Federico Perini - Medichat 13 Novembre 2007 BEST-2: FRONT END e RICEVITORI Federico Perini - Medichat 13 Novembre 2007

BEST-2 Architettura generale BEST-x GENERAL ARCHITECTURE Medichat 13 Novembre 2007

Schema presentazione Chi siamo, da dove veniamo, dove andiamo… Nuovi FE Breve storia (specifiche progetto) Progetto, produzione e caratterizzazione Progetto integrazione meccanica FE-TXO-BOX 3. Ricevitori Progetto e realizzazione Progettazione integ. Mecc.Carrier-RXO e RACK Caratterizzazione 4. Considerazioni sull’esperienza acquisita Medichat 13 Novembre 2007

Dove siamo? A- BEST-1: A first single N/S cylindrical reflector test bed - Ag=176 m2 -> Aeff=125 m2 - 16MHz bandwidth - 4 Rx installed B- BEST-2: A second test bed equipped by 8 N/S cylindric reflectors - Ag=1410 m2 -> Aeff=1000 m2 - 16MHz bandwidth - 32 Rx installed C- BEST-3: A third step equipped by 14 N/S cylinder reflectors plus 6 E/W focal lines. - Ag=7260 m2 -> Aeff=4140 m2 - 16MHz bandwidth - 80 Rx installed Medichat 13 Novembre 2007

FRONT END: primi studi e prototipi (2002) LNA @ 408MHz IRL 10dB Gain 20dB NF / Tn 0.42dB / 29K P1dB +15dBm OIP3 +24dBm Medichat 13 Novembre 2007

Prime prove su antenna N/S (2002) Sec. stage First stage 60->50Ohm Vcc (7812) Medichat 13 Novembre 2007

Prime prove su antenna N/S (2002)  Antenna non sezionata Buona reiezione FM (G_LNA=-25/-11dB)  Assenza filtro interstadio  Nessun filtraggio 1.2GHz (G_LNA=10.2dB)  Assenza prodotti spuri @ 408MHz Medichat 13 Novembre 2007

FRONT END (2003) Specifiche iniziali BEST: Discesa in coax ADC in cabina BW=3.5MHz (Pieracci Board) Medichat 13 Novembre 2007

BEST-1 “Coax” (2003)  Antenna sezionata  Peggiore reiezione FM (-20dB)  Filtro interstadio  Filtraggio 1.2GHz (+15dB)  Prodotti spuri @ 408MHz Medichat 13 Novembre 2007

Front End (2004)  Penuria fondi  Stesso PCB Migliore reiezione FM (G_LNA=-40/-30dB) Filtraggio 1.2GHz (G_LNA=-5dB)  No prodotti spuri @ 408MHz Medichat 13 Novembre 2007

Front End (2004) Medichat 13 Novembre 2007

FE BEST-1 “Fibra Ottica” (2004) Specifiche finali BEST: Discesa in FO ADC in stanza RX BW=16MHz Medichat 13 Novembre 2007

FE BEST-2 (2007) Medichat 13 Novembre 2007

(NF = ILInput_Hybrid+NFA) Progettazione FE LNA Bilanciato: Input matching x minima NF (& reiezione FM) Rilassamento reiezione 1.2GHz (inserimento LFCN dopo HEMT) Rilassamento condizione di stabilità (massimizzazione guadagno) (NF = ILInput_Hybrid+NFA) Circuito modulare: 3 stadi (TXO ANDREW) o 2 stadi (TXO MITEQ) 5Volt (GVA) o 8Volt (GALI-5) Medichat 13 Novembre 2007

OTTIMIZZAZIONE DELLE SIMULAZIONI CIRCUITALI Inserimento di modelli più accurati dei componenti circuitali Modello della transizione tra connettore e pista di segnale Simulazioni elettromagnetiche Misura e de-embedding di S-param di comp. critici Medichat 13 Novembre 2007

Intermodulazioni FM-TV? Int_FM-TVinput=-122dBm Termico tutta banda KTBBW=-107dBm Polyphase 1024ch KTBCH=-137dBm  reiettare FM almeno di altri 15dB!! Polyphase 16Kch, KTBCH=-149dBm,  reiettare FM almeno di altri 30dB!!! Medichat 13 Novembre 2007

Dentro al Front End RFout RFin NF=0.45dB Tn=32K Gain=60dB BW=16MHz@408MHz OIP3>+33dBm Input RL>15dB Output RL>15dB Power Supply=10-15Volt@=245mA Medichat 13 Novembre 2007

Caratterizzazione FE Medichat 13 Novembre 2007

Caratterizzazione FE: scelta dei 32 per BEST-2 Resa PCB =32 su 37 Medichat 13 Novembre 2007

Circuito di protezione sovratensioni CABINA ALIMENTATORE CC LNA TX-O Medichat 13 Novembre 2007

