Sljedeći članak opisuje FM ATV odašiljač za 13 cm opseg po originalnoj shemi Iana Bennetta G6TVJ, koji služi kao pobuđivač za umnoživač frekvencije sa izlazom na 10 GHz. Isto tako odašiljač može raditi samostalno na 13 cm opsegu. Odašiljač ima visoke performanse što znači da je kao prva stvar kvaliteta slike gledana na satelitskom mikrovalnom prijemniku odlične kvalitete, vrlo oštra, bez distorzija, bez pojave duhova na dijelovima video signala, slika je prirodnih boja i kontrasta, devijacija video signala je vrlo linearna. Nabrojane karakteristike često nedostaju kod klasičnih izvedbi ATV FM odašiljača koje možemo pronaći na Internetu.
Kao druga stvar koja opisuje visoku performansu uređaja je stabilnost audio i video frekvencije, koja je u potpunosti sintetizirana. Treća stvar je da odašiljač radi u širokom frekvencijskom opsegu i pokriva cijeli radioamaterski 13 cm opseg, isto tako moze raditi i van radioamaterskog opsega za potrebe umnoživača na 10 GHz. Četvrta stvar koja opisuje karakteristiku visokih performansi je da odašiljač radi bez potrebe mikroprocesora za komunikaciju sa PLL-om
Opisani uređaj biti će instaliran na 3 cm ATV repetitoru 9A0TVZ u Zagrebu, gdje će se stari pobuđivač od Comteha zamjeniti sa sljedećim pobuđivačem. Odašiljač generira signal na 2620 MHz i putem koaksijalnog kabela šalje signal u umnoživač i potom u izlazno pojačalo snage koje je dalje spojeno sa horn antenom. Frekvencija iz umnoživača 4 puta je viša od izlazne iz pobuđivača, i iznosi 10480 MHz. Izvor na 2620 MHz u potpunosti je sintetiziran, dajući stabilnu frekvenciju koja je neophodna za rad repetitora. Izlazni nivo od maksimalnih +17 dBm (60 mW) u kombinaciji sa jednom od usmjerenih antena, sasvim je dovoljan za samostalni rad, bilo u simpleksu ili za rad preko repetitora. Isto tako izlazni nivo od +17 dBm dovoljan je da se na izlaz priključi pojačalo snage ako je to neophodno. Ako se uređaj koristi za 10 GHz ATV, izlazni nivo od +17 dBm dopušta gubitke snage u koaksijalnom kabelu do umnoživača (ukoliko je umnoživač montiran kod same antene), pa su tako moguće dužine i od 10 m od pobuđivača do umnoživača (pogledati karakteristike koaksijalnih kablova!). Kompletan odašiljač sastoji se od dva modula, prvi je baseband procesor (sintetizirani audio/video modulator) koji nam osigurava vrlo kvalitetan audio i video signal, a drugi je SHF modul. Moram naglasiti da je odašiljač rađen po shemi Iana Bennetta G6TVJ.Odašiljač je vrlo jednostavan za izvedbu i ne zahtjeva neko stručno znanje iz područja elektronike, stoga odašiljač je namjenjen svim ljubiteljima ATV načina rada koji žele imati kvalitetan ATV odašiljač. Audio/video modulator napravljen je sa klasičnim elektroničkim komponentama, a SHF modul u SMD tehnici. Elektroničke komponente za odašiljač lako su nabavljive što kod nas što na Internetu (VCO, prescaler i PLL). Započnimo priču prvo sa opisom odašiljača.
sl.1 električna shema ATV odašiljača
Video sintetizator
Ulazni video signal najprije se vodi na video inverter koji nam služi da invertiramo video signal, zatim se invertirani video signal vodi na pre-emphasis filter, koji je napravljen po standardnoj CCIR-405 normi, i služi da se smanje efekti distorzije slike; također poboljšava odnos signal/šum za nekoliko dB (pročitaj članak Što je baseband?), poslije pre-emphasis filtera signal se vodi na mali RC filter, sklop koji se sastoji od promjenjivog kondenzatora i 2 otpornika a služi za korekciju HF video odziva i korekciju faze. Zatim, video signal ide na negativni ulaz video pojačala (video buffer EL2020 ili AD810), a na pozitivni ulaz dovodimo napon za rad VCO-a (u konačnici u prijemu na izlazu satelitskog receivera dobivamo neinvertirajuć video signal). Kao izlaz iz video pojačala dobivamo video signal kombiniran sa DC naponom kojeg daje operaciono pojačalo loop filtera (LF351) preko tranzistora BC108. Tako kombiniran signal vodi se 50 ohmskim koaksijalnim kabelom na ulaz VCO-a na nožicu 5 u SHF modulu.
