低成本10GHz FM/CW发射机【拜坛】

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前言：使用雷达模块的低成本10GHz发射机是我一直想要尝试的一个低成本项目（但是似乎在现代通信做过文章之后也没有看到实验这种途径的友台）。现闻HamZone新坛开张，以此文抛砖引玉，希望论坛越来越好。
GHz波段的通联一般被认为是纯研究方向的业余无线电玩法。在我国的无线电频率划分中，业余爱好者最高可以使用到250GHz频段。其中1.2GHz_{10GHz之间的业余频段被应用于EME、对流层波导、卫星通信等传播方式的实验中，而更高的波段则一般由微波爱好者自制设备，挑战视距波通信距离的极限。}

从最低的1.2GHz波段到248GHz，大部分波段都没有成品的业余无线电收发信机。若想进行实验，大部分情况下都需要自制设备并与其他爱好者约定通联。然而随着微电子工业的发展和软件无线电技术的进步，较低波段的自制设备可以得益于其他业务的进步（如无人机、卫星电视等）而得到性能较好的结果。本设计即脱胎于一种简单的10GHz微波测距雷达，从而实现了简单的通信实验。

本设计的核心是HB100微波雷达模块。这种微波雷达模块内部本振主要采用了一块DRO介质振荡器，简化了内部结构。如果我们拆解这种模块，就能看到其实其内部主要电路都是围绕这块DRO晶体实现的。HB100的结构图如图1所示。

可以看到其内部通过DRO晶体产生10GHz的本振频率，一方面将其直接送往发射天线（PCB天线），另一方面将其送至混频管作为本振、来自PCB接收天线的入射信号与本振混频，产生输出中频信号。在这个设计中我们主要利用的是DRO部分，因此接收部分并不是我们所关心的。

通过试验HB100模块，我们可以注意到HB100的发射频率主要受到输入电源电压和DRO晶体本身性质的决定。HB100模块原工作于10.525GHz，而我国的业余10GHz频段为10₁₀.5GHz共500MHz带宽，因此有必要对于HB100模块进行修改，从而使其发射频率位于业余频段内。

通过调整DRO周围的物体分布，可以在一定范围内较大程度地调整DRO的振荡频率。对于HB100模块来说，原装的金属屏蔽外壳除了起到屏蔽作用以外，还固定了HB100的震荡频率。修改时，需要在金属屏蔽罩正对着DRO的位置上钻一个合适的孔，并拧入适当大小的螺丝，使得螺丝的下表面正对着DRO的上表面。通过改变螺丝旋入屏蔽罩的深度，改变了DRO上方的空间从而调整DRO的振荡频率。安装了这一调整螺丝后的HB100模块如图2所示。通过这样的修改，该模块可以工作在10.361GHz，从而位于业余段内。

HB100模块的振荡频率同样受到供电电压的影响。但这一影响是较小的。我们可以通过这一方式对发射的单一频率信号进行FM调制，从而实现FM调制发射。实现这一调制的方式比较简单，使用三极管放大电路，对输入音频信号进行放大，并使得输出电压幅度为DC 5V附近即可。该部分的电路图如图3所示。成品如图4所示。

通过测试，这一电路可以对输入的音频进行调制，通过调整DRO供电电压的方式实现FM调制。为了实现测试接收，我们还需要对应的接收部分。这里由于它工作于10GHz波段，因此可以借用卫星电视的LNB（高频头）。我们需要一个工作于9.75GHz的LNB，通过馈线Bias-T供电的方式对其供电。Bias-T的电路图如图5所示。

整个系统的结构图如图6所示。

通过计算机端的SDR Console，可以操作Adalm Pluto接收到发射机发射的信号。由于我们发射的信号频率为10.361GHz，而LNB的本振频率为9.75GHz，因此我们期待在10.361-9.75=611MHz附近接收到信号。我们可以首先选择6MHz带宽检查整个频段，然后找到发射信号后使用BC-FM进行解调。软件接收结果图如图7所示。（输入音频信号 50mV 1kHz正弦波）