Saturación preamplificador de 23 cm.

Mi instalación para la banda de 23 cm constaba de una antena yagui de 26 elementos con una ganancia de 16 dB, y un preamplificador de mástil conectado a la antena mediante un cable coaxial de baja perdida y un metro de longitud.

Al recibir señales de DATV con el sintonizador MiniTiouner, observe que según la dirección de la antena variaba el nivel de ruido de fondo.

Con el software Noise Power Measurement he podido analizar con más detalle este aumento del ruido, que al realizar un giro completo de la antena varia hasta 14 dB.

Ruido_preamp

En la antena de 435 MHz para satélites,  también tengo instalado un preamplificador de mástil, al mover la antena no tengo ningún aumento en el ruido.

El circuito del preamplificador para 23 cm incorpora un filtro que está realizado con pistas de circuito impreso, al contrario del de 435 MHz que es con resonadores helicoidales. Deduzco que las variaciones en el ruido son debidas a la baja selectividad del filtro del preamplificador, que se satura con las fuertes señales de RF presentes en mi QTH.

La solución adoptada ha sido construir otro preamplificador que incorpora un filtro interdigital y un amplificador con un Gas-Fet, además de dos relés para hacer bypass. He instalado el conjunto resguardado de la intemperie y con facilidad de acceso, lo que me permitirá cambiar el filtro para poder trabajar en diferentes segmentos de la banda.

La imagen corresponde a todo el conjunto del preamplificador, montado en una caja de aluminio.

dav

La selectividad total del preamplificador es de ±7,5 MHz @ -3dB y una ganancia de 18 dB, la pérdida de inserción cuando los relés están en bypass es de 0,6 dB.

Ahora el nivel del ruido de fondo con el preamplificador conectado, se mantiene siempre alrededor de -89 dBm con cualquier dirección de antena.

Noise_power

He probado todo el conjunto con una portadora sin modular, en la imagen se observa la señal recibida (-72 dBm), el ruido de fondo (-89 dBm) y la misma señal pero con 6 dB menos de potencia. La recepción no es directa, se efectúa por reflexión. En la gráfica se puede observar la gran estabilidad que presenta la señal recibida.

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Noise Power Measurement

Un software muy útil para la placa MiniTiouner, es el Noise Power Measurement for Minitiouner, con el que se puede medir la potencia de ruido en 5 frecuencias preprogramadas. La banda de paso con la que se realiza la medida es de 7 MHz @ -3dB (corresponde a la banda de paso del sintonizador), este software puede descargarse de la página:

http://www.vivadatv.org/viewtopic.php?f=60&t=365

Noise_Power

La imagen corresponde a la pantalla del programa, se pueden observar las 5 frecuencias programadas, que se pueden editar desde un archivo ini. El tiempo representado puede ajustarse hasta un máximo de 360 segundos, y las unidades de medida en este caso se reflejan en dBm.

Es una herramienta muy útil para la medida real del ruido procedente de la antena, también para ver la ganancia que introduce un preamplificador, o el rechazo que ofrece un filtro insertado entre la antena y el sintonizador, etc.

En DATV a veces resulta difícil orientar las antenas, pues si la señal es débil, el receptor no la decodifica. Con este software se podrá buscar la máxima señal sin necesidad de decodificarla. Una vez obtenido el nivel máximo, y si se supera el umbral de recepción, con el mismo sintonizador y el programa Minitioune se podrá recibir la imágen.

 

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Conferencia Mercaham 2017

Dentro del ámbito del Mercaham 2017, Joaquím EA3ANS y yo Antoni EA3CNO, hemos dado una conferencia sobre TV Digital Amateur en Banda Estrecha, clicando en la imágen se puede visualizar la grabación de la conferencia:

En ella hemos repasado el pasado y presente de la TVA y explicado las pruebas que estamos realizado en RB-DATV, Televisión Digital de Radio aficionados en Banda Estrecha.

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Ventaja RB-TV sobre DATV.

Después de haber realizado una serie de enlaces en RB-TV y ver cómo se comporta la señal, quise comprobar si existe ventaja a nivel de potencia transmitiendo con SR bajos.

