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

Riparazione TM-732E

Quando tutto sembra essere perso, quando una radio sembra spacciata e da rottamare, beh, non è detto che lo sia veramente. La prova è il mio TM-732E che non ne voleva sapere di trasmettere nemmeno 1 mW in UHF e che ora funziona egregiamente come prima. Il problema era legato alla rottura del modulo amplificatore di potenza, il Mitsubishi M57788MR. Come descritto in un mio articolo precedente, anche il ricambio acquistato sembrava indicare che non ci fosse cura per il male di cui la mia radio soffriva: aveva la piedinatura errata anche se la sigla era identica.

In questi casi allora che si fa? Bisogna assolutamente tentare l’intentabile, si getta la rete sul lato destro della barca e si tenta quello che tutti direbbero essere un’assurdità.

Nel mio caso ho tentato (con successo) di riparare il vecchio modulo, quello che non funzionava più. 2 dei 5 piedini erano rotti, letteralmente staccati, si muovevano liberamente. Quale potesse essere il problema dovevo scoprirlo e l’unico modo per farlo era aprire il modulo, cioè togliere il coperchio di plastica nera che protegge i circuiti RF. Una volta aperto il modulo si presentava come un bel circuito RF ma al quale mancavano 2 piedini. Dopo un po’ di lavoro il risultato è quello che vedete qui sotto.

Descrivere tutta la procedura richiesta per riparare il modulo, e quindi la radio, sarebbe un po’ troppo lungo per questa pagina del blog. Però ho creato un videocorso sulla Saldatura SMD e tra le varie lezioni c’è anche quella che comprende la riparazione di questo modulo di potenza. Fidati, il corso vale molto più del suo costo!

Se vuoi avere qualche informazione in più guarda il video introduttivo al corso qui di seguito, è gratis.

Per tutte le tue altre necessità contattami, vedrò come aiutarti.

73 de IZ0ABD Francesco

Misuriamo gli scaricatori

Come si comportano gli scaricatori di sovratensione dal punto di vista RF?
E’ questo l’oggetto di cui vi parlo ora, anche se il titolo poteva far pensare a tutta un’altra cosa. Invece no, qui di seguito trovate il risultato delle misure di trasmissione RF, il cosiddetto “transmission loss” o S21, su due esemplari di scaricatore per sovratensioni. Si tratta di due oggetti di origine non bene identificata, non hanno etichette, che ho acquistato ad una fiera per radioamatori. Hanno connettori SO-239 e dovrebbero lavorare fino a 3 GHz con una potenza massima di 200 W (a detta del venditore anche 1 kW).

Analisi dello scaricatore “1”
Analisi dello scaricatore “2”

Le misure sono state effettuate con un miniVNA Tiny e sono di tutto rispetto.

In pratica entrambi gli esemplari esibiscono una bassissima perdita su tutta la banda a 1 MHz a 3 GHz con alcuni picchi a circa -0.5 dB come evidenziato dalle due immagini precedenti.

Meccanicamente sono ben fatti, la lavorazione è accurata. Lateralmente c’è una vite che chiude il vano dove è alloggiata l’elemento di protezione: vedete la seguente immagine.

Quindi, in conclusione, dal punto di vista RF possono essere tranquillamente utilizzati, non daranno fastidio al nostro sistema ricetrasmittente. Per quanto riguarda l’efficacia nella protezione da fulmini, onestamente preferisco non scoprirla, hi!

73 de IZ0ABD Francesco

M57788MR: trova le differenze.

Sto cercando di riparare un vecchio veicolare bibanda Kenwood, in particolare la parte di potenza UHF (tutto il resto è ok). Cerco il pezzo in internet, lo trovo in uno store cinese, lo ordino e mi arriva.

Sembra tutto ok tranne qualche piccolo dettaglio. Lascio a voi scoprirli tramite una semplice foto.

La foto che vedete è stata inviata anche al venditore, vedremo cosa risponderà.
Vi terrò informati 😉

73 de IZ0ABD Francesco

FT-450D: porta TUNER e PTT

Un mio amico mi ha recentemente chiesto quale è il carico massimo che si può applicare al pin PTT della porta TUNER del FT-450D.

