Mixeur 2.4GHz

Ce mixeur permet de visualiser la bande 2.4GHz avec un analyseur de spectre 1GHz
Cliquez sur une image ci-dessous pour visualiser l'album. Certaines sont commentées

1 Principe

Ce mixeur utilise un simple transistor UHF BFR93A pour effectuer la multiplication des signaux de la bande 2.4GHz avec le signal d'un oscillateur local à 2 GHz. Il est basé sur le fait que le gain d'un transistor monté en émetteur commun dépend du point de fonctionnement. Il suffit donc d'appliquer le signal de l'oscillateur local, de forte amplitude, sur la base et le signal d'entrée de faible amplitude sur l'émetteur pour obtenir le produit désiré de l'un par l'autre, qui n'est autre qu'une modulation d'amplitude.

Pourquoi désire-t-on effectuer ce produit ? C'est pour obtenir la somme et la différence des fréquences des signaux, suivant le petit rappel de trigo ci-contre :

Ce qui nous intéresse en fin de compte c'est la différence des fréquences. Ainsi avec un oscillateur local à 2GHz, les signaux de la bande de 2.4GHz se retrouveront décalés à 2,4GHz - 2GHz = 400MHz.

Et 400MHz cela tombe dans la gamme des analyseurs de spectre faciles à obtenir d'occasion pour pas trop pas cher.

2 Schéma du mixeur

Ce schéma sera ultérieurement complété par un étage préamplificateur des signaux d'entrée à 2,4GHz afin d'améliorer la sensibilité.
Contrairement au configurations d'autres mixeurs dits "double balanced", celui-ci n'élimine pas les fréquences d'entrée (Input et OL) qui se retrouvent en sortie. Ce n'est pas gênant vu que l'analyseur de spectre y est insensible, mais il y a aussi des signaux de plus basse fréquence (0..1GHz) générés par l'oscillateur local, qui eux deviennent visibles et gênants. Il faudra donc ajouter un filtre de bande étroite centré sur 2GHz entre l'OL et le mixeur.

Voyons maintenant cet oscillateur local...

3 Dessin du circuit imprimé du mixeur

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4 La réalisation de la carte :

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J'ai comme d'habitude dessiné ce circuit imprimé avec le logiciel libre Kicad puis réalisé avec ma machine à graver laser.

5 L'oscillateur local à 2.0 GHz

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J'ai opté pour une solution toute faite :
une carte synthétiseur à PLL ADF4351 (0.. 4,5GHz, réglé ici pour fournir 2 GHz) pilotée par un Arduino UNO + affichage LCD.

voir :

ADF4251 and Arduino (4351 ?? dans le fichier .ino il est indiqué 4251...)
By Alain Fort F1CJN feb 2,2016
update march 7, 2016 (ROBOT V1.1 and V1.0)


Voici un lien vers ce travail d'Alain Fort (que je remercie) :

à voir également :

6 Test du mixeur

Tous les éléments interconnectés et en fonctionnement.

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7 Le test en vidéo :

Je vous ai fait une petite vidéo d'un premier test :


Les pics fréquentiels, fixes, qui sont présents un peu partout sont bien des signaux générés par la PLL ADF4350 de la carte oscillateur local, en plus du 2.0GHz, avec toutefois des amplitudes bien moindres. Mais avec un tel montage à transistor unique, ils se retrouvent directement en sortie. Ce sont des porteuses espacées tous le 25MHz. Il faudra donc impérativement intercaler un filtre passe haut (ou de bande à 2 GHz) entre la carte à ADF4350 et le mixeur à BFR93A. Vu qu'il faut couper tout ce qui se présente au dessous de 1 GHz et laisser passer UNE fréquence de 2.0 GHz, le gabarit de ce filtre n'est pas trop contraignant, et sa réalisation ne devrait pas poser de problème. Je vous tien au courant...

8 Le filtre 2GHz sur l'oscillateur local

23 juin 2018:
Je reviens sur le filtre qu'il convient de placer à la sortie du générateur du signal de 2GHz local. Je compte réaliser le filtre simulé ci-dessus avec le logiciel libre Qucs sous linux.

J'attends juste de recevoir les inductances au format cms. La totalité du filtre sera réalisé en composants cms.

J'en profite pour vous conseiller ce logiciel Qucs pour ce type de simulations : Voici quelques liens le concernant :

9 Filtre de bande

27 juin 2018:
Une autre solution pour éliminer les signaux indésirables issus du générateur OL est d'utiliser un filtre de bande centré sur 2.0 GHz dont voici la simulation ci-dessus.

L'avantage par rapport au filtre passe haut vu précédemment est que les harmoniques situées au delà de 2GHz seront atténuées elles aussi. Mais il y a un inconvénient concernant la réalisation : la fréquence de résonance de ce filtre doit être centrée précisément sur 2.0 GHz alors que la fréquence de coupure du filtre précédent pouvait se permettre une précision bien moindre. Or je compte utiliser des composants CMS justement afin d'obtenir un fonctionnement correct sans réglage ni ajustement...

Je vais donc tester les deux solutions et je publierai les résultats.

10 Documents

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