|
Motorola UHF cavity combiner
|
inleiding
|
Deze pagina gaat over de Motorola Cavity Combiner van het voormalige NMT450 mobiele telefonie netwerk. De module is vier hoogte eenheden hoog (4HE) ofwel 177mm en past in een 19" rek. De samenstelling weegt ongeveer 17Kg. Er is een afneembaar (blind) frontpaneel geplaatst zodat het geheel er netjes uit ziet. Wanneer het paneel met vier M4 boutjes verwijderd wordt, kunnen de aansluitingen en instel mogelijkheden worden bereikt.
specificaties
De twee (TX) ingangen en (ANT) uitgang zijn uitgerust met een female N-connector. Het frequentiebereik is volgens opgaaf 410...430MHz. De minimale afstand tussen de inkomende signalen is 150KHz volgens opgaaf. Het maximaal in te voeren vermogen per kanaal is 60W / 47,78dBm. De isolatie tussen de twee (TX) ingangen is 62dB of meer. (Bij ingang van 60W aan de ene ingang komt er dus minder dan 37,86uW aan bij de andere ingang.) De isolatie tussen de antenne (ANT) en (TX) ingangen is 50dB of meer. (Bij antenne reflectie van 120W aan de antenne "uitgang" komt er dus minder dan 1,2mW aan bij elke TX ingang.)
apparaatbeschrijving
Een Cavity Combiner is een apparaat dat twee signalen combineert tot één uitgaand signaal. De praktische toepassing is dat twee zenders/eindtrappen aan één antenne gekoppeld kunnen worden. In dit geval gebeurd dat via twee caviteiten. Elke caviteit kan op een specifieke frequentie af worden geregeld van het inkomende signaal. Dit afregelen gebeurd door een "stub" van lengte te variëren in de caviteit. Het veranderen van lengte gebeurd door middel van het verdraaien van een knop waarmee de plunjer van lengte veranderd. Met een zwarte kunststof borgmoer kan de plunjer worden geborgd. Elk van de twee caviteiten kan zo op één specifieke frequentie worden afgeregeld. De gezamenlijke uitgang is ook nog af te regelen, qua impedantie welteverstaan. De messing bout kan van hoogte worden versteld waardoor de impedantie van de uitgang op 50 Ohm kan worden ingesteld. Dit is nodig voor een optimale aanpassing aan de antenne.
Op elke van de (N-connector) twee ingangen is een "circulator" met "dummyload" gemonteerd. Deze samenstelling van circulator en dummyload wordt ook wel een "isolator" genoemd. Het doel is om reflecties van het inkomende signaal door de caviteit op te vangen en om te zetten in warmte zodat de reflecties niet de zender in reflecteren. Dus het inkomende signaal gaat de isolator in en neemt de "eerste afslag" naar de caviteit. Als het goed is wordt al het vermogen doorgegeven aan de gemeenschappelijke uitgang van de combiner. Als de caviteit een signaal reflecteert, kaatst deze terug de isolator in. Dit gereflecteerde signaal neemt de "tweede afslag" en komt in de dummyload terecht. In de dummyload worden de ongewenste signalen omgezet in warmte. De dummyload reflecteert niets (of verwaarloosbaar weinig) zodat er geen signaal via de "derde afslag" ofwel de ingang van de isolator, in de zender beland. Van (te veel) reflecties naar de eindtrap, gaat de eindtrap kapot. De eindtrap is met de isolator beschermd. Bij normaal gebruik worden ongewenste zijbanden of andere ongewenste storing in de dummyload opgevangen. Als de antenne bijvoorbeeld afbreekt, zal al het vermogen terug kaatsen en in de dummyload belanden. De eindtrap blijft hiermee beschermt. Er zijn meetaansluitingen te vinden aan de circulator en dummyload zodat afwijkingen kunnen worden gedetecteerd. Als op de BNC meetaansluiting van de dummyload een groot signaal te meten is, gaat er iets mis (zoals door een afgebroken antenne of losse kabel). Door detectie kan er een alarm worden gegeven of bijvoorbeeld automatisch de zender uitgeschakeld of het vermogen terug worden geregeld. Isolators zijn daarmee zeer nuttig bij onbemand bedrijf of apparatuur dat permanent aan het zenden is omdat de warmte ontwikkeling door reflecties daarmee gemiddeld hoger is.