Srce odašiljača je naponski kontroliran oscilator (VCO) tip JTOS-3000 by Mini-Circuits. JTOS-3000 radi u širokom frekvencijskom rasponu od 2300 MHz do maksimalnih 3000 MHz. VCO ima jako niski fazni šum od -130 dBc/Hz i visoko impedancijski ulaz, što omogućava ravni frekvencijski video odziv. VCO je frekvencijski moduliran video signalom, a frekvencija od 2620 MHz podešena je DC naponom (loop filter). Izlaz iz VCO-a napaja izlazno pojačalo i prescaler preko 3 dB SMD atenuatora (PAT-3) i SMD otpornog splitera. Prescaler je Motorolin integrirani krug MC12079 koji daje na izlazu signal 1/256 ulazne frekvencije i koji se dalje vodi preko kondenzatora od 47 nF koaksijalnim kabelom od 50 ohma na ulaz sintetizatora MC145151 na nožicu 1. Izlazno pojačalo VNA25 daje maksimalno oko 60 mW izlazne snage.
Prescaler daje na izlazu signal frekvencije 10,234375 MHz koji se vodi na Motorolin MC145151 paralelni sintetizator. Na izlazu prescalera na nožici 4, može se mjeriti frekvencija koja iznosi 1/256 frekvencije VCO-a. Sintetizator MC145151 radi sa referentnim kvarc kristalom od 10 MHz podjeljen sa fiksnim faktorom N=8192 na frekvenciju diskriminatora od 1220 Hz. Frekvencija od 10,234375 MHz također se dijeli sa promjenjivim faktorom N=8384, rezultat je 1220 Hz. Promjenjivi faktor N se dobije mjenjanjem položaja DIP prekidača, a izračunava tako da se frekvencija dijeli sa korakom sintetizatora od 312,5 kHz. Primjer; izlaznu frekvenciju od 2330 MHz dijelimo sa korakom sintetizatora 0,3125 MHz, rezultat je faktor N=7456. Diskriminator sintetizatoranapaja operaciono pojačalo loop filtera (LF351), koji određuje potreban DC napon za rad VCO-a. Vremenska konstanta loop filtera izračunata je tako da daje sporije vrijeme zaključavanja frekvencije koje iznosi oko 5 sekunda, razlog je taj da se osigura dobra LF video performansa i spriječi rolling i tearing video signal. MC145151 vrlo je korisni integrirani krug i radi jako dobro u TV modulatorima, ostali tipovi kao što su SP5055 koji se najčešće koriste u jeftinim ATV odašiljačima jednostavno ne mogu proizvesti dobre rezultate unatoč optimalnim komponentama loop filtera. Ljepota integrirca MC145151 leži u tome što je fleksibilan i ne zahtjeva korištenje mikroprocesora za komunikaciju. Sintetizator proizvodi korake od 312,5 kHz (1,25 MHz na 10 GHz) tako da su druge frekvencije moguće. Ovakva konstrukcija omogućava rad na 13 cm ATV opsegu i kao takva koristi se kao visoko kvalitetan FM ATV odašiljač. Referentni kvarc kristal od 10 MHz može se korigirati par stotina kHz sa trimer kondenzatorom od 65 pF tako das e dobije točna vrijednost frekvencije koja iznosi 1/256 dio frekvencije VCO-a.
Audio modulator
Audio modulator radi slično kao video modulator (FM modulacija). 74HCT4046 VCO napaja se sa kombiniranim DC naponom kojim određujemo frekvenciju VCO-a i audio signal s kojim se vrši modulacija (FM). 74HCT4046 VCO se koristi umjesto LC oscilatora zbog teškoće pribavljanja prikladne varikap diode. Na izlazu iz VCO-a nalazi se band pass filter od 6,5 MHz koji služi za otklanjanje harmonika i pretvaranje pravokutnog signala u sinusni koji će se poslije superponirati sa video signalom. Za drugu frekvenciju audio subcarriera potreban je i drugi keramički low pass filter. Još je bolje rješenje napraviti LC low pass filter ukoliko se misli često mjenjati frekvencija audio subcarriera. Drugi paralelni sintetizator MC145151 koristi se za određivanje frekvencije audio subcarriera na 6,5 MHz. Referentni kvarc kristal od 5,12 MHz koristi se za sintetizator, a frekvencija diskriminatora određena je na 5 kHz. Loop filter operacionog pojačala ima sporu vremensku konstantu zaključavanja frekvencije da se očuva dobra audio LF performansa. Audio sintetizator ima korak od 5 kHz i može se podesiti na bilo koju drugu audio frekvenciju promjenom dip switch prekidača (potrebno staviti odgovarajući keramički filter ili podesiti LC low pass filter na maksimum). Također je moguće kombinirati nekoliko izlaza iz audio modulatora, dajući istodobno par audio kanala na različitim frekvencijama (6.0, 6.5, 7.0 MHz). U ATV sustavima, rad sa višestrukim audio subcarrierima može dovesti do neželjenog efekta inter modulacije.
