Mi sono ritrovato a dover programmare alcuni ricetrasmettitori Yaesu FT-4X. In particolare si voleva inserire in tutti le stesse memorie e con lo stesso ordine. Farlo manualmente è un’operazione abbastanza lunga e non prima di possibilità di errore. Sul sito di Yaesu è disponibile il software di programmazione delle memorie ma sfortunatamente nella scatola con cui viene venduta la radio non è presente il cavo di programmazione. Effettuare la programmazione tramite un apposito programma permette, oltre ad impostare le memorie, anche di modificare il comportamento di alcuni pulsanti della radio e di salvare il tutto in un file così che possa essere ricaricato anche a distanza di tempo.
Quindi ho fatto una ricerca in rete e quello che vi riporto qui di seguito non è nulla di trascendentale, ma solo una sintesi di ciò che ho impiegato per raggiungere lo scopo, ovvero programmare facilmente quelle radio.
Il cavo di programmazione originale si chima SCU-35 e si può reperire in rete ad un costo compreso tra i 20€ e i 30€ (un clone, non quello originale, credo).
Ma non avendo né il tempo né la voglia di comprarlo (le radio non sono mie…), ho cercato informazioni sulle sue caratteristiche elettriche e meccaniche (il connettore, principalmente) e ho capito che fondamentalmente serve ad implementare una comunicazione 1-wire tra il computer e la radio. In pratica serve un convertitore USB – UART a 3.3 V, un diodo al silicio come il classico 1N4148, un cavo con connettore TRS da 2.5 mm. Lo schema di collegamento è molto semplice e lo riporto nella seguente immagine.
Il convertitore mostrato (e che ho usato) permette di selezionare il funzionamento a 3.3 V o a 5 V: il jumper va perciò utilizzato correttamente selezionando l’uscita a 3.3 V (altri convertitori non ce l’hanno, attenzione).
Essendo questi tutti materiali che avevo già a disposizione, mi sono bastati 5 minuti al saldatore per realizzare il tutto e passare subito alla programmazione. E’ infatti talmente semplice che non può non funzionare (attenzione al verso del diodo). Qui sotto una schermata che testimonia che tutto funziona correttamente.
Il connettore lato radio è un jack stereo (TRS) da 2.5 mm e si può ricavare da un economico cavo di collegamento con doppio jack (se ne taglia via uno): sotto metto il link al prodotto.
Per chi non sapesse con precisione cosa acquistare, riporto qui i link ad alcuni prodotti che trovate in Amazon (e che ho anche usato per questo lavoretto):
In ogni lavoratorio dove si pratica un po’ di RF degli attenuatori coassiali servono sempre. E ne servono di diverso valore!
Girovagando un po’ in uno di quei siti cinesi (Aliexpress) mi sono imbattuto in degli attenuatori su PCB. Il costo è ridicolo e così mi sono voluto togliere un piccolo sfizio, nella peggiore delle ipotesi avrei recuperato i connettori coassiali SMA da PCB (che onestamente presi singolarmente da noti rivenditori nel mercato EU mi costerebbero di più).
Dopo un mesetto sono arrivati e li ho voluti provare usando il mio miniVNA (apparecchiatura alla portata di molti, così la prova è più “replicabile”). Sono dichiarati per lavorare da 0 a 4 GHz con una potenza massima di 200 mW. In effetti funzionano discretamente bene: li ho confrontati con un attenuatore coassiale di qualità da 10 dB su connettore SMA e la differenza è poca..
Come si può vedere dall’immagine, si hanno 4 linee a disposizione, rispettivamente da 0 dB, 10 dB, 20 dB e 30 dB di attenuazione.
Qui di seguito riporto i risultati delle prove, a voi giudicare.
Test sulla linea con attenuazione nominale di 0 dB.Test sulla linea con attenuazione nominale di 10 dB.Test sulla linea con attenuazione nominale di 20 dB.Test sulla linea con attenuazione nominale di 30 dB.
Quella che segue, invece, è la risposta dell’attenuatore su SMA.
Test dell’attenuatore coassiale SMA da 10 dB.
Chi fosse interessato all’acquisto facendo click qui si apre la pagina del prodotto.