combiner met besturing
Er zijn uitvoeringen van deze Motorola Cavity Combiner bekend waar geen handknoppen zijn geplaatst maar stappen motoren op de plunjers. Naast de caviteiten blokken is een vrij ruimte waar dan een besturing module is gemonteerd. Op de isolatoren zijn meetkabels aangesloten dat ook aan de besturing is gemonteerd. Als er een radiofrequent signaal wordt aangeboden wordt door de bestruring de signaalsterkte gemeten op de aansluiting van de isolatoren. Door de stappen moteren aan te sturen verdraait de as van de plunjer waardoor de lengte van de plunjer in de caviteit veranderd en daarmee ook de resonantiefrequentie wijzigt. Door de stappen motor met de klok mee of tegen de klok in te laten draaien kan de caviteit beter of slechter worden afgestemd. Doordat de besturing de actuator (motor) regelt op basis van de sensor (isolator signaal), kan het optimale punt van afstemming worden bereikt. Dan is de caviteit optimaal ingesteld zodat er weinig reflecties zijn. Zo is het mogelijk om de filter op afstand af te stemmen zonder dat er een technicus met een (dure) spectrum analyser naar toe hoeft te worden gestuurd.
amateurgebruik
Volgens fabrieksopgaaf ligt de UHF amateurband buiten het bereik van de combiner. Echter blijkt uit testen dat het prima functioneert van 430...440MHz. Het totale regelbereik van de caviteiten blijkt uit testen 402,7...441,7MHz. Het is een kwestie van afregelen op maximale doorlaat en de impedantie van de antenne aansluiting dient op 50 Ohm ingesteld te worden. In de meest ideale situatie kan dit met een Network Analyser, maar een Spectrum Analyser en een losse SWR meter volstaat ook. De meetaansluitingen hoeven niet benut te worden, maar bied wel extra mogelijkheden qua detectie en beveiliging.
gebruik als notch filter
Het is mogelijk om de cavity combiner zonder modificaties in te zetten als notchfilter. Dan wordt één specifieke frequentie doorgelaten en andere signalen onderdrukt. Het zender signaal wordt via de isolator één caviteit ingevoerd, de gemeenschappelijke antenne aansluiting blijft onbenut en de andere TX ingang wordt als uitgang van de filters gebruikt. De isolator dient nu wel verwijderd te worden, anders wordt het signaal omgezet in warmte in de dummyload. Doordat de caviteiten in serie staan, wordt de demping verdubbeld. Ook de doorlaat demping. Deze opstelling blijkt goed te werken, echter is de doorlaatdemping met 4,47dB erg hoog! Als er 60W in wordt gevoerd komt er "maar" 21,43W uit de uitgang. De sper demping is bij 1,6MHz 55,20dB en bij een shift van 7,6MHz is de sper demping 77,28dB. Dit is ook de ruisvloer van de betreffende meting. Gebruik als notch filter is door de hoge doorlaat demping eigenlijk niet reëel.
gebruik als duplexer
Bij wijze van experiment is geprobeerd om de cavity combiner toe te passen als duplexer voor een repeater. Hierbij is één caviteit ingesteld op de ontvangst frequentie (waarbij de isolator verwijderd is) en één caviteit op de zend frequentie (met isolator). De doorlaat demping is voor beide gevallen tussen de 1,47...2,10dB. De sper demping is bij 7,6MHz shift tussen de 42,27...43,71dB (waarbij de ruisvloer 55dB is). De demping voor een shift van 1,6MHz is "maar" 25,80dB. De doorlaatdemping is vrij groot en de sper demping is vrij laag. Voor regulier gebruik is de cavity combiner (zonder modificaties) ongeschikt als duplexer. De benodigde sper demping dient ongeveer 90dB of meer te zijn. Voor zeer lokaal gebruik bij weinig zend vermogen zou het kunnen werken, maar eigenlijk is het "geklungel in de marge".
keerzijden alternatief gebruik
Gebleken uit testen is dat ander gebruik dan als combiner van signalen van twee zenders niet lonend is. De doorlaatdemping is te hoog en de sper demping te laag voor alternatief gebruik.
|
|
front panel
|
|
top view
|
|
details
|
|
technische details
|
Op bovenstaande afbeeldingen is één van de twee inkoppellussen te zien. Het ingekomen signaal wordt uitgestraald in de caviteit door de lus. Ook is een detail opname te zien waarvan de afmetingen te herleiden zijn. Voor de zelfbouwer die ook caviteiten wil maken voor UHF.
De uitgang van de caviteiten is op bovenstaande afbeelding te zien. De N-connector is de uitgang van de combiner. Met de messing bout, is de impedantie van de uitgang af te regelen. Aan de binnenkant van de uitgang zijn twee lussen te zien. Elke lus pikt het signaal op van de corresponderende caviteit. De lussen lijken verbogen, maar deze vorm is zoals deze origineel is toegepast. Mogelijk is de spoel verbogen totdat de beste meetresultaten zijn verkregen. Maar dat is gissen van mijn kant...
Op bovenstaande afbeeldingen is één stub te zien. De koperen plunjer is door middel van de kunststof geleiding geïsoleerd van de omringende koker. Dus er is alleen galvanisch contact tussen de plunjer en de behuizing via de stang tussen de knop en de plunjer. Vermoedelijk heeft deze galvanische scheiding geen elektrische functie, maar is het gedaan om metaal op metaal slijtage te voorkomen.
|
|
measurements
|
|