La risposta non è scritta nel manuale, altrimenti la domanda avrebbe trovato subito risposta. In questi casi bisogna andare a vedere il service manual e, analizzando lo schema elettrico, è possibile ricavare le preziose informazioni.

La porzione dello schema elettrico che ci interessa è riportata qui di seguito.

Il pin 2 della porta TUNER è collegato in parallelo al pin 2 della porta LINEAR (stesso segnale).

Dallo schema elettrico si vede chiaramente che il pin 2 (PTT) della porta TUNER è pilotato da un transistor NPN in configurazione open-collector. Ciò significa che con questo potremo pilotari carichi chiudendo a massa il circuito. Ma quanta corrente si può far circolare attraverso questo pin? Cioè, quanto grande può essere il nostro carico, ad esempio un relay?

La risposta si ha andando a studiare il datasheet del transistor Q2057, un 2SD2211. Riporto qui di seguito i dati che ci interessano.

Si può notare chiaramente che il transistor in oggetto è in grado di tollerare una corrente continua di 1.5 A, più che sufficiente per tantissime applicazioni. Ma la condizione per cui lavorerà in saturazione è garantita? Se sì fino a quale corrente?

Per rispondere a questa domanda dovremmo fare qualche piccolo calcolo andando a trovare la corrente applicata in base e da questa ricavare quella di collettore affinché il dispositivo resti in saturazione.

In base al transistor è presente un resistore da 470 Ohm e questo, con un segnale di pilotaggio di 5 V, determina una corrente di circa 10 mA. Considerando il guadagno di corrente tra collettore e base otteniamo che dovremmo essere in grado di pilotare un carico da circa 1.2 A senza problemi. In genere non è bene arrivare al limite, quindi il consiglio è di non superare 1 A di carico.

Se ne vuoi saperne di più, vuoi capire come interipretare correttamente i datasheet e come effettuare queste analisi con disinvoltura, forse potresti prendere in considerazione un video-corso di elettronica, dai un’occhiata qui.

Best 73 de IZ0ABD Francesco

Beacon ARDF a 433.92 MHz

Vi voglio qui raccontare come ho realizzato un beacon per ARDF a 433.92 MHz. Il progetto è nato dall’esigenza di avere un piccolo trasmetttitore per le attività di caccia alla radiovolpe del gruppo ARDF di Perugia (ci trovate in Facebook facendo click qui). L’obbiettivo del progetto era di avere qualcosa di semplice da realizzare, poco costoso e affidabile. In genere questi tre requisiti non vanno esattamente d’accordo tra di loro, ma credo di essere riuscito a trovare un buon compromesso.

Innanzi tutto perché questa frequenza? Perché in rete si trovano tanti trasmettitori per questa frequenza ISM ed il loro costo è ridicolo.

Nell’immagina qui sopra trovate una coppia ricevitore trasmettitore a 433.92 MHz. Notate, oltre alle dimensioni, il ridotto numero di componenti impiegati. Per ora ci focalizziamo sul TX, il dispositivo sulla destra, quello più piccolo. Il suo schema elettrico è veramente semplice, lo potete cercare e trovare in rete con facilità. Fondamentalmente si tratta di un oscillatore con risonatore SAW. La sua stabilità non è delle migliori così come la sua precisione in frequenza, ma questo non può che fare bene in una gara ARDF perché aggiunge un po’ di imprevedibilità e difficoltà nell’inseguire il segnale. Ho scelto questo TX per la sua semplicità anche di funzionamento: è sufficiente alimentarlo a 5V e poi pilotare alto o basso il pin DATA per fare inviare o meno il segnale RF: si ottiene così una modulazione ON-OFF di tipo telegrafico. Passiamo quindi a vedere cosa occorre analizzando lo schema qui di seguito riportato.

Oltre al trasmettitore citato fin qui, il circuito è composto da un regolatore di tensione (un 78L05 è più che sufficiente) poiché è necessario ridurla da 9V a 5V (il tutto si alimenta con una comune batteria ricaricabile da 8.4 V, o 9 V non ricaricabile). C’è poi un microcontrollore PIC12F509 di Microchip. Si tratta di un dispositivo veramente piccolo in package da 8 pin. La sua funzione è quella di gererare un’onda quadra con frequenza di 1 Hz: sarà questa ad abilitare l’invio del segnale RF.

