Duplexer pro 70cm - přeladění CDMA duplexeru 455/465MHz do HAM bandu

 

Duplexer je jednou z nejdražších dílů potřebného ke stavbě převaděče. Před 10 lety se mi povedlo sehnat 19 ks duplexerů Huber-Suhner, které se jeví jako jedny z nejlepších. http://ok1mhk.blogspot.com/2011/11/duplexery-nejen-pro-ok0bnj.html   

    Roztrousily se a už kromě jednoho co jsem si ponechal na reinkarnaci OK0BM už  nemám žádný. U toho jsem dosáhl velmi precizním naladěním naprosto špičkové parametry v celém HAM pásmu převaděčů.  Občas se někdo ozve (nedávno např. kluci okolo OK0BH) že by takový duplexer potřeboval.  Pro OK0BH   se podařilo jeden skladový sehnat, nové jsou však už  dostupné snad jen u výrobce za cenu okolo 900EUR což je opravdu moc… Na e-bay se občas objeví , ale cena je stále dost vysoká – okolo 400 EUR…. Např:  https://www.ebay.de/itm/384898282427

Na německém webu jsem narazil na duplexer stejného provedení, ale pro síť pracující v pásmu 390MHz. Tento duplexer ale nejde přeladit, i po plném  vyšroubování ladicích šroubů se dostaneme na max. 420MHz. Je třeba zmenšit celkovou kapacitu rezonátorů proti víku např. vyvrtáním několika otvorů do kloboučků. Prováděl jsem něco podobného u dutinového filtru pro 950MHz kvůli přeladění na 1090 MHz. Ale nedopadlo to. Nejspíš díky  změně poměru indukčnost/kapacita rezonátoru a nezměněným vazbám mezi rezonátory se to pořádně nedalo naladit s rozumným útlumem a zvlněním.

Asi před 2 lety se ke mně dostal duplexer z vyřazeného systému základnové stanice CDMA. Je to poměrně těžký a robustní kousek obsahující kromě vlastního duplexeru v pásmu 455/465MHz ještě filtr pro diverzitní příjem (anténu) a dva předzesilovače. Dalo by se říct ideální kus železa pro HAM použití na 430MHz.

 

Zvlášť proto, že by měl být duplexer dostupný v podstatě v „neomezeném“ množství.  Základnových stanic byly stovky. Momentálně je technologie už vypnutá a jedná se o „šrot“… 

 

 

 Tenkrát jsem změřil jeho parametry v originálním naladění. Útlum v nepropustném směru není vidět, ale byl  více  než 100dB.

 

 

A  chtěl jsem zkusit duplexer  přeladit do HAM bandu. Sekci pro RX jsem postupným zašroubováním ladicích šroubů dostal někam k 445MHz a níž to nešlo. Pak se mi ale podařilo jeden ladicí šroub zašroubovat tak hluboko, že propadl do dutiny. Nějak jsem neodhadl tloušťku horní desky duplexeru se závitem a najednou byl šroub uvnitř. Vyproštění šroubu by znamenalo pracně otevřít celý duplexer, takže jsem ho zase odstavil do kouta. A zapomněl na něj.

Až doba coronavirová přinesla ten kýžený okamžik a čas na to odšroubovat víko s 189 !!! šroubky.

 

 A vysvobodit ladicí šroub. A hlavně  poodhalit konstrukci a rozvržení duplexeru uvnitř. Jak to tam básník vlastně myslel když to plánoval, kudy to teče, co k čemu je, s čím by se mohlo a s čím nemělo kroutit a hýbat. Nádherná pastva pro oči - festovní konstrukce s 7+7 dutinami v každé sekci ( Huber&Suhner jich má 6+6).

Honstrukce je jinak  duplexeru Huber&Suhner podobná, opět použité rezonátory zkrácené kapacitním kloboučkem.