Nel secondo articolo di questa mini serie sul SNR abbiamo visto come si rappresentano graficamente i segnali nel dominio del tempo. E’ ora giunto il momento di passare all’analisi spettrale e ad alcune considerazioni su cosa effettivamente rappresenta il rapporto segnale rumore.
Queste considerazioni sono di vitale importanza soprattutto per quei radioamatori che si applicano alle comunicazioni digitali. In trasmissioni in modalità FT8 o JT65, ad esempio, dopo ogni periodo di trasmissione e ricezione appare sempre il rapporto segnale rumore dell’emissione di un certo corrispondente. A domanda diretta, la stragrande maggioranza non sa cosa quel numero rappresenti concretamente (ed è un po’ una vergogna, non vi pare?). Sarebbe come parlare della difficoltà di nuotare in mezzo alle onde senza mai aver fatto il bagno, senza mai essersi immersi nel problema: non si fa!
Quindi spero di fare cosa gradita mostrando quanto sia utile l’analisi spettrale in determinate situazioni anziché quella nel dominio del tempo. Anche questo è un aspetto che oggi molti sottovalutano perché fa tutto la radio, sul display colorato appare di tutto, anche lo spettrogramma. Ma cosa ci indica realmente?
Mettetevi comodi, concedetevi del tempo ancora una volta e buona visione.
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Nel primo articolo di questa mini serie sul SNR abbiamo visto come si può simulare praticamente qualunque tipo di segnale. In particolare abbiamo visto come generare una sinusoide e del rumore gaussiano. In questa seconda parte ci occuperemo invece di come poter visualizzare questi segnali, cioè come crearne la rappresentazione grafica che più ci permetterà di comprenderne le caratteristiche.
Come già visto, il tool utilizzato per questo lavoro di simulazione si chiama Scilab e vi consiglio veramente di imparare ad utilizzarlo. Si può simulare praticamente di tutto, è sufficiente essere in grado di descrivere il nostro sistema, chiamiamolo così, con un modello matematico. In rete si trovano tante guide, quindi provate, ne vale la pena.
Ma veniamo alla seconda parte: qui sottro trovate il video che spiega come sono stati creati i grafici. Sembrerà un esercizio inutile ma non è assolutamente così: se non lo seguirete poi farete fatica a comprendere quanto sarà mostrato nella terza ed ultima parte (dietro ogni cosa c’è una logica).
Mettetevi comodi, concedetevi del tempo e buona visione.
Nel prossimo ed ultimo articolo parleremo di come interpretare i risultati ottenuti al variare del SNR: state con me!
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Sempre più spesso, anche grazie ai modi digitali quali FT8 e JT65 usati per le comunicazioni radio amatoriali, si sente parlare di rapporto segnale rumore. La sua sigla è SNR e sta per Signal To Noise Ratio, cioè il rapporto tra la potenza del segnale e quella del rumore. In generale è espresso in dB e la sua equazione è la seguente.
Quindi fondamentale è capire come calcolare le due potenze, quella del segnale, al numeratore, e quella del rumore, al denominatore. In nostro aiuto possiamo trovare un simulatore numerico chiamato Scilab (ce ne sono anche altri, ma questo è free, e la cosa non guasta, hi!). L’obbiettivo è quello di comprendere come può apparire in un oscilloscopio e/o in un analizzatore di spettro un dato segnale al variare del SNR.
Così mi sono scritto del codice per fare qualche simulazione e mostrarvi quando è utile utilizzare l’analisi nel tempo e quando nel dominio delle frequenze.
Ho diviso questo lavoro in tre parti, per la precisione in 3 mini video lezioni.
Nella prima, questa, vi spiego come è stato scritto il codice con il quale ho effettuato le simulazioni. In particolare vi mostro come generare i segnali per i test.
Mettetevi comodi, concedetevi del tempo e partiamo col primo video.
Nel prossimo articolo parleremo di come visualizzare i vari segnali, non ve lo perdete.
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A prescidere dal tipo di radio che utilizziamo, sia essa SDR o “tradizionale”, avremo sempre a che fare con almeno un osccilatore. La sua precisione e la sua stabilità influenzano in modo importante le prestazioni del nostro apparato e per questo è bene poterlo controllare ed eventualmente mettere a punto.