Las señales por encima de 1 MS/s se consideran DATV o (Normales), y debajo de 1 MS/s RB-TV o (Reduced Bandwidth Televisión)

La prueba ha consistido en ver la diferencia entre una señal de RB-TV utilizando un SR de 500 KS/s sobre otra de DATV con un SR de 4 MS/s.

Para que las señales no sufran distorsión por culpa de obstáculos y reflexiones, la prueba la he realizado entre dos QTH’s que tienen visión “casi” directa, están situados a bastante distancia y utilizan antenas muy directivas. La imagen corresponde a la situación y características de las dos estaciones.

Distancia

Como referencia he utilizado un transmisor de DATV en la frecuencia de 1244 MHz, una potencia de 1,5 W y un SR=4 MS/s. Con esta potencia, el valor de VBER (Viterbi Bit Error Ratio) recibido es 0%.

Al insertar un atenuador de 3 dB entre el transmisor y la antena el valor de VBER aumenta al 25%, y se aprecian cortes de enlace. Por lo que consideramos que este es el umbral del enlace, y corresponde a una potencia transmitida de 0,75 W.

Con un transmisor de RB-TV, en la frecuencia de 1242 MHz y con un SR=500 KS/s, insertando atenuadores entre el transmisor y la antena, he obtenido las medidas que se reflejan en la tabla:

Potencia TX

Nivel RX (Relativo) MER

VBER

1 W

-69 dBm 21 dB 0

500 mW

-72 dBm 13 dB

0

250 mW

-76 dBm 10 dB

0

125 mW

-78 dBm 6,5 dB

4%

 50 mW

-81 dBm

3,5 dB

27% (Cortes de enlace)

Observamos con este transmisor el valor de VBER del 27%, corresponde a una potencia transmitida de 50 mW. La diferencia con el transmisor de DATV es de 11,7 dB una ventaja considerable!

El ruido de fondo de la estación receptora es de -88 dBm, observo que con 10 dB de S/N (relación señal / ruido) aún se mantiene el enlace con pocos errores, VBER = 4%

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Amplificador para DATV en 23 cm.

En una anterior entrada, comentaba la dificultad de amplificar con baja intermodulación (IMD) una señal modulada en QPSK. Después de varias pruebas con resultados mediocres, he montado un amplificador con el módulo RA18H1213G de Mitsubishi. Este módulo utiliza tecnología MOS-FET y tiene tres pasos de amplificación. El amplificador necesita un refrigerador grande, en este caso he utilizado uno con unas medidas de 100 x 100 x 40 mm. En las imágenes se observan algunos detalles del mecanizado.

La primera medida que he realizado, ha sido comprobar el ancho de banda del módulo, su máxima amplificación está alrededor de 1275 MHz, y en los extremos de banda cae entre 6 y 8 dB. Por lo tanto el nivel de potencia de excitación, dependerá de la frecuencia de trabajo. En la imagen se observa la curva de respuesta en frecuencia.

IMG_A

Al no tener el módulo una respuesta plana, he realizado las medidas en dos puntos, 1240 MHz y 1270 MHz, utilizando este banco de prueba:

Test_modulo

La potencia máxima de salida es de 35 W. Lo he probado durante un corto periodo de tiempo, para evitar sobrecalentamiento en el módulo.

El fabricante especifica una ganancia de 23 dB, pero según las medidas que he realizado es muy superior. Para determinar la potencia de salida y la IMD con una señal modulada en QPSK, he medido el punto de compresión de 1dB.

1240 MHz
Comp. 1dB 20 W
Aliment. +13,10 V
Consumo 7,27 A
Ganancia 36,5 dB.
1270 MHz
Comp. 1dB 18 W
Aliment. +13,16 V
Consumo 6,97 A
Ganancia 44,2 dB.

Para una IMD baja, reduciendo la potencia al 25%, la salida del amplificador es de 5 W.

He conectado el excitador (1242 MHz), intercalando diversos atenuadores en la entrada del amplificador, con ello he podido medir el nivel de IMD para distintos niveles de potencia de salida. El resultado se puede observar en las imágenes, B, C y D.

Una potencia de salida de 4 W con una IMD de 47 dBc (decibelios respecto a portadora), permiten inyectar más nivel a la entrada del amplificador para obtener mayor potencia de salida, sin que se incremente en exceso la IMD.