 

 

 

 

TX větev:

                                                                       RX větev:

                                 

                                                                  Filtr pro diverzitní systém (jen 6 dutin):

                                                                           Víko zespodu (indukční vazby) :

                                 Detail kapacitní vazby u rezonátorů:

     Duplexer tedy není rejekční , ale se vzájemně vázanými propustmi (stejně jako H&S)  což je pro použití  na smogem exponovaných kótách je velká výhoda. Protože potlačuje signály mimo pásmo, pro RX se chová jako kvalitní vstupní preselekce.  Zároveň TX sekce funguje jako výstupní filtr.   A u výstupu k anténě je ještě navíc krásný LPF filtr ze 4 ks postříbřených kostek s teflonem okolo.

 

Pro přeladění z vyššího na nižší kmitočet bylo jasné, že bude třeba delší ladicí šrouby, původní jsou krátké. 

 

V podstatě lze použít maximální  délku  šroubů shodnou s délkou dutin.  Tady jsem  ale udělal chybu, která to celé na další čas pohřbila. Koupil jsem ocelové pozinkované šrouby M5x45mm.

 

  To, že nebyly  nemagnetické  (z nerezu) ale ocelové by asi až tak nevadilo i když ve výsledném efektu se určitě neblahý vliv železa projevil. Hlavní problém při přelaďování byl ten, že jsem nepoužil kontramatky u šroubů a ladil „provizorně“ jen se samotnými šrouby.

 

      

     Přeladění do pásma se povedlo, nepropustné pásmo  mělo (jako původní naladění na 460MHz)  více jak 100dB  nicméně propustný útlum okolo 3dB byl velký. Přisuzoval jsem to ale tomu, že přeladění je poměrně velké (cca 6 procent) a holt dutiny už  při takovém přeladění mají větší útlum. Těžko se dá na takové konstrukci něco počítat – dutiny zakončené kapacitním kloboukem jsou od výrobce spolu s kapacitou ladicích šroubů, vazeb atd.. optimalizované po dané pásmo.  Opět jsem to na nějakou dobu odsunul mezi „rozpracované věci“. Plán byl někdy duplexer  znovu rozebrat a dutiny u paty prodloužit nějakou podložkou. Jsou přišroubované šroubem, neměl by to být až takový problém…. 

 

Plán byl prodloužit rezonátory tak, aby byly ladicí kapacity stejné jako u původního naladění pro 455/465MHz.  Ale ještě před touto úpravou pomohla náhoda! A nakopla mě v dalším úsilí  přeladit duplexer s použitelnými parametry  bez pracných mechanických úprav. Jeden kolega si totiž koupil nějaký USB VNA analyzátor a chtěl ho vyzkoušet. V režimu voobler.  No a po ruce byl duplexer – ideální k otestování toho čínského analyzátoru. Při testech jsem si mimo jiné všimnul, že se křivka a útlum propustnosti duplexeru poměrně dost mění, pokud na ladicí šroub zezhora přitlačím a „zafixuju“ v závitu. Nešlo ale  o nějaké mechanické vůle v rámci vůlí závitu. Byl to čistě elektrický problém, kdy mechanická vůle a použitý pozinkovaný šroub neměl v závitu dostatečný elektrický kontakt. Někdy stačilo se šroubu jen velmi lehounce dotknout prstem. Této anomálie jsem si nějak dřív nevšimnul. Asi proto, že jsem při ladění okolo duplexeru chodil po špičkách. Neboť původní pozinkované ocelové šrouby nebyly fixované a mohly se volně otáčet.

    Takže jsem na zkoušku  zakoupil  nerezové nemagnetické šrouby M5x35mm s šestihrannou hlavou, použil kontramatky, a ladění probíhalo tak, že šrouby jsem lehce zafixoval rozumným dotažením kontramatky. Vůle šroubů byla malá (elektricky v pořádku) a ladění bylo úplně někde jinde. Povrch nerezových šroubů už sám o sobě měl mnohem menší vůli v závitech než pozinkovaný ocelový šroub.

