home page start DJ7RI Impressum

10.  24 GHz ATV

(keine Haftung des Autors, Irrtum vorbehalten, s. auch Hinweise auf der HISTORY Seite)

Literaturhinweise 24 GHz,
Gunn Oszillator, Durchblasemischer, 24 GHz Gunn oscillator or gunnplexer for atv
Schaltung für den Betrieb eines Gun Oszillators, gunn oscillator power supply circuit
Blockbilder verschiedene 24 GHz Sendesysteme, block diagram for different 24 GHz transmitter systems
24 GHz Sender Mischversion mit nachfolgendem Verdoppler
Feedhorn für die Anwendung im Offset Spiegel, feed horn antenna for offset sat receiver antenna

For a first atv try on 24 GHz you can use a Gunnplexer rf generator and mixer. From time to time you can buy surplus parts for low price from 5 to 20 Euro. I had no problems to adjust the oscillator to the 24 GHz atv band. A simple circuit makes it possibly to adjust the frequency by a variation of the dc power supply and modulate with video. Output power was around 3-8 mW. Good enough to reach our atv repeater over a distance of 3-5 km.
A module with a integrated mixer diode to mix down 24220 MHz makes it easy to control the transmitter. I use a SAT receiver with 70 MHz IF Input for this test.
Be sure to be conform with the data sheet. Of curse there is a little problem with the frequency stability by different outside temperatures. Most time its possibly to adjust the frequency with the dc power supply.
A small feed horn together with a offset parabolic antenna is well working.

Der Hohlleiterresonator mit einer Gunn Diode schwingt bei diesen Geräten z.B. im Bereich 24150 MHz und läßt sich i.d.R. problemlos auf ATV-Frequenzen im 24 GHz Bereich abstimmen (Eingabe bei db0il ist 24220 MHz, weitere Infos zum Empfangssystem auf der IGAF-Seite). Dabei ist auf die Verwechslungsgefahr zwischen Diodenhalterung und Abstimmschraube zu achten. An die Gunndiode wird meist 5V gelegt. Genaue Werte sind dem Datenblatt zu entnehmen. Vor den Gunnoszillator ist der Durchblasemischer montiert. Für den ausschließlichen Sendebetrieb wird der sep. Mischervorsatz, falls vorhanden und demontierbar, entfernt. Die Ausgangsleistung beträgt etwa 3-8 mW.

Für die Verwendung als Empfangseinheit ist dieser Diodenanschluß über ein geeignetes Koppel C mit dem ZF-Verstärker zu verbinden. Bewährt hat sich ein SAT RX mit 70 MHz ZF Eingang.

Um die Frequenz des Oszillators fein abzustimmen wird die Betriebsspannung variiert. Ein Festspannungsregler bildet die DC Quelle mit der maximal zulässigen Spannung. Der Basisstrom des Emitterfolgers wird über ein Potentiometer eingestellt und wird damit für einen Diodenstrom der Gunndiode von etwa 70-80 mA die änderbare Spannung liefern. Die einstellbare Basisspannung des Emitterfolgers von etwa 5-6V wird von dem Videosignal bzw. dem Ausgangssignal einer Basisbandschaltung überlagert.

Diese Schaltungen haben sich als Einstiegsmodule bewährt. Ca. 3-8mW reichen bei Sichtverbindung zum Repeater db0il und einer Entfernung von etwa 5 km für ein rauschfreies Farbbild, siehe auch die User Bilder von df2lf und dl1lhl auf der USER Seite von db0il dem ATV Repeater der IGAF in SH. Die übliche Frequenzdrift von ca. 20 MHz/10°C Temperaturänderung ließ sich mit der variablen Betriebsspannung ausgleichen.

Weitere Versuche mit DRO Oszillator, Verdoppler, PA bis 100mW sollen folgen. Ergebnisse werden hier veröffentlicht. Stand 17.09.05: Alle Sendeversionen der folgenden Blockdiagramme wurden getestet. Näheres s.
24 GHz Sender Mischversion und weiteres später bzw. auf Anfrage.
other circuits with DRO, doubler, 100mW PA and so on later on this page. The transmitter systems of the following diagrams are tested. More later or write me your question.

zurück zur Themenauswahl, back to topic

Die Praxis:
Für den stationären oder auch portablen Betrieb wurde für den erste ATV Versuch der Gunn Oszillator zusammen mit einem Hornstrahler in einen "ausgeräumten" LNC eingebaut. Dieser wurde, wie üblich, im Brennpunkt am dafür vorgesehenen Haltearm eines 40cm Offset SAT Spiegel montiert. Die Spannungsversorgung, komplett mit Basisband und einem eingebautem digitalem Voltmetermodul zur Abstimmungshilfe, betreibt den Sender über ein RG58 Kabel. Es kann natürlich auch ein SAT Kabel sein.