La Img-D corresponde a una potencia de salida de 12 W, con un nivel de IMD de 40 dBc, este nivel se considera aceptable para la banda de 23 cm. La velocidad de símbolo en todas las medidas ha sido de 500 KS/s. Con este SR el espectro ocupado es de 1,65 MHz a -60 dBc.

Para tener el amplificador en funcionamiento continuo, he montado sobre el refrigerador un ventilador de 12V DC. El conjunto ha estado funcionando durante varias horas con 12 W de potencia de salida, sin observar excesivo calentamiento del refrigerador.

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LUSAT-OSCAR 19

El satélite LO-19 lanzado el 22/01/1990 (hace 27 años), actualmente tiene activo el transmisor de la baliza sin modulación, solo se recibe una portadora continua.

Hoy a las 11:51 GMT, he recibido la señal del satélite en la frecuencia de 437.125 MHz +/- doppler. Al ser una portadora continua permite la comprobación de toda la estación, orientación de antenas, corrección del doppler y ganancia de la antena + preamplificador.

La señal es muy fuerte y estable, prácticamente en todo el pase entre S-8 y S-9. En esta pasada la máxima elevación ha sido de 40º.

LO-19

En la imágen se aprecia el nivel de la señal con una altura del satélite de 780 km y a una distancia de 1150 km.

He de comprobar si el satélite transmite solo cuando está iluminado, o si por el contrario, aún funcionan sus baterías y también transmite cuando está en eclipse.

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Amplificación, DATV en DVB-S

Después del primer enlace en DATV, pude ver que el nivel de potencia necesaria para cubrir una zona más amplia desde mi QTH, se sitúa entre 5 y 10W. Para lo cual, he realizado una serie de medidas con el fin de determinar que potencia máxima puede entregar un amplificador con una señal QPSK.

La elección de un amplificador de potencia para DATV, debido a una característica llamada re-crecimiento espectral, es muy crítica. Es vital que los amplificadores no sean sobrecargados cuando se usan en DATV.

La potencia máxima que se puede obtener de un amplificador con una señal QPSK, es alrededor de un 25% de la potencia medida en el punto de compresión de 1 dB, (P -1dB). Si la potencia de salida es superior a este 25%, la intermodulación generada por el propio amplificador incrementará notablemente el ancho de banda ocupado por la señal.

Compresión_1dB

Este gráfico determina el punto de compresión (P -1dB), del amplificador que utilizo en el transmisor para DVB-S DATV descrito en una anterior entrada.

En las siguientes imágenes se puede observar el incremento de la intermodulación al aumentar la potencia de salida.

Ancho_banda_0.2W

Este amplificador tiene su punto de compresión de (P -1dB) a 800 mW. La imagen corresponde al 25% de la potencia máxima 200 mW. Los productos de intermodulación están a -50 dB respecto a la portadora. La señal moduladora QPSK, tiene un SR de 500KS/s, y ocupa una ancho de banda de 1MHz a – 50 dB.

Ancho_Banda_0.8W

El mismo amplificador con una potencia de salida de 800 mW, se puede observar el aumento de la intermodulación, que ha subido a -22 dB respecto a la portadora. Ahora, el ancho de banda ocupado a -50 dB es de 3 MHz.

También he probado otro amplificador con un híbrido M57762 de Mitsubishi.

Este híbrido, en FM puede dar una potencia  de salida entre 18 y 20 W, pero con esta potencia está trabajando en saturación. Midiendo su punto de compresión (P -1dB), la potencia de salida se reduce a 10 W. Si queremos amplificar una señal modulada en QPSK con este híbrido la potencia de salida máxima será de 2,5 W.

mdeLa imagen corresponde al amplificador con el híbrido M57762, la potencia de salida es de 2W, con 50 mW a la entrada.

Los productos de intermodulación que en el excitador están a -50dB, a la salida de este amplificador han subido a –35dB. Además también ha aumentado considerablemente el ancho de banda ocupado.

Con todas estas medidas realizadas, he de ver como puedo conseguir en DVB-S DATV, una potencia de salida superior a 5W con baja intermodulación.

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