sind meiner Erfahrung nach gutmütiger.

> Haltet ihr es für möglich, das noch auf FR4 zu machen, oder muss ich
> dazu schon auf Rogers Material wechseln? RO4350B hätte ich hier.

FR4 reicht, spar dir das RO4350B für richtige HF auf.

Was die PLL-Lösungen betrifft, die haben i. d. R. ein deutlich 
schlechteres Phasenrauschen, das stört bei den SSB/CW-Anwendungen im 
AFU, aus dem das Konzept stammt.

Die Nebenwellen sind bei einem vernünftigen Aufbau auch bei < 50-60dBc

von Olaf (Gast)


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Hallo Bazo

O.K. wenn ich als Vervielfacher nun doch einen MMIC benutzen möchte, 
gibt es da bestimmte Typen, die besser sind als andere (schneller in die 
Kompression geraten und dann viele Oberwellen erzeugen) ? DJ8ES hat ja 
einen Gali-6 benutzt, wenn ich mich nicht täusche; in einem anderen 
Artikel wird ein MAR-3 und ein MAR-6 benutzt. Mir leuchtet die Wahl 
dieser MMICs nicht immer ein.

Wie würde man es mit einem BFR93 machen? einfach den Arbeitspunkt so 
wählen, dass der Transistor nahezu als Schalter arbeitet? ich denke dann 
bekommt man ganz sicher reichlich Oberwellen?

Den Quarzoszi von DJ8ES habe ich in LTSpice zu simulieren versucht. Aber 
der schwingt mir nicht an, also habe ich davon abgesehen, den 
nachzubauen und bin noch dabei zu recherchieren wie man den anderst 
bauen kann. Schwingt Butler besser an? der braucht aber, soweit ich mich 
noch erinnern kann, mehrere Spulen, was wiederum auch nicht so toll 
ist...

von B e r n d W. (smiley46)


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Ich hab mal mit BFR93 in drei Stufen von 48 MHz auf 432 MHz 
verneunfacht. Der Arbeitspunkt wird so eingestellt, dass am Kollektor 
ein impulsförmiger Strom entsteht. Am effektivsten funktioniert ein 
Verdoppler bzw. Verdreifacher, wenn der Stromfluss ca. eine Halbwelle 
der zu erzeugenden Frequenz dauert. Der nachgeschaltete Schwingkreis 
wird dadurch angestossen, danach reduziert sich seine Amplitude langsam 
bis zum nächsten Anstossen. Deshalb ist am Ausgang noch ein Rest der 
Grundfrequenz vorhanden.

Nach der letzten Stufe wurde dann mit zwei solchen als Bandfilter 
gekoppelten Lecherleitungen gefiltert. Die ungefähren Abmessungen hab 
ich bei einem alten UHF-Tuner abgeschaut.

von Olaf (Gast)


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Hallo,

danke. Ich habe mal einen Versuch mit einem MMIC gemacht, MAR-3 hatte 
ich gerade zur Verfügung. Ich habe mal 50 MHz eingespeist und siehe da, 
es erzeugt kräftig Oberwellen, wie gewünscht! :-) bis ca. zur 5. 
Oberwele funktioniert das sehr gut.

Jetzt möchte ich also diese 250 MHz (5. Harmonische) raus filtern, um 
sie dann zu verstärken und erneut zu vervielfachen. Leider habe ich 
bemerkt, dass diese Neosid-Filter nicht ganz einfach zu bekommen sind. 
Wenn ich hingegen ein passives Filter mit L und C entwerfe 
(Tschebyscheff oder Butterworth) dann erhalte ich C in der 
Grössenordnung von einzelnen pF und Induktivitäten von wenigen einzelnen 
nH. Das ist ja unpraktikabel. Gibt es nebst diesen Neosid Helixfiltern 
noch andere Möglichkeiten, ein Filter für 250 MHz zu bauen?

von Frickelfritze (Gast)


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Olaf schrieb:
> Jetzt möchte ich also diese 250 MHz (5. Harmonische) raus filtern, um
> sie dann zu verstärken und erneut zu vervielfachen.

Das ist doch Mist.

Baue einen Oszillator mit Lambda/4 Resonator (z.B. eine 50 Ohm
Leitung die Kurzgeschlossen ist) und synchronisiere ihn
mit einem PLL Baustein, z.B. ADF4006, ADF4008, ADF4113.

Du brauchst also einen Oszillater, einen Pufferverstärker, einen
Powersplitter (3 Widerstände), einen PLL Baustein und einen
Quarzoszoillator als Frequenznormal.

von Frickelfritze (Gast)


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Hp M. schrieb:
> denn die höhere Dämpfung des FR4 verursacht auch ein höheres
> Phasenrauschen.

Da muss man sich aber schon sehr dumm anstellen um mit FR4
gegenüber besserer Materialien das Phasenrauschen signifikant
zu verschlechtern.

von Possetitjel (Gast)


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Olaf schrieb:

> Gibt es nebst diesen Neosid Helixfiltern noch andere
> Möglichkeiten, ein Filter für 250 MHz zu bauen?