Ho voluto così testare un ricevitore SDR, uno che utilizzo frequentemente, anche in abbinamento alla scheda IFace con la quale è possibile estrarre la IF da una qualsiasi radio così da poter realizzare un panadapter SDR. Ho voluto testarlo cercando di capire quanto fosse preciso e stabile in frequenza.
La cosa più semplice è quella di collegarlo ad un’antenna e andare a cercare qualche stazione radio che trasmetta un riferimento di frequenza. Ce ne sono diverse, in internet si trovano diversi elenchi. Io mi sono basato su di un documento pubblicato dalla ITU (fate click qui per scaricarlo), ma trovate indicati altri, per esempio fate click qui.
Mi metto subito alla ricerca di un segnale a 10 MHz che sia certo, ben identificabile e stabile, così da poterlo confrontare col quello che vedo a video del mio ricevitore.
In realtà ho utilizzato un software per analizzatore di spettro, si riesce ad avere una risoluzione migliore e delle funzioni di misura altrimenti assenti in quelli per la demodulazione (ad ognuno le sue, hi).
Il risultato, appena acceso, non è stato assolutamente deludente, ovvero un +6 Hz rispetto al reale. Il ricevitore, o meglio, il convertitore A/D che ho utilizzato impiega un TCXO da 0,5 ppm, e in effetti è molto stabile e preciso: vedi l’immagine seguente.
La freccia rossa in basso a destra mostra il settaggio relativo alla correzione della frequenza dell’oscillatore di riferimento: 0 ppm, cioè nessuna regolazione. In pochi secondi però si può correggere la misura e portare il segnale esattamente a 10 MHz.
E’ stato sufficiente inserire una correzione di -0,6 ppm per ottenere la frequenza corretta. Infatti, se fate un rapido calcolo, 6 Hz / 10 MHz = 0,6.
Quindi, applicando la stessa correzione anche nei software per la ricezione, si può ottenere una calibrazione del nostro ricevitore molto buona e con una spesa nulla (cioè senza andare ad utilizzare, ad esempio, oscillatori esterni controllati da GPS).
In un mio precedente articolo vi ho raccontato di come sono riuscito a mettere a punto l’antenna bibanda VHF-UHF della Maldolo, la HS-FOX727.
Ora, dato che qualcuno me l’ha chiesto, vi metto a disposizione il suo manuale di montaggio così che chi l’abbia perso può averne una copia. In questo caso il lavoro è stato poco, in pratica si tratta di due paginette, ma sarebbe bella cosa se tutti noi potessimo mettere online i manuali delle nostre apparecchiature. Questi, col passare degli anni, tendono a perdersi e, soprattutto acquistando nel mercato dell’usato, a volte diventa importante poterne reperire una copia.
Vi siete mai trovati a dover tarare dei componenti per filtri RF/IF del tipo, ad esempio, mostrato nell’immagine qui sopra?
Se siete qui è probabile quindi che sappiate bene il perché ho intitolato questo articolo proprio “Giravite dielettrico”, o almeno me lo auguro, e quindi forse quello che troverete non avrà un grande impatto su di voi. Per quelli a cui invece il motivo fosse sconosciuto, allora posso dire che ciò che vi sto per raccontare potrà esservi utile.
All’interno di quelle bobine e trasformatori è posta una vite di materiale ferromagnetico. E’ un oggetto di pochi millimetri di diametro e di lunghezza ma che opera una funzione molto importante: permette di “sintonizzare” il filtro del quale fa parte. Si ottiene, girando questa vite, un induttore variabile e quindi si può variare la frequenza di risonanza del nostro circuito.
L’operazione di taratura è molto delicata per tre motivi fondamenti:
la vite in ferrite è molto piccola e fragile, serve una punta per il nostro giravite di dimensioni e durezza adeguate;
spesso rotazioni di pochi gradi fanno variare di molto le prestazioni RF, quindi il gioco della punta del giravite deve essere il minore possibile così da avere una maggiore sensibilità;
punte metalliche non possono essere utilizzate perché impattano in modo importante sulle prestazioni dell’induttore in quanto modificano temporaneamente le dimensioni fisiche del nucleo ferromagnetico.