Il codice da scaricare direttamente nella memoria FLASH del micro non è possibile caricarlo in questa pagina, perciò chi lo volesse mi può inviare una richiesta e sarà accontentato. In alternativa chi usa Arduino potrà crearne un clone in maniera veramente semplice anche se in questo caso l’ingombro di tutta l’elettronica aumenterà (e non di poco). Qui di seguito infatti vi mostro quanto è grande tutto il beacon.

L’antenna da abbinare all’oscillatore può essere fatta con un pezzetto di filo elettrico lungo circa 17 cm (lo vedete chiaramente nelle foto).

Vediamo ora come va con un esempio pratico. Per ricevere il segnale ho utilizzado un ricevitore SDR (con il suo softwre SDRuno) così da farvi vedere lo spettro del segnale e ascoltare l’audio direttamente in un breve video.

In Amazon è possibile acquistare questi ricevitori e trasmettitori – generalmente sono venduti accoppiati – per pochi euro. Li trovate facendo click qui o sull’immagine.

Se preferite comprare delle antenne già fatte anziché utilizzare uno spezzone di filo elettrico come vi ho suggerito, o se volete una cosa più compatta, potete acquistare anche queste facendo click qui o sull’immagine che segue.

Per alimentare il beacon per diverse ore è sufficiente una batteria ricaricabile da 9 V del tipo mostrato qui di seguito (fare click qui o sull’immagine per acquistare).

Il segnale di questo beacon è udibile fino a distanze di circa 1 km, ma ovviamente questo dipende dalla sensibilità del vostro ricevitore e dall’antenna usata.

Se vi serve il microcontrollore programmato potete acquistarlo dal sito della mia società di ingegneria TSP S.r.l. a questo indirizzo: https://www.tspelettronica.com/2019/06/21/microcontrollore-per-beacon-ardf/.

Se avete altre domande scrivetemi.

73 de IZ0ABD Francesco

Un altro passo verso QO-100

In un altro articolo vi avevo raccontato come ho iniziato a ricevere il satellite radioamatoriale geostazionario QO-100 mentre in un secondo articolo vi mostravo il nuovo illuminatore a PLL che ho successivamente installato. Oggi invece vi mostro come mi sto attrezzando per la tratta terra-satellite, il cosiddetto uplink, a 2.4 GHz.

Parliamo dell’antenna per la trasmissione, solo di questa per ora. Come per il downlink, ho deciso di attrezzarmi con un altro disco da 80 cm. Quelli per TV vanno più che bene e costano poco. Potete scegliere quello che preferite, io ho preso un Fracarro in confezione senza LNB: se vi interessa lo trovate facendo click qui. A questo andrà poi aggiungo un apposito illuminatore, ma ne parleremo più in là.

Perché un paraboloide e non, ad esempio, una direttiva Yagi? La domanda può essere frequente, perché a queste frequenze si fa presto ad avere un guadagno di tutto rispetto. Perciò vediamo quanto può guadagnare un disco da 80 cm a 2.4 GHz.

Partendo dai dati dichiarati da FR, mi sono ricavato l’efficienza che questo riflettore può esibire: 0.72 o 72%. E’ chiaro che cambiando frequenza questo valore possa variare, ma prendiamolo come riferimento per andare a calcolare il guadagnao a 2.4 GHz utilizzando la formula seguente.

Svolgendo poi semplici calcoli si ottiene che a 2.4 GHz il guadagno massimo che ci possiamo aspettare è di circa 24.6 dB. Bene, quanti elementi dovrebbe avere una Yagi per raggiungere tale valore? La risposta alla domanda precedente quindi appare scontata.

Per poter lavorare agevolmente (ad esempio montare un illuminatore per la banda 2.4 GHz) ho acquistato anche un trepiede apposito. Fa egregiamente il suo lavoro, lo potete vedere nelle foto a seguire e acquistare facendo click qui.

Si regola in altezza (3 posizioni) così che potete tenere l’antenna ad una distanza da terra variabile a seconda delle condizioni ambientali o delle proprie preferenze: più starà bassa più sarà stabile.

A corredo vengono forniti anche dei picchetti così da poter vincolare al suolo le tre gambe del sostegno.

Riassumendo trovate tutto il materiale in Amazon e qui sotto vi riporto i link ai due prodotti.

73 de IZ0ABD Francesco