Ilmari-2003 Lineaarisuudesta; workkimisohje v.0.3/OH2AUE Oman lähetteen voimakkuus ------------------------- Etsi ensin majakan signaali (400 bittiä sekunnissa lähettävä BPSK-majakka - kaksivaihemoduloitu majakka) ja huomioi vastaanottimen S-mittarilla sen signaali- voimakkuuden maksimi. Tämä olkoon se referenssitaso, johon omaa alaslinkattavaa signaalia verrataan. Ideaalinen oman signaalin voimakkuus on 6 dB alle tämän, eli n. yksi S-yksikkö oikein kalibroidulla S-mittarilla mitattuna. Tämä tarkoittaa sellaista tilannetta, jossa oman signaalin teho transponderilla on neljäsosan (keskimäärin) majakan tehosta. Majakan kokonaisteho riippuu tietenkin liikenteen määrästä, koska translaattorin ALC pyrkii pitämään kokonais- tehon vakiona, n. 1 W. Miksi omaa tehoa pitää säätää ? ------------------------------- Tällä kokeellisesti etsityllä lähetysteholla haetaan sellaista oman signaalin (monien muiden workkijan joukossa) voimakkuutta, joka ei huononna majakan modulaation laatua. Majakan modulaation hyvänä säilyminen on tärkeätä, jotta Ilmarista saadaan telemetria vastaan- otettua virheettömästi kaikissa olosuhteissa. Päätevahvistimen lineaarisuus ----------------------------- Tarkastelemalla Ilmarin lohkokaaviota, voi havaita että majakat (CW ja BPSK) ovat ns. yhteistie- lähetteitä, eli ne käyttävät samaa toistimen päätevahvistinketjua. Koko translaattori on siis monikantoaaltokäytössä, joka seikka on tietenkin ollut koko ajan mielessä lähetintä suunniteltaessa. On tietenkin erittäin tärkeätä, että signaalit eivät kehitä mainittavammin keskeismodulaatiotuloksia, sillä muutenhan ne aiheuttaisivat toisilleen häiriötä. Tämä näkyy käytännössä signaali-/kohinasuhteen, tai oikeammin signaali-/(kohina+häiriö)-suhteen huononemisena. Ajateltaessa tällaista yhteistievahvistinta, voidaan havaita, että amplitudiltaan merkityksellisin lähete dominoi tilannetta, jossa tarkastellaan transponderi- lähettimen pääteasteen kompressiota. Lähestyttäessä lineaarisen lähettimen kompressiota, alkaa ohjaavan signaalin vaihe myöskin vääristymään. Vääristymän suuruusluokka riippuu lähettimen pääteasteen rakenteesta ja sen lineaarisuudesta. Ilmari-2003:n pääteaste on vielä tässä vaiheessa periaatteessa A-luokan vahvis- tin - myöhemmin siitä kaavaillaan ns. HELAPS-tekniikkaa käyttävä (High Efficiency Linear Amplification by Parameter Synthesis) pääteaste. HELAPS-tekniikka on EER-tekniikasta kehittyneempi menetelmä (EER- eli Envelope Elimination & Restoration-tekniikka), jolla saadaan aikaiseksi hyvä lineariteetti erityisen hyvällä DC-/RF-hyötysuhteella. On huomattava, että lineaarisuus ja hyötysuhde ovat useimmiten toistensa poissulkevia, mutta em.