Il punto 3) merita qualche piccola aggiunta. Quando si tara un filtro RF è necessario poterlo fare con gli strumenti giusti perché la cosa può essere anche molto complicata. In generale occorre un analizzatore scalare di reti (ex. un analizzatore di spettro + tracking generator), meglio se vettoriale ma non è necessario, ed una serie di utensili per poter manipolare correttamente certi componenti. Capita infatti che al termine della taratura, se si è utilizzato uno strumento errato (ex. giravite metallico), rimuovendo l’utensile la taratura non è più corretta. Questo accade con gli avvolgimenti mostrati all’inizio dell’articolo quando si utilizzano comunici giravite metallici.
Per questo sono stati inventati degli appositi utensili in ceramica o in materiale plastico. Li vedete nella seguente immagine.
Può capitare però di non avere a disposizione quello giusto, ovvero che le dimensioni della punta non siano adeguate. Niente paura, una soluzione si trova facilmente. In laboratorio ho diversi residui della lavorazione industriale di circuiti stampati, delle sottili strisce di PCB senza metallizzazione(vedi parti “E”), quindi puro materiale dielettrico e sicuramente non ferromagnetico. Bingo!
Con una lima da ferro si modella la punta di uno di questo ed il gioco è fatto: si ottiene un perfetto giravite per impiegi in RF (in generale quel tipo di bobine non è molto sensile alle variazioni di costante dielettrica). Le dimensioni giuste della punta erano quelle del giravite “D”, ma come vedete è in parte di plastica (impugnatura) e in parte di metallo (la punta): non va assolutamente bene per tarature RF. Gli altri, “A”, “B” e “C” hanno la punta troppo larga e non riescono ad inserirsi nell’incavo delle viti in ferrite.
Il materiale delle barrette “E” è la classica FR4: è sufficientemente resistente e facilmente modellabile.
Con poco ho risolto un piccolo grande problema, ora posso dedicarmi tranquillamente a mettere a punto praticamente ogni circuito RF.
Chi fosse impossibilitato a realizzarselo da solo o semplicemente volesse un bel set da laboratorio, può trovare il tutto comodamente in Amazon.
Anni fa, tanti anni fa, Riccardo IK0YUJ mi regalò un’antenna direttiva bibanda per le bande VHF e UHF, la Maldol HS FOX-727. L’aveva acquistata per sé ma non funzionava, il ROS era alto in entrambe le bande pur seguendo minuziosamente le istruzioni di montaggio e utilizzo. Così me la diede con la speranza che io ne potessi riuscire a fare qualcosa di utile. Prove su prove, il ROS era sempre alto e non c’era modo di tararla. Cercando in rete trovai tanti altri con lo stesso problema. E così la misi da parte per un po’.
Oggi, dopo anni, mi è venuto in mente di fare una prova utilizzando un VNA. La monto come da istruzioni e la collego al mio miniVNA Tiny. Lascio a voi i commenti sull’andamento del return loss (vedi figura seguente).
I due marker sono alla frequenza di 145 MHz il primo e 433 MHz il secondo. Come si vede l’antenna non funziona assolutamente, non c’è risonanza né in banda 2 m né in banda 70 cm.
Conscio anche della mia formazione ingegneristica, stavolta decido di non arrendermi e così ho smonto letteralmente il gamma match. L’ho messo sul tavolo da lavoro e l’ho aperto andando a dissaldare tutto ciò che poteva essere dissaldato. Questa operazione non l’ho fatta tanto per passare il tempo ma per andare ad indagare quali fossero i componenti utilizzati e se questi fossero ancora in ottime condizioni. Subito però mi accorgo di qualcosa che non va, il circuito mi sembrava strano, ovvero due condensatori erano collegati in modo un po’ poco “intuitivo”, diciamo così. Vi riporto lo schema qui di seguito: in nero il dipolo per VHF e in blue quello per UHF, con i rispettivi circuiti del gamma match.
Lo schema vede il condensatore Cu, quello per il gamma match della banda UHF, collegato dopo quello per la banda VHF, il Cv. Questo non va bene.
Allora l’ho dissaldato e collegato direttamente al centrale del coassiale, o meglio del connettore, secondo questo schema.