Schaltung zum Betrieb eines Gunn Oszillators:

Die Schaltung ist ein erster Entwurf und sicher noch optimierbar. First test circuit for the power supply.
P3 kann im Wert an die Stromverstärkung sowie den gewünschten Abstimmspannungsbereich angepaßt werden. Bei einem zweiten Aufbau wurden 4,7 K verwendet. D4 und D6 sollen die Videoeingangsspannung begrenzen. Auch D7 soll eine Überschreitung der zulässigen Betriebsspannung der Gunn (oder GUN) Diode verhindern. R3 kann u.U. entfallen. Für höhere Betriebsspannung wird in der Masseverbindung des Festspannungsreglers eine Diode zwischengeschaltet.

Alternativ zum Einstiegsmodell mit einem Gunnsender bieten sich diverse andere Versionen zum Nachbau an (s. Blockbilder und meine Beschreibung 24 GHz Sender). Im Prinzip benutzen die Schaltungen ein bewährtes System: Aufbereitung über 12 GHz. Die einfachste Lösung ist sicher ein modulierbarer 12 GHz Oszillator mit Resonator (DRO). Stehen bis 20 mW zur Verfügung eignet sich der Verdoppler nach DB6NT. Je nach verwendetem Halbleiter (MGF1302, MGF1907, MGF1303, NE32584C und geschickter Anpassung und Aufbau (Fähnchen schieben) erreicht man hinter einem Hohlleiterausgang des Verdopplers auf 24 GHz 5-15 mW.

24 GHz ATV ohne direkte Sicht? Nun, mit einem Hochhaus dazwischen und ohne Möglichkeit über eine Reflexion zum Ziel zu kommen, wird es kaum gehen. Meine Hoffnung den nur 30 m entfernten Miniwald (2 große Bäume mit großen Blättern dicht belaubt) an der dünnsten Stelle zu durchdringen hat sich erfüllt. 80 mW und ein 40er Offset Spiegel machen es bei trockenem Wetter trotz Laub noch möglich den 3 km entfernten Repeater db0il zu erreichen. Wehe aber es fällt ein wenig nass (Regen), dann ist von dem B5 Signal nur noch B0-1 übrig. Also doch, 24 GHz, ein Schönwetterfunk. Ohne Laub im Winter geht es trotz diverser Zweige und Äste besser als auf 6cm (Stand vom 05.12.05). Wie der Bericht ausfällt wenn sich die Antenne evt. 5 m höher befindet wird ein Versuch zeigen Erst möchte ich einen Test der Sichtweite mit einer kleinen hochgehaltenen Videokamera. Anmerkung: auch die 13 cm 200 mW-Verbindung leidet oft und der Empfang auf 3 und 6 cm ist machmal bei einer Baumbewegung unterbrochen.

For a better frequency stability choose one of the following ideas. Use a 12 MHz DRO oscillator with ATV FM modulator input or up converter for 13cm ATV-TX to 12 GHz (10-20mW out). A doppler made by db6nt makes 5 mW on 24 GHz. Do you use a better FET may be more than 5 mW. Some people modified an SAT-LNC for an up converter. Feed 13cm ATV Signal to the F-connector and from there direct to the LNC mixer diode. The front amplifier function must be changed to work for an 12 GHz amplifier now. Therefor the positive supply voltage and the negative voltage wire must be changed for the new function too. For every up mixer system don't forget a good working band pass filter or high pass filter to reduce the LO frequency. A following 12 GHz amplifier with about 20-40 mW for a good doppler output is needed.

zurück zur Themenauswahl, back to topic

Sendesysteme für 24 GHz (Blockbilder)

 24 GHz Sender Mischversion mit nachfolgendem Verdoppler

Zur Zeit (Stand Dez. 2005) verwende ich im Prinzip das Konzept 3) meiner Bockschaltbilder mit etwas abgeänderten Frequenzen. Der dabei verwendete 13cm ATV TX wird in einem Frequenzbereich verwendet, der mit meiner 13cm Empfangsanlage gerade noch empfangen werden kann. 2360 MHz wäre etwas zu hoch. Die 9690 MHz LO-Frequenz ist dabei ohne Schwierigkeit realisierbar.