-tekniikoilla saadaan parannettua molempia ominaisuuksia samanaikaisesti. AM-/PM-konversio ---------------- Kaikki yksittäiset signaalit, jotka nostavat pääte- asteen RMS-lähtötehoa lähelle huipputehoa aiheuttavat lähellä kompressiota ollessaan samanaikaista vaihe- siirtoa (AM-/PM-konversio, samalta nimeltään ICPM, eli Incidental Carrier Phase Modulation - saman- aikainen kantoaallon vaihemodulaatio). Tämä AM-/PM- konversio saa aikaan tietenkin lähellä kompressiota epälineaarisen vahvistimelle ominaisen ilmiön, jossa AM-komponentilla varustettu signaali kehittää samanaikaisen vaihesiirtymän, jolloin myös BPSK-signaali, olkoonkin, että on puhdas vaihemodulaaio, kärsii tahattomasta amplitudin ylimodulaatiosta, koska tällöin myös sen signaali vaihemoduloituu virheellisesti muiden signaalien aihettaman ylimodulaation aiheuttamasta amplitudi-/ vaihemodulaatiosta. Majakan BPSK-signaali (ja myös kaikki muukin translaattorin päästökaistalla oleva liikenne, jossa vaihekomponentti on tärkeä - SSB, PSK-31 jne.) kärsii tästä ja häiriintyminen näkyy tarkasteltaessa vastaanotettavan majakan ns. silmäkuvio- korkeutta ja/tai ns. konstellaatiota. Siis, jotta 400 bps BPSK-majakan signaali säilyy jatkuvasti luettavana, on tärkeätä huomioida oman signaalin taso verrattuna tähän majakkaan. Ilmari-2003:n transponderin kaistaleveys ---------------------------------------- Ilmari-2003:n transponderi (käytännön toteutus OH1LRY) on suunniteltu siten, että sen hyötykaistaleveys on nimellisesti 38 kHz. Tämä tarkoittaa sitä, että noin 10 SSB/CW-asemaa voi olla äänessä samanaikaisesti (huomoiden modulaation huippu-/RMS-suhde ja liikenteen simplex- ominaisuuden, eli käytännössä 20 asemaa voi workkia samanaikaisesti. Kaistaleveys on käytännössä kompro- missi liikenteen määrän ja käytettävissä olevan lähetin- tehon välillä. Suuremmalla teholla voitaisiin välittää enemmän liikennettä, mutta tällöin tarvittaisiin suurempi akku-/paristokapasiteetti samalla, kun termisten häviöiden kanssa suoriutuminen monimutkaistuu. C-luokan vahvistimilla SSB:tä... -------------------------------- Ilmari-2003:n translaattori on suunniteltu siten, että sen tekniikkaa voidaan käyttää mahdollisimman pitkälle myös tulevaisuuden RATS-SAT:in vastaavassa toteuteksessa (RATS-SAT:ia suunnitellaan Suomen ensimmäiseksi radio- amatöörisatelliitiksi), mutta käyttäen sovellettua HELAPS- tekniikkaa. HELAPS-tekniikka mahdollistaa lineaarisen monikantoaaltokäyttöön suunnitellun RF-lähettimen toteut- tamisen siten, että RF-tehoasteet ovat hyvän hyötysuhteen omaavassa C-luokassa. Tämäntyyppisiä pääteasteita on toistaiseksi toteutettu niin bipolaaritekniikalla kuin GaAs-FET-tekniikallakin, tosin bipolaaritekniikka on antanut parhaimmat hyötysuhdelukemat. Tämä olkoonkin, että GaAs- FET-vahvistimet ovat lineaarisuudeltaan erityyppisiä kuin bipolaariasteet - saman IMD-tason saavuttamiseksi tarvitaan huomattavasti vähemmän ns. back-off:ia, eli tarvittava huipputeho/RMS-teho-suhde on tuntuvasti pienempi saman IMD-tason (keskeismodulaatiotason) saavuttamiseksi. Summa summarum -------------- Workittaessa Ilmarilla, tulee ensin käydä toteamassa majakan signaalin voimakkuus S-mittarilla ja pyrkiä pitämään oma Ilmarin transponderilta alas tuleva signaali yhden S-yksikön verran (n. 6 dB) alle tämän. Majakan voimakkuutta kannattaa aina välillä tarkkailla, sillä se tulee luonnollisestikin muuttumaan Ilmarin lennon aikana. 28.11.2003/OH2AUE