Per chi fosse curioso, ho effettuato anche delle misure sui condensatori ceramici presenti nel circuito di adattamento ed alloggiati nel parallelepipedo con connettore che vedete nella seguente immagine (si vede bene lo stub per UHF.
Cu = 6,2 pF 300 V
Cv = 10 pF 300 V
Così passo all’operazione di taratura: dallo schermo del computer già intravedo delle risonanze. Per la banda VHF è più semplice che per la UHF: spostamenti sub millimetrici a volte fanno variare di molto il ROS (e il RL). Nella figura seguente trovate indicata la posizione del corto circuito tra dipolo e gamma match per la banda VHF: 38 mm dalla fine dello stub. Per la banda UHF la distanza è di 20 mm.
Con le misure sopra indicate sono riuscito ad ottenere un grafico del return loss più che soddisfacente, soprattutto in banda VHF. Date un’occhiata all’immagine che segue e confrontatela con quella iniziale.
In VHF ho ottenuto un RL di -39 dB, il che equivale ad un SWR (ROS) di 1,02: eccellente. La banda è abbastanza stretta, ma si può operare su tutta la porzione CW e SSB senza problemi.
In UHF l’adattamento è un po’ meno marcato, ma con un buon RL di -18 dB si ottiene comunque un SWR di 1,27. Il ROS è molto basso in tutta la porzione da 430 a 434 MHz.
Finalmente quindi funziona, finalmente potrò usarla per delle attività in portatile in abbinamento, ad esempio, al mio FT-817. Evidentemente quando l’avevano assemblata qualche operaio commise un errore, quello di saldare il condensatore per la banda VHF nel posto sbagliato. Tutto è bene quello che finisce bene!
Dopo un periodo di pausa (forzata per via del lavoro) sono tornato a ricevere i segnali dal satellite QO-100. Mi ero ripromesso di mettere a punto il software di ricezione che già in altri articoli avevo mostrato: SDR Console.
Con l’occasione lo ho anche aggiornato passando dalla versione 3.0.6 alla 3.0.21 (della quale vi mostrerò schermate e impostazioni).
Innanzi tutto volevo vedere visualizzata la corretta frequenza di ricezione e non quella del “ricevitore” SDR (la IF), cioè 10,xxx GHz e non 739,xxx MHz. Di default SDR Console visualizza fino a 9,9 GHz e per aggiungere una cifra è sufficiente andare nel menu “Tools” e selezionare “Options”.
Si aprirà una finestra e da questa sarà facile impostare l’opzione per 99.9 Ghz.
Primo passo fatto!
Ora però viene la parte più divertente. Quando si lavora a microonde ci si rende facilmente conto di cosa sia quel numeretto stampato a fianco della frequenza di oscillazione dichiarata dal costruttore. Mi riferisco ovviamente ai quarzi e agli oscillatori e il numeretto in questione è quello relativo alla precisione. Quando leggete 50 ppm, valore standard per la maggior parte degli oscillatori quarzati, significa che la variazione in frequenza rispetto al valore nominale di oscillazione è di ±50 Hz ogni MHz. Esempio, se abbiamo un dispositivo da 10 MHz, la variazione della frequenza è pari a ±50 * 10 = ±500 Hz, cioè il segnale generato può essere ad una frequenza compresa tra 9999500 Hz e 10000500 Hz. La formula da utilizzare è molto semplice ed è riportata nella seguente immagine.
Sembra poco, ci verrebbe da dire “che vuoi che siano 500 Hz!”, e invece è tanto, perché quando arriviamo a 10,5 GHz, frequenza intorno alla quale lavora il downlink di QO-100, l’errore esplode e potrebbe non essere facile “rintracciare” i segnali voluti. L’oscillatore di cui abbiamo parlato poco sopra, potrebbe infatti essere utilizzato per come riferimento per un PLL. Ecco allora quei ±500 Hz a 10 MHz diventano ±525 kHz a 10,5 GHz, cioè il segnale generato sarà in un intervallo di oltre 1 MHz. E questo è inaccettabile.
Inoltre dovremo considerare il drift termico, cioè la variazione dei parametri dell’oscillatore dovuta alle dilatazioni e alle contrazioni per via di cambi di temperatura. Questo, ascoltando QO-100, è evidentissimo. In una giornata di tempo variabile, quando il sole illumina il nostro feeder avremo una frequenza, appena una nuvola lo copre e questo si raffredda subito vediamo un drift, cioè il segnale si sposta di frequenza. E la stessa cosa avviene tra giorno notte, non è raro vedere variazione di decine di kHz.
Negli LNB di qualità un po’ più elevata (rispetto a quelli DRO) viene impiegato ul PLL. Questo usa un oscillatore a quarzo come riferimento: la sua precisione non è quindi assoluta ed il drift può essere comunque evidente. Ciò comporta la necessità di dovere continuamente correggere la frequenza sintonizzata ed è molto scomodo quando si è in QSO.
Per fortuna in SDR Console c’è un tool che permette di individuare questa oscillazione attorno al valore di frequenza corretto e di correggerla in automatico. La prima cosa da fare è abilitarlo, perché di default non lo è. Si va perciò nel menu “View” e si selezione “Select” (i 3 puntini in orizzontale) in “More Options”. Si apre la finestra che vedete qui sotto e si seleziona “Geostationary Beacon”. Date OK e fate riavviare il programma. Ora potremo impostarlo per assolvere il suo compito.
Funziona in un modo molto semplice, ascolta il beacon del satellite e da questo ricava di quanto bisogna correggere la frequenza di ricezione per non perderlo. Il beacon, alla data odierna, è a 10,489750 GHz. Quindi, una volta individuato, per il nostro software questa sarà nominalmente la frequenza corretta, a prescindere da quella effettiva di ricezione. A questo punto viene calcolato l’offset e con questo si compensa il ricevitore che stiamo utilizzando per il nostro QSO. L’immagine seguente mostra questo tool in azione.
In questa schermata si vede un waterfall nel quale dobbiamo cercare di individuare il beacon. Come si fa? Innanzi tutto dobbiamo conoscerlo, dobbiamo sapere cosa aspettarci così da poterlo individuare. Andate perciò a leggere la descrizione sul sito del progetto del satellite.
Il processo di tracking inizia premendo sul cerchietto in alto a destra (avvia la funzione). Poi dobbiamo individuare il segnale del beacon e farci un click sopra così da centrarlo (lo vedete apparire tra due linee). Ora premete il secondo simbolo in alto a destra, il trangolo, così da dare avvio all’inseguimento. Fatto!
Nell’immagine sopra si vede bene quale è il valore della compensazione di frequenza che viene applicata: oltre 3 kHz.
Come si fa ad attivare questa funzione? Innanzi tutto dobbiamo far sapere al programma che stiamo utilizzando un down-converter nominalmente da 9,75 GHz. Nelle immagini seguenti è mostrata la sequenza di passi da compiere.
Per prima cosa, a ricezione non attiva, si preme su “Select Radio” e appare la finestrella visibile qui sopra. Do per scontato che abbiate almeno un ricevitore disponibile e che quindi possiate fare click su “Definitions” così che si aprirà una seconda finestra come mostrato qui di seguito.
A questo punto si mette la spunta su “Converter selection” e si fa click su “Edit” così che si aprirà un’altr finestra e qui potremo inserire i parametri di interesse. Fatec click su “Add” per inserire la frequenza dell’oscillatore locale del down-converter.
Ricordate che 9,75 GHz è il valore nominale e che dovrete quindi trovare quello più esatto possibile per il vostro sistema. Come si fa? Semplice, prima di fare tutti questi passaggi andate a cercare di ricevere il segnale del beacon. Sapete che sta a 10,489750 GHz e facendo la differenza con la frequenza IF a cui state ricevendo troverete quella dell’oscillatore del down-converter. Esempio relativo al mio sistema: sintonizzo il beacon a 739115800 Hz invece che 10489750000 Hz e per differenza trovo 9750634200 Hz. Questo è il numero che dovremo inserire nelle impostazioni.
Diamo “Save” e torniamo alla selezione della radio. Nella casella “Converter” selezioniamo il nostro, quello appena impostato.
A questo punto possiamo avviare la ricezione con “Start” e abilitare il tool di inseguimento del drift in frequenza che vi ho descritto sopra.
Spero di aver fatto cosa utile per tutti e che sia tutto semplice da comprendere.