Ein Comtech-Sendemodul von der Fa. Lechner wird auf auf 2420 MHz gestellt und mit einem 9690 MHz-Oszillator auf 12110 Mhz gemischt. Danach folgt ein Verdoppler von db6nt mit etwa 7 mW Ausgangsleistung. Eine fertige Endstufe mit etwa 70 mW bildet den Abschluß. Verdoppler und PA befinden sich zusammen mit der Stromversorgung (Regler und DC/DC Wandler für die negative Vorspannung) in einem Kunststoffgehäuse und stellen den 24 GHz Block dar.
Ein kurzes Stück WR42 Hohlleitermaterial verbindet die Endstufe mit meinem 24 GHz Feedhorn. Die Sendeeinheit (24 GHz Block) befindet sich in einem 60er Offset Spiegel.

Die erste UP-Mixer Version nach Blockbild 4) war ein umgebautec LNC. Dabei wurde das 13cm-ATV-Signal auf den ZF-Ausgang des"Down-Mixers" gegeben (s. auch andere Veröffentlichungen für einen 10 GHz UP-Mixer). Der LO wurde auf 9690 gezogen, der Eingangsverstärker für eine Vorverstärkung "gedreht" und für 12110 MHz optimiert. Ein schmales Hohlleiterfilter trennt 12110 MHz von den unerwünschten Signalen. Besonders der kräftige Oszillator sollte möglichst um 50 dB zum 12 GHz Signal gedämpft werden. Der nachfolgende 12 GHz-Aufholverstärker verstärkt auf etwa 20 mW. Von dort führt ein dämpfungsarmes Kabel über etwa 5 m bis zum 24 GHz Block. Diese gesamte Ausführung habe ich inzwischen durch Surplus Module ersetzt.
Leider hat sich in den ersten Wintermonaten ein Effekt gezeigt, der wohl auf eine Temperaturabhängigkeit des Verdopplers zurückzuführen ist. In den ersten warmen Tagen wird dies Problem hoffentlich erkannt und gelöst.

Eine genaue Baubeschreibung habe ich 2006 im TV Amateur, dem Fachblatt der AGAF, geplant.

Hornstrahler  für den Betrieb im Offset Spiegel, einige Linien sind Hilfslinien.
Feedhorn for offset dish antenna and WR42, some lines a for help only

Das Feedhorn hat eine Öffnung für die Adaption an einen WR42 Flansch. Der Gewinn soll bei etwa 11 dBi liegen und sich als Feedhorn in einem Offset Spiegel mit einem F/d von 0,7 befinden.
zurück zur Themenauswahl, back to topic

  
links: gunn Oszillator und Hornantenne für Offset Spiegel, rechts: komplett im LNC Gehäuse eingebaut.
left: gunn oscillator with mixer and feed horn, right: complete part is built in to a free LNC box

Bericht wird fortgesetzt, Stand 24.03.05  zurück zur Themenauswahl back to topic

Literaturhinweise 24 GHz Technik 

24 GHz Spiegel= TV Amateur Heft 133, S11,von DJ9PE/OE5BDO
W5KHT Gunnplexer Video/Composite Modulator= TV-Amateur der AGAF Heft 30/78
Tipps und Tricks beim Selbstbau 24 GHz Doppler/PA v. DB6NT= Der bayerische Bergtag - BBT technikforum  von Jürgen Dahms - DC0DA
24 GHz Bake - ATV Sender von Michael Kuhne DB6NT=
TV Amateur 98/95  S10,  DUBUS 1.88, Dorsten 1988, Weinheim 1992, Dorsten 1994
12 GHz LO für 24 und 47 GHz= DUBUS 4/90 von Michael Kuhne, DB6NT
GaAs FET Verdoppler mit Durchblasemischer für 24 GHz= DUBUS 3/86  , Michael Kuhne, DB6NT