Konstrukcija i podešavanje
Audio/video modulator (baseband) radi se na običnoj jednostranoj tiskanoj pločic, dok SHF modul koristi dvostranu tiskanu pločicu materijal FR4. Svi elemnti SHF modula su SMD, svi vodovi na pločici su 50 ohmski (nije potrebno nikakvo prilagođenje), ostalo je masa. Druga strana pločice također je masa. Posebnu pozornost treba obratiti na metalizirane rupice koje imaju dvije uloge; odvođenje temperature VNA25 na masu (hlađenje) i sprečavanje neželjenih oscilacija, koje se javljaju posebno na diskontinuitetu linija (oštri rubovi, koji se ponašaju kao antene i zrače u prostor) i ispod VCO-a. Metalizirane rupice rađene su po preporuci datasheet-a VNA25 i JTOS-3000.
Što se tiče konstrukcije SHF modula čija se tiskana pločica lemi u odgovarajuću metalnu kutijicu na kojoj se prethodno trebaju izbušiti rupe i to za; SHF izlaz za SMA konektor, ulaz za VCO za SMB ili SMA konektor, izlaz iz prescalera za SMB ili SMA konektor i rupu za napajanjeza provodni kondenzator od 1 nF. Podešavanje uređaja je sasvim jednostavno. SHF modul netreba nikakvo podešavanje, prije samog priključenja na napon potrebno je provjeriti sva tri inegrirca dali na njima postoji kratki spoj. To čemo učiniti na dva načina, vizuelno sa povečalom i ohmmetrom. Kod izlaznog pojačala VNA25 između nožice za napajanje i mase postoji otpor od oko 10 ohma (ne zabrinjavat se to je sasvim u redu), kod ostalih integriraca (JTOS-3000 i MC12079) otpor izmedju nožica napajanja i mase trebao bi biti jako veliki. Kad je to učinjeno možete uređaj priključiti na napon.
Sintetizator bi trebao zaklljučati frekvenciju nekoliko sekundi nakon uključenja uređaja na napon. LED dioda na početku treperi sve dok se frekvencija ne zaključa, nakon čega LED dioda svijetli mirnim sjajem. Podešavanje frekvencije odašiljača vrši se promjenom položaja DIP switch prekidača. Da bi odredili položaje prekidača moramo najprije odrediti faktor N, koji se dobije tako da se željena frekvencija odašiljača podijeli sa korakom sintetizatora koji iznosi 312,5 kHz. Primjer; 2330 MHz podjelimo sa 0,3125, kao rezultat dobijemo faktor N=7456. Jednostavnom pretvorbom faktora N u binarni oblik pomoću PC kalkulatora ili nekog drugog online kalkulatora, dobivamo brdo jedinica i nula. 1110100100000. Upravo te jedinice i nule znače položaj prekidača. Rezultat mora biti sa 14 znamenaka, ukoliko to nije slučaj onda se treba dodati onoliko nula ispred da se dobije 14 znamenaka. Nula znači da je prekidač zatvoren prema masi, jedinica da je otvoren i da nema spoj sa masom. MC145151 ima unutarnje napajanje od 5V. Slično se određuje frekvencija audio subcarriera. Primjer; 6500 kHz dijelimo sa korakom sintetizatora 5 kHz, faktor N=130, što bi na binarnom značilo 00010100010100.
Video devijacija najidealnije bi se trebala podesiti sa trimerom prije video buffera AD810 sa spektralnim analizatorom. Ako nemate spektralni analizator bit će dovoljna test slika narinuta na video ulaz. Trimer okrećemo sve dok se ne pojave distorzije na slici, i zatim ga vratimo malo unatrag. Slično podešavamo i audio modulator, trimer audio pojačala okrećemo sve dok se pojave audio distorzije, zatim trimer vratimo malo unatrag. Zatim podešaavamo audio subcarrier injekciju sa trimerom koji se nalazi kod buffera EL2020. Injekcija ASC signala iznosi oko 20 % video signala. Ukoliko je nivo injekcije veći od 20 %, pojavit će se linije u video sgnalu koje titraju u ritmu modulacije.
Rezultati
Odašiljač je napravljen sa namjerom da se dobiju što bolji rezultati audio i video signala. Video performanse odašiljača su odlične, pa se tako uređaj može koristiti i za odašiljački dio ATV repetitor. Prilikom testiranja odašiljača, na video ulaz bila je narinuta test slika, a prijemni dio je oslabljen tako da se dobije slika kvalitete P1. Unatoč slabom signalu, slika je bila zaključana bez treperenja, slika je bila u boji i bez distorzija. Ukoliko imate bilo kakvih pitanja vezano za opisani ATV odašiljač ili za samu konstrukciju istog, slobodno mi pošaljite e-mail. Do gledanja na ATV-u.
Download:
1. Pločica SHF modula (PCB) 
2. Sintetizator MC145151 manual
3. VCO JTOS-3000 manual
4. Prescaler MC12079 manual
5. Atenuator PAT-3 manual
6. Izlazno pojačalo VNA-25 manual