Natürlich: Leitungskreise.

- Lecherleitung, einseitig kurzgeschlossen, andere Seite
  kapazitiv belastet ("Stimmgabel mit Kondensator") -->
  symmetrisch
- "halbe" Lecherleitung" über Masse-Ebene --> asymmetrisch
  (hatte ich weiter oben schon erwähnt)
- Streifenleitungskreise

Für klassisch blechgeklempnerte Lecher-Kreise siehe z.B.
http://www.robkalmeijer.nl/techniek/electronica/radiotechniek/hambladen/ukw-berichte/1976/page234/index.html

Für die klassischen, kapazitiv belasteten Streifenleitungskreise
finde ich kein Photo.

von Possetitjel (Gast)


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Possetitjel schrieb:
> ...

Mist, vergessen: "Hairpin"-Filter sind auch sehr beliebt;
werden aber bei 250MHz ziemlich riesig.
Verkürzte, d.h. kapazitiv belastete Streifenleitungskreise
sind da im Vorteil.

von bazo (Gast)


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Hallo Olaf,

Olaf schrieb:
> Hallo Bazo
>
> O.K. wenn ich als Vervielfacher nun doch einen MMIC benutzen möchte,
> gibt es da bestimmte Typen, die besser sind als andere (schneller in die
> Kompression geraten und dann viele Oberwellen erzeugen) ? DJ8ES hat ja
> einen Gali-6 benutzt, wenn ich mich nicht täusche; in einem anderen
> Artikel wird ein MAR-3 und ein MAR-6 benutzt. Mir leuchtet die Wahl
> dieser MMICs nicht immer ein.

Ich habe für meine Test einfach das genommen, was gerade in der 
Bastelkiste drin war, wichtig ist nur, das man den MMIC gezielt 
übersteuert, d. h. Eingangsleistung muss deutlich zu hoch für einen 
linearen Betrieb sein.

> Wie würde man es mit einem BFR93 machen? einfach den Arbeitspunkt so
> wählen, dass der Transistor nahezu als Schalter arbeitet? ich denke dann
> bekommt man ganz sicher reichlich Oberwellen?

Hier gibt es eine Beschreibung, wie man das prinzpiell macht
http://www.vhfcomm.co.uk/Transistor%20multipliers.pdf

> Den Quarzoszi von DJ8ES habe ich in LTSpice zu simulieren versucht. Aber
> der schwingt mir nicht an, also habe ich davon abgesehen, den
> nachzubauen und bin noch dabei zu recherchieren wie man den anderst
> bauen kann. Schwingt Butler besser an? der braucht aber, soweit ich mich
> noch erinnern kann, mehrere Spulen, was wiederum auch nicht so toll
> ist...

Nein, ich meinte das Schaltungskonzept, das ist der Quasi-Standart für 
die LO alle UHF/SHF Transverter
http://www.kuhne-electronic.de/fileadmin/userfiles/_pdf/leiterplatten/10ghz/MKU%2010%20BAKE_neu.pdf

Zu den benötigten Filter, Neosid bekomm man in Einzelstückzahlen i. d. 
R. nur für die üblichen AFU-Bereiche, d. h 404/432/1152/1296/23xx MHz 
bei
Eisch/R.F. Microwave.

Beispiel für einen diskret aufgebaut Vervielfacher bis auf die letze 
Stufe
http://g4ddk.com/2001.pdf

Wenn man Hairpin-Filter einsetzen will:
http://www.w1ghz.org/filter/Recipes_for_Printed_Hairpin_Filters.pdf

von B e r n d W. (smiley46)


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Noch zwei-drei Bemerkungen

Bei 250 Mhz würde ich noch mit LC- oder Helix-Filtern arbeiten. Spulen 
lassen sich auf einen 2mm Bohrer wickeln und so kann man leicht 10-25nH 
Induktivitäten herstellen. Solche Spulen lassen sich durch 
auseinanderbiegen abgleichen. Kapazitäten im einstelligen pF-Bereich 
sind auch nicht das Problem. Man könnte auch mal suchen, ob sich ein 
SAW-Filter für diese Frequenz findet.

Wird weiter vervielfacht, bieten sich noch Interdigital-Filter an, 
welches speziell auf der Zielfrequenz schon einigermaßen klein werden.

Wird ein MMIC übersteuert, entsteht ein einigermaßen symetrischer 
Rechteck. Dabei werden ungeradzahlige Harmonische generiert, 
geradzahlige entstehen aber kaum. Die Fünffache fällt schon deutlich im 
Pegel ab. Mit einer Transistorschaltung im richtigen Arbeitspunkt 
bekommt man jedoch auch geradzahlige Harmonische. Der Frequenzplan 
müsste dann so aussehen, dass möglichst immer verdoppelt bzw. 
vedreifacht wird.

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