No a výsledek se dostavil. Útlum cca 1dB a nepropustný směr na hranici dynamického rozsahu voobleru – víc jak 100dB.

                                                    RX větev:

                                                                    

                                                                   TX větev:

Neboli je třeba všechny ladicí šrouby nahradit delšími a hlavně kvalitními, bez otřepů v závitech. Ideální nerezové (originální jsou též z nerezu) možná by vyhověly i mosazné. Ale to jsem nezkoušel. V místním „kovomatu“ mají M5/35mm v nerezu za cca 1,5kč/kus, ty mám vyzkoušené a není důvod s tím dále laborovat. Zdálo se, že by na místě některých rezonátorů stačila délka jen 30mm, ale takový šroub byl krátký. Ale bylo třeba některé šrouby délky 35mm zkrátit o cca 2-3 mm tak, aby nahoře nevyčnívaly a šla použít původní krycí deska. Samozřejmě kdo nebude duplexer krytovat nemusí šrouby 35mm zkracovat.

V mém případě jsem vyměnil jen a pouze šrouby u dutin (D), veškeré vazební šrouby jsem nechal původní a v původním naladění. Možná by stálo za to zkusit zakroutit i s nimi, ale na to už jsem neměl chuť ani čas. Výsledné parametry jsou dostačující a výborné, nemá smysl se pídit po desetinkách. Ve výsledném efektu je jedno, jestli bude utlum 0,8 nebo 1 dB.

   Pokud by snad někdo chtěl zkusit nahradit šrouby a kroutit i mimo vlastní rezonátory s vazbami, pamatujte na to, že dlouhé šrouby lze použít pouze v místech vzduchových vazeb mezi dutinami. Tam kde je pomocná  kapacitní nebo indukční vazba může dojít zašroubováním dlouhého šroubu k mechanickému poškození. Vše je patrné z fotografií rozebraného duplexeru. Takže v místech L a C vazeb jen krátký šroub a opatrně si zjistit maximální možné zašroubování. Kde co je jsem namaloval na hodní desku duplexeru - označení D je dutina, bez označení vazba, malůvka s C a L jsou příslušné indukční a kapacitní pomocné vazby:

     Ještě je v plánu přeladit filtr používaný pro diverzitní anténu. Pro stejný účel na HAM bandu. Případně jako další filtr pro TX, nebo třeba pro využití pro jiný přijímač ( meteosondy atd… )  

 

 Ale to by mělo jít bez problému. Nakonec by bylo fajn reinkarnovat i vestavěné předzesilovače. Ale bude třeba si je rozmalovat, zejména logika ovládání (asi zisku?) a identifikace napájení. Od systémového konektoru vede na desku preampu 14 drátů. Z toho 5 je zem, 1x napájení 5 V logiky a 2x 12V pro 7808 stabilizátory.

 

 Pokud by se toho někdo ujal, byla by to záslužná činnost.  Vzhledem k tomu, že v preampech nejsou žádné selektivní prvky, měly by bez problému zesilovat stejně dobře i v pásmu 435MHz. Hybridní couplery Anaren 11303-3 mají v datasheetu uvedeno 380-520MHz (https://cz.mouser.com/datasheet/2/21/11303_3_DataSheet_Rev_B_-2932287.pdf )  A kdyby dělala problémy  zvláštní/neznámá keramická kostička uprostřed mezi oběma stupni , může ven a místo ní malý keramický kondík.

 

 Pokud by se časem podařilo i to, bezesporu se bude jednat o velmi pěkný kus HW s vynikajícími parametry, který půjde bezezbytku využít pro konstrukci převaděče. 

Příspěvek budu průběžně doplňovat až budu mít další informace např. ohledně zprovoznění předzesilovačů.

Prosím nepište mi  o vlastní HW - duplexer, momentálně mám jen jeden kousek navíc odstrojený do "základu".