Circuito di protezione sovratensioni Prima protezione: varistore 56V Seconda protezione: transil 22V Filtro per eliminare eventuali componenti spurie catturate dal cavo di alimentazione, avente lunghezza massima di 70m. Morsettiera a 4 vie: 2 uscite (14 V) per alimentazione LASER e LNA 1 ingresso (14.4 V) per cavo alimentazione proveniente da alimentatori in c.c. posti in cabina 1 uscita (14.4 V) per la scatola successiva (la differenza di tensione tra la scatola più vicina e quella più lontana servite dallo stesso alimentatore è di 0.5V). Medichat 13 Novembre 2007

TX RX TX & RX ottici BEST-2 Custom product: Electrical specs (<1GHz) Mech. Specs (RX housing) TX=760€ RX=195€ TX RX =1310nm NF=36dB Gain=-25dB BW=(0.1-1)GHz IIP3>+33dBm Input RL>15dB Output RL>20dB Power Supply=(12-15)Volt@75mA Medichat 13 Novembre 2007

Studio ingombro meccanico e disposizione Medichat 13 Novembre 2007

Assemblaggio scatole a terra 3 stages FE Discharges protection circuit Opt. TX Medichat 13 Novembre 2007

“Test elettrico” scatole assemblate: effetto dispersione S21 dei link ottici Medichat 13 Novembre 2007

Progetto ricevitori: alcune specifiche IP3 tale da avere prodotti sotto (-10dB) il noise termico KTB  IIP3 > -60dBm Disponibilità 408MHz out (entrare nel sistema analogico + monitor) IF=30MHz, OL=378MHz Pin_ADCBW=-20/-10dBm (ADC Berkeley) PinKTB=-107dBm (Tb=20K) /-100dBm (Tb=500K)  Gain=90dB, GainRX=55dB Prove su BEST-1 hanno concluso che considerare le RFI comporta 2bit (~12dB) in più del KTB conto teorico=7bit (~42dB)!!!  Approfondimenti in corso!! Att.Dig. 31.5dB con 0.5dB step (HMC472LP4) Solo MMIC Minicircuits GALI-5 (1 RF, 1 OL e 4 per IF) Medichat 13 Novembre 2007

La scheda “carrier” uP IF Power monitor (AD8362)  AD10dB Controllo accensione di ogni stadio di amplificazione (diagnostica e power-safe via software) 100Ohm 2W su carrier, 10Ohm 0.25W su scheda IF Medichat 13 Novembre 2007

Dal link ottico ai ricevitori Light Medichat 13 Novembre 2007

Dentro ai ricevitori IF To A/D Signal paths: RF, IF, OL and digital control&monitor. Medichat 13 Novembre 2007

Studio assemblaggio meccanico Carrier-RXO Medichat 13 Novembre 2007

Studio assemblaggio meccanico Cassetto Medichat 13 Novembre 2007

Un cassetto completo = 2 cilindri N/S 485 bus 19” To LAN Medichat 13 Novembre 2007

Caratterizzazione ricevitori Sistema a conversione  NO VNA Caratterizzazione in due tempi: 1) Pin=-70dBm & ATT=16dB Misura Marker SA, Power Meter e Monitor 2) Pin=-70dBm & Pout(Power Meter)=-15dBm Settaggio ATT e misura Marker SA e Monitor N RX Watt Mark Mon Att 1 -13.91 -14.17 -18 -14.91 -15.33 -19.12 16+1 2 -14.60 -15 -19.3 -15.12 -15.6 -19.9 16+0.5 Medichat 13 Novembre 2007

Massima differenza tra RXn e RXm = 1.5dB (ATT=16+0.5 ÷ ATT=16+2) Caratterizzazione RX Massima differenza tra RXn e RXm = 1.5dB (ATT=16+0.5 ÷ ATT=16+2) Resa produzione Studioemme: 35 carrier su 35 33 PCB su 35 (componenti critici: filtri e choke) 34 scatolini fresati su 35 Medichat 13 Novembre 2007

Controllo carrier via Labview Controllo singoli bit degli Att.Dig. Controlli indipendenti Power degli stadi amplificatori Programmazione singole schede o modalità broadcasting (max 8) Medichat 13 Novembre 2007

Spuria solo a ~33MHz (quarta armonica) Spurie ON Spurie a: 21.2MHz, 32.5MHz e 43.8MHz f~11MHz?!? Quarzo uP! Prova R-C (~8MHz) del uP e quarzo OFF Spuria solo a ~33MHz (quarta armonica) Medichat 13 Novembre 2007

Spurie OFF Risolto con cella  Nelle prox versioni/repliche: 47uH 56pF 2.2nF Risolto con cella  Nelle prox versioni/repliche: Cella  (intervento manuale , no modifiche su PCB ) 5V esterna pulita (alimentatore esterno in più ) Generare 5V per Att. Dig. direttamente su PCB IF dalla 12V (modifica PCB , montaggio automatico ) Medichat 13 Novembre 2007

Considerazioni finali Prodotte librerie gds MWO  creare data base condiviso con regole per produzione prototipi in casa con fresa PCB e per produzione con ditte esterne Studiare sistema di test PCB prima dell’assemblaggio nei box schermanti, Teko per FE e fresati ad hoc per carrier) per resi a ditta che produce gli stampati e monta i componenti Acquisire mentalità di gestione per piccole produzioni e magazzino Medichat 13 Novembre 2007