Manuale HS-FOX727

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.

Detto fatto, trovate tutto qui sotto.

73 de IZ0ABD Francesco

Giravite dielettrico

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:

  1. la vite in ferrite è molto piccola e fragile, serve una punta per il nostro giravite di dimensioni e durezza adeguate;
  2. 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;
  3. 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.

Buon divertimento.

73 de IZ0ABD Francesco

FOX-727: finalmente funziona!

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!

Buon divertimento a tutti.

73 de IZ0ABD Francesco

Sintonizzare QO-100

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.

Buoni DX de IZ0ABD Francesco

miniVNA vs NanoVNA

Qualche tempo fa mi è stato regalato un ripetitore radio professionale in banda VHF della Motorola. E’ composto, come potete immaginare, da varie parti e tra quelle passive ci sono i filtri per l’isolamento di TX e RX che vedete nell’immagine qui di seguito. Al di là delle sue caratteristiche costruttive, ciò che interessa in questo momento sono le due frequenze operative: 157,425 MHz per la ricezione e 162,025 MHz per la trasmissione.

Avendo di recente acquistato un nanoVNA, ho voluto metterlo alla prova confrontandolo con un altro VNA in mio possesso, in miniVNA Tiny. Li vedete entrambi nelle due immagini seguenti e possono essere acquistati in Amazon, Ebay e AliExpress per poche decine di euro il primo, per circa trecento il secondo.

NanoVNA: 2.8 Pollici LCD, HF VHF UHF Analizzatore Vettoriale di Rete 50 KHz – 900 MHz
miniVNA Tiny: Analizzatore Vettoriale di Rete 1 MHz – 3 GHz

Per poterli comparare ho voluto impiegarli ad una frequenza relativamente bassa, dove entrambi sicuramente possono lavorare. Li ho lasciati “termalizzare” per circa mezz’ora e poi ho proceduto ad effettuare le rispettive calibrazioni con i kit in dotazione. Ovviamente ho utilizzato anche gli stessi cavi coassiali per collegare gli strumenti al filtro in questione.

Di entrambi gli strumenti ho utilizzato i rispettivi software di controllo tramite computer (se il NanoVNA ha il suo display e può lavorare in modo autonomo, il miniVNA Tiny invece non funzionerebbe senza).

La scansione è stata effettuata in una porzione di spettro di 20 MHz, da 150 MHz a 170 MHz. Qui di seguito non entrerò nei dettagli dei due programmi, ma voglio semplicemente riportare i risultati delle misure sugli stessi filtri.

Le prime due sono relative al “canale” di ricezione, ovvero notch a 162,025 MHz, le seconde due sono relative al “canale” di trasmissione con notch a 157,425 MHz.

Misura con NanoVNA del notch a 162,025 MHz
Misura con miniVNA Tiny del notch a 162,025 MHz
Misura con NanoVNA del notch a 157,425 MHz
Misura con miniVNA Tiny del notch a 157,425 MHz

Cosa se ne deduce?

Entrambi gli strumenti individuano correttamente le risposte in frequenza anche se con qualche lieve ma significativa differenza.

In prima analisi il NanoVNA sembra avere una maggiore dinamica: riesce a disegnare meglio, almeno in apparenza, la curva di risposta del filtro fino ad oltre -80 dB. Anche la forma dei fianchi dei filtri è pressoché simile ma ciò che viene mostrato alla risonanza è nettamente diverso: quale dei due strumenti dà l’indicazione corretta? Bisognerà indagare con un terzo strumento, magari più costoso.

Detto fatto ho effettuato una terza coppia di test utilizzando un analizzatore di spettro con generatore tracking. La prima immagine riporta la risposta del notch a 162,025 MHz, la seconda di quello a 157,425 MHz.

Se ne deduce che il miniVNA Tiny si comporta in modo più simile ad uno strumento da banco, almeno per quanto riguarda la forma della curva. Per quanto riguarda il NanoVNA rimane infatti un po’ da capire l’origine di quel picco così marcato che si spinge ad oltre -80dB rispetto al riferimento.

Misura con analizzatore di spettro + tracking generator del notch a 162,025 MHz
Misura con analizzatore di spettro + tracking generator del notch a 157,425 MHz

Altre piccole differenze, che però potrebbero anche essere importanti, riguardano la praticità operativa e la velocità di scansione. Sicuramente lo strumento da banco li batte tutti, ma il software del NanoVNA sembra essere fatto un po’ meglio, almeno a livello di possibilità operative (ad esempio, è possibile piazzare i marker esattamente alla frequenza desiderata).

Per quanto riguarda la velocità di scansione, il software del nanoVNA Tiny è più veloce e questo può essere un bel “plus” quando si devono effettuare tarature di circuiti RF.

In conclusione quale comprare? DIPENDE!

Dipende dal vostro budget e dalle vostre necessità. Sicuramente il miniVNA Tiny ha un valore maggiore, non solo economico, ma anche in termini di prestazioni. Poter lavorare fino a 3 GHz non è poca cosa. Anche le sue prestazioni sono più simili a quelle di uno strumento “vero”, da banco.

Se invece vi volete fermare sotto il GHz il NanoVNA può essere una valida alternativa, soprattutto per la sua estrema portatilità (ad esempio lo potete utilizzare durante l’installazione di un’antenna, si può collegarlo direttamente vicino al connettore di antenna e tenerlo in mano). Le sue prestazioni sono più che decenti, soprattutto paragonate al suo costo.

Facendo click qua e là nell’articolo trovate i link ai prodotti e da lì potete comprarli (li trovate per Amazon, Ebay ed AliExpress).

Per ora è tutto, spero che queste brevi note vi siano utili.

73 de IZ0ABD Francesco