La nuova GALENA Negli ultimi decenni gli apparati
radio erano diventati sempre più
sofisticati e complessi e il costruttore casalingo era stato
praticamente tagliato fuori dalla possibilità di costruire i propri
apparecchi come succedeva all'inizio della radio. La tecnologia SDR, diminuendo
fortemente la complessità degli
elementi materiali, permette nuovamente di fare cose significative con
le proprie mani. La costruzione di una radio a
“galena”, che non è stata mai un'impresa
semplicissima, è diventata ormai un' opera difficile dal momento che le
stazioni AM sono diventate poche e deboli, mentre costruire un
ricevitore SDR, in unione al computer casalingo, è diventata un'impresa
accessibile a molti!
RTX con
POCHISSIMI COMPONENTI
Da circa due anni sto uscendo in aria con un RTX fatto in casa che, per
quanto
riguarda il nucleo essenziale, utilizza solo 3 (tre) integrati e che
non si vergogna nei confronti dei più blasonati apparati.
Vorrei stimolare chi è ancora amante di lavorare con le sue mani a
realizzare qualcosa di simile o perlomeno a provare il ricevitore.
In fig.1 è il semplice schema utilizzato.
fig.1 Schema del RTX
Ho puntato alla massima semplicità che è sempre la caratteristica delle
realizzazioni amatoriali.
Non darò i circuiti stampati perché non ce ne è bisogno data la
semplicità e perché io, inizialmente, ho utilizzato la
tecnica della pulce morta e , in seguito, alcuni circuiti stampati li
ho realizzati a mano con la penna. fig.1bis Variante per l'uso di FSA3157
Mi dedicherò, però, a illustrare il perché dei diversi
componenti
nella convinzione che, quando sono chiare le idee, chiunque possa
superare le piccole difficoltà che insorgono nella realizzazione
pratica e pensando che sia anche utile a chi non vuole costruire ma
desideri avere qualche informazione in più.
RX
Concentriamoci dapprima sul solo ricevitore, anzi su una parte di esso!
fig.2
E' un semplice ricevitore a conversione diretta realizzato con un mixer
a commutazione.
Il trasformatore T1 e i due interruttori costituiscono il mixer.
Per pilotare i due interruttori servono due segnali che variano tra 0 e
5V tra loro in opposizione di fase in modo che quando un
interruttore chiude l'altro apra e viceversa. La frequenza deve essere
esattamente quella della portante soppressa nel caso della ricezione
SSB. Vedremo dopo come ottenerla.
Vogliamo esaminare l'impedenza vista guardando dall'antenna. I due
interruttori A e B si chiudono e si aprono alternativamente. Una volta
funziona il secondario superiore e una volta quello inferiore, è
(quasi) come se ci fosse un solo secondario sempre in funzione. Se il
primario ha lo stesso numero di spire dei secondari, dal primario si
vede esattamente la resistenza di 100 Ohm.(il pin 6 dell'operazionale è
da considerare virtualmente a massa). Se si inserisce il diplexer che
fa passare le frequenze inferiori a 80 khz e invia verso massa quelle
superiori, l'impedenza è ancora, con i valori indicati, 100 Ohm.
Inserendo poi il... secondo ricevitore l'impedenza vista dall'antenna
sarà 50 Ohm.
Molti schemi non fanno uso di trasformatore. Ho preferito il suo
uso sia perché in tal modo vengono eliminati i disturbi alle frequenze
molto basse e sia perché risulta più facile la.... comprensione. Col
trasformatore, poi, è anche più facile realizzare il
trasmettitore.
Chi vuole approfondire il funzionamento dei mixer a commutazione
può ricercare: “La
Conversione e la
Moltiplicazione” in
Radiorivista 5/2005.
I quattro interruttori del mixer sono contenuti nell'integrato
74HC4066 , molto facile da reperire, che però non è il migliore avendo
una resistenza di una cinquantina di Ohm quando è chiuso. Meglio
va il 74LVC4066 che presenta una resistenza di solo 5 Ohm (stessa
piedinatura ma in versione SO14) . Ottimo anche FST3125 che
però ha una diversa disposizione dei piedini. Ho usato con risultati
eccellenti anche il FSA 3157, che ha dimensioni microscopiche ma,
avendo solo 6 piedini, si può facilmente adoperare (ne occorrono due).
L'amplificatore, scelto fra quelli a più basso rumore, amplifica il
segnale a bassa frequenza di circa 30 volte (circa 30dB, strano caso di
numeri!). Da ricordare che l'amplificazione di un operazionale è uguale
al rapporto fra le due resistenze.
Questo valore è un buon compromesso
fra la sensibilità e l'esigenza di evitare
distorsioni. Infatti supponendo di ricevere segnali indesiderati di
-10dBm (S9+60), il segnale all'ingresso ha un valore di cresta, su 50
ohm, di
100mV, dopo il filtro e il mixer esso diventa circa un terzo(-10dB)
dopo l'amplificazione di 30 volte si avranno 1000mV. Se si presentano
un paio di questi segnali si va velocemente verso la
saturazione con fenomeni di intermodulazione. Le schede audio, dal
canto loro, accettano un segnale massimo intorno a 1 Volt.
Se fossimo a una decina di anni fa ci potremmo fermare qui e , mettendo
un filtro passa basso a 3 Khz e un piccolo finale di bassa frequenza,
potremmo goderci il nostro bel ricevitore a conversione diretta,
accettando però il disturbo dell'immagine costituita dall'altra banda
laterale.
Da tanto tempo si sapeva, in teoria, evitare l'inconveniente
aggiungendo un secondo ricevitore con l'oscillatore
locale sfasato di 90° e un ulteriore sfasamento di 90° dopo il mixer,
ma nella pratica quest'ultima operazione era molto critica e il
risultato finale piuttosto deludente!
ELIMINARE
L'IMMAGINE
Per eliminare l'immagine costruiamo allora un secondo ricevitore
identico al primo, con una sola differenza però: i due
segnali che pilotano gli switches sono sfasati di 90° (cioè
spostati di un quarto di periodo) rispetto a quelli precedenti.
Potremmo pensare a un secondo trasformatore o almeno a un altro
secondario. ma no! È molto più semplice usare gli stessi
avvolgimenti del ricevitore precedente utilizzandoli in
...comproprietà, con l'ulteriore vantaggio che non ci saranno
differenze fra i due. fig.3
Si ottengono in tale maniera due segnali I e Q praticamente uguali, ma
sfasati di 90°. Tale sfasamento è da intendersi nel senso che, se noi
consideriamo i segnali come composti approssimativamente dalla somma di
parecchi segnali sinusoidali di diverse frequenze, per ogni frequenza
si ha uno sfasamento di 90°.
Nel ….secolo scorso avremmo avuto bisogno, come già accennato, di un
ulteriore sfasamento di 90° su uno dei due segnali, cosa molto
difficile da ottenere e dai risultati non esaltanti. Proprio questa
difficoltà non ha reso popolare il ricevitore a sfasamento!
Era necessario anche un filtro Passa Basso, cosa che si sapeva fare, ma
bisognava realizzarlo piuttosto bene perché da esso dipendeva la
selettività del ricevitore.
Nel nuovo secolo (o nel nuovo millennio) possiamo evitare la prima
grossa fatica, ed anche la seconda, affidandoci alle enormi capacità di
calcolo sviluppate ormai dai nostri Computer casalinghi!
WINRAD, M0KGK ,
POWERSDR o altri programmi.
Nel computer bisogna istallare un programma adatto. Il migliore è
senz'altro WINRAD, realizzato
da i2PHD Alberto Di Bene, che
però è per sola ricezione, ma all'inizio non importa. Basta cercare su
Internet e scaricare, il programma è gratuito. Qui non viene detto come
si usa il programma perché ci vorrebbe un sacco di tempo ma è molto
intuitivo per cui leggendo le istruzioni, dopo un certo periodo di
allenamento, non dovrebbero esserci difficoltà.
I due segnali I e Q devono essere inviati alla scheda audio
sull'ingresso stereo generalmente indicato con “Line input” , non su
quello “Mike” che è di tipo mono.
Una volta avviato il programma bisogna pure selezionare l'ingresso Line
nell'apposita voce di menù (ShowOption / Select Input / Select Input
Mixer ). Occorre anche scegliere la scheda audio e la frequenza di
campionamento (preferibile 48k), ma su questo non c'è difficoltà.
Cosa fa il programma? Tutto ciò di cui avevamo parlato in precedenza e
molto altro! In particolare permette di regolare la larghezza del
filtro di canale spostando a piacere sia la frequenza superiore
che quella inferiore, cosa che richiedeva tre o quattro conversioni nei
vecchi ricevitori con tutti i relativi problemi!
fig.4
Si va da 10 Khz fino a pochi Hz con fattori di forma prima
inimmaginabili! Impagabile la comodità di vedere il segnale sullo
schermo, comprese le schifezze di certi segnaloni!
Come lavora? I due segnali I e Q immessi all'ingresso della
scheda audio vengono campionati mediante due ADC. Tutti i numeri così
ottenuti vengono messi in memoria ed elaborati dal computer. Al termine
di tutta la lunga elaborazione i numeri vengono di nuovo affidati
alla scheda audio che mediante un DAC li ritrasforma in un segnale
elettrico ordinario che, amplificato, si ascolterà in altoparlante.
Tutto questo avviene in un tempo che non supera qualche
decimo di secondo e quindi si potrà ascoltare praticamente in
tempo reale. Da ricordarsi però che un ritardo in realtà esiste.
Qualche differenza rispetto al ricevitore a sfasamento classico però
c'è. Nel ricevitore classico noi poniamo la frequenza dell'oscillatore
locale uguale alla frequenza della portante soppressa e otteniamo
subito il segnale in bassa frequenza limitando la banda a circa 3 Khz
mediante un passa basso. Qui invece si considera tutta la banda
compresa tra LO-24kHz e LO+24kHz ottenendo le frequenze comprese tra
-24 kHz e +24kHz (le frequenze negative sono distinguibili da quelle
positive poiché per esse la parte immaginaria è in anticipo
rispetto a quella reale mentre per le positive è in ritardo!)
Il programma fa l'analisi in frequenza di questo segnale e ci presenta
i risultati come in un analizzatore di spettro oppure sotto forma di
cascata a vari colori.
Adesso noi possiamo scegliere , usando gli occhi, il nostro
segnale mediante un clik o variando i numeri che compaiono nella
casella Tune. Poiché questo segnale non sta a frequenza zero ma ad un
altro valore (12khz nel nostro esempio) , si effettua
un'altra conversione, tutta fatta in digitale, (prodotto del segnale
complesso precedente e di un oscillatore complesso con frequenza
-12kHz, creato direttamente dal programma) portando il
segnale a frequenza zero come nel ricevitore classico. Sembra finito
ma, a ben riflettere, rimangono ancora presenti le frequenze al di
sotto e al disopra dello zero, bisogna eliminare le une o le altre
prima di poter ottenere un segnale (reale) da poter inviare
all'altoparlante.
Qui si adopera l'operatore di Hilbert un po' ostico da afferrare, ma
Alberto Di Bene, autore di Winrad, segue, se non ho equivocato, una
strada che è più facile capire. Fa una nuova analisi (di Fourier) del
segnale e, una volta ottenuti i coefficienti relativi alle varie
frequenze, ricostruisce un segnale (reale) utilizzando solo i
coefficienti delle frequenze positive! (o quelli delle frequenze
negative).
Oltre a queste operazioni essenziali, i vari autori danno poi sfogo a
tutto ciò che la fantasia suggerisce loro e che per noi è
piuttosto difficile prendere in considerazione: noise blanker, filtro
notch, noise reduction ecc. ecc.
Qui c'è un andicap grosso per noi autocostruttori, il non poterci
mettere le mani dentro ( nel software). Ci fa una certa rabbia.
Però, a ben pensarci, quanti sono i radioamatori che osano aprire
il loro apparato? Verrebbe meno la garanzia e si avrebbe una
diminuzione di valore di ...migliaia di euro!
NOTA: Il programma in figura non è Winrad ma HDSDR , un nipote di
Winrad.
DIVISORE e
SFASATORE
Quello
in fig.5 è il semplice circuito, usato da tutti, per ottenere i
segnali sfasati che devono comandare i quattro interruttori (switches).
Si deve partire da una frequenza quattro volte superiore a quella
necessaria. Si utilizza una porta, polarizzata a metà tensione mediante
le due resistenze da 10k, per squadrare il segnale e poter pilotare
meglio il circuito divisore. Se il segnale utilizzato fosse abbastanza
forte lo stadio squadratore si potrebbe anche omettere. fig.5
Il segnale squadrato è applicato ai due ingressi Clock di due
flip-flop di tipo D. In questo dispositivo il valore presente sul pin D
viene trasferito all'uscita Q solo quando il clock è in salita.
Da notare che l'ingresso D1 è collegato con l'uscita Q mentre
l'ingresso D è collegato con l'uscita negata Q1.
Se si esamina la tavola degli stati si osserva che si ottengono dei
segnali di frequenza quattro volte minore di quella del clock e con la
coppia inferiore sfasata di 90°.
Una ventina di anni fa ho visto realizzare questa operazione mediante
sfasamenti con induttanza e capacità. È facile immaginare quale fosse
la precisione!
Con questo circuito, invece, la precisione è molto grande, anche per un
intervallo di frequenze piuttosto esteso, ma si paga lo scotto di dover
partire da una frequenza quattro volte maggiore.
Se si usano i 74HC74 la frequenza massima che si riuscirà a dividere si
aggira intorno a 80-90Mhz , mentre si potrà arrivare a 150Mhz
adoperando i 74AC74 (e 74AC04).
L'OSCILLATORE
LOCALE
Questa, purtroppo, è la parte più difficile.
Molti kit usano un quarzo. Ottima soluzione per quanto riguarda la
stabilità e la purezza del segnale, ma si può ricevere solo una fettina
di frequenze: 48khz o 96 Khz , vale a dire una larghezza uguale alla
frequenza di campionamento della scheda audio. Per l'autocostruttore,
poi, è molto difficile trovare il quarzo giusto.
Le soluzioni migliori sono l'uso di un DDS o di un Si570, ma ambedue
sono un po' costose.
Per uno sperimentatore che possiede un generatore di segnali può essere
un'ottima soluzione adoperarlo per effettuare le prime prove di
ricezione. Non importa se la stabilità non sia elevata, il vantaggio è
che in tal modo si può esplorare l'intera gamma delle HF.
Ci si potrebbe divertire a costruire un oscillatore da 60 Mhz a 120 Mhz
(cosa non impossibile) seguito da diversi divisori per due in modo da
poter ricevere tutte le HF.
Io personalmente uso un DDS con AD9951
(ottenuto quando la casa lo
spediva come campione!) costruito qualcheanno fa nel
gruppo autocostruttori di Frosinone che, in unione al nostro
programma, mi permette di ricevere (e trasmettere) con estrema
precisione di frequenza. Effettuando il confronto con la stazione
campione a 9996Khz posso ottenere facilmente la precisione di +/- 1Hz,
adoperando un semplice quarzo, prelevato da un vecchio cellulare, che
si è rivelato estremamente stabile!
In
Winrad la sintonia va effettuata mettendo nella finestra LO il valore
della frequenza (divisa per 4) fornita dal generatore e poi variando
TUNE. Il valore indicato è estremamente preciso! In modo ancora
più semplice si può fare un clik col mouse sul segnale della
stazione che si vede nello spettro.
Se si cambia la frequenza dell'oscillatore si deve riscrivere il valore
in LO per avere l'indicazione precisa. Ma se non interessa sapere con
esattezza la frequenza ricevuta si può variare a piacere la frequenza
dell'oscillatore e vedere di conseguenza le stazioni muoversi sulla
finestra dello spettro ( e sentirle come in una comune radio).
Io ho usato questo procedimento: ho messo LO ad un valore qualsiasi e
TUNE spostato di una certa quantità (nella figura 12kHz) e vario
unicamente la frequenza del DDS. Il programma adoperato mi permette di
impostare un offset di 12Khz e quindi nella finestra del DDS ho sempre
l'indicazione della frequenza ricevuta (precisa all'Hertz).
LA SCHEDA AUDIO.
Altro punto critico. Da essa dipende buona parte della bontà del
ricevitore.
La scheda audio è ormai contenuta in tutte le schede madri, e la
qualità è piuttosto elevata, ma ciò riguarda soprattutto la
riproduzione dei suoni, mentre la registrazione è stata piuttosto
trascurata in quanto interessa poco all'utilizzatore medio. A noi
invece interessa che la sezione registrazione sia la migliore possibile
perché deve trattare tutti i segnali che arrivano dall'antenna, mentre
la parte della riproduzione non pone problemi.
Vanno molto meglio le schede pensate per le esigenze dei musicisti!
Sono da molti considerate ottime queste due schede: Delta 44 e
EMU 0202, ma costano un po'. L'audio integrato nelle più recenti schede
madri assicura comunque un livello più che sufficiente per le prime
esperienze.
In molte schede audio succede che i segnali molto forti in ingresso,
data la vicinanza dei circuiti, passano direttamente in uscita
scavalcando tutto e vanificando così la bontà
della realizzazione.
Questo inconveniente si risolve adoperando DUE SCHEDE AUDIO: la
migliore usata per il segnale in ingresso, la seconda, anche
scadente, per il segnale in uscita. I programmi permettono tutti
la scelta fra le diverse schede installate, sia per l'ingresso che per
l'uscita.
Io ho ottenuto ottimi risultati con una economica Sound Blaster Audygi2
come ingresso e l'audio integrato come uscita.
Per il COMPUTER non ci
sono problemi, basta che non sia troppo lento. Sono da escludere quelli
del secolo scorso!
I computer portatili generalmente non possono essere utilizzati poiché
possiedono, salvo eccezioni, il solo ingresso microfonico che è mono.
Se si vuole utilizzare un portatile bisogna far ricorso a una scheda
esterna collegata via USB.
Ho ottenuto buoni risultati utilizzando una vecchia scheda esterna:
Sound Blaster Live 24 bit External. L'ho usata senza problemi anche per
la trasmissione usando quella interna come seconda scheda.
Non c'è bisogno di dire che la Emu 0202 va molto bene per questo scopo.
Un problema c'è per quanto riguarda l'alimentatore del computer che, in
una buona parte dei computer in giro, viene realizzato in
maniera super economica omettendo qualsiasi filtro sull'ingresso della
rete elettrica. Questi alimentatori sono fonte di grossi disturbi per
tutti i ricevitori posti nelle vicinanze e quindi anche per il
nostro SDR. In tal caso non resta altro che cambiare alimentatore o
metterci all'interno i filtri mancanti. Generalmente sul circuito
stampato c'è il disegno, ma solo il disegno!
Il trasformatore
La costruzione del trasformatore non è complicata. fig.6
Il trasformatore T1 può essere realizzato su un nucleo ad alta
permeabiltà del tipo 43 ad esempio FT50-43 (toroide) o FB-43
(binoculare).
Costruiamo prima il secondario. Se si hanno fili di diverso colore
metterne insieme due pezzi di una ventina di centimetri e avvolgere
come indicato in figura. Poi unire insieme un estremo azzurro di un
foro con quello rosso dell'altro foro per realizzare la
presa centrale. Il primario si può avvolgere con gli estremi dalla
stessa parte o dalla parte opposta come fa più comodo. Le spire in
figura sono 3+3 per il secondario e 3 per il primario. Il numero non è
critico, ma per scendere verso frequenze molto basse occorrono più
spire.
Diplexer
Il diplexer
serve a dividere il segnale in due parti in modo che le
frequenze inferiori ad un certo valore possano proseguire mentre le
altre vengano dirottate verso un carico resistivo, ma facendo vedere al
mixer un'impedenza costante a tutte le frequenze. In tal modo il mixer
lavora nelle migliori condizioni, minimizzando le intermodulazioni con
i segnali elevati.
Con i valori indicati il carico sul mixer è esattamente 100 Ohm a tutte
(!) le frequenze e la frequenza di taglio è circa 80KHz.
Se si volessero scegliere altri valori per la frequenza di taglio e la
resistenza, utilizzare le seguenti formule:
L=R/(2πf), C=1/( 2πf*R)
In molti mixer per SDR (compreso il cosiddetto mixer di Tayloe) la
funzione passa basso è affidata a un semplice condensatore che non
assicura certo una impedenza costante!
Il diplexer, invece, permette l'attenuazione delle frequenze alte
insieme all'impedenza costante.
C'è da dire che l'azione del diplexer come passa basso è piuttosto
blanda (6dB per ottava) ma ciò è sufficiente ad aumentare sensibilmente
la resistenza all'intermodulazione per frequenze distanti un qualche
centinaio di kHz dalla frequenza ricevuta.
FILTRI
Concettualmente non servirebbe nessun filtro in ingresso!
Invece dei filtri servono perché i mixer utilizzati ricevono piuttosto
bene le armoniche dispari della frequenza desiderata.
Il motivo è che i mixer a commutazione si possono pensare come la
moltiplicazione tra il segnale in ingresso ed un'onda quadra e l'onda
quadra, si sa, è composta dalla somma della fondamentale e delle
armoniche dispari.
Quindi quando sintonizziamo 7 Mhz riceviamo anche 21Mhz attenuata di
soli 9dB ed anche 35Mhz e 49Mhz! I 14 Mhz, se tutto è fatto bene,
risultano
attenuati di 50-60dB.
Nelle prime prove i filtri si possono anche omettere ma poi saranno
indispensabili.
Potranno essere dei passa basso, distribuiti opportunamente per
ricevere tutte le frequenze, oppure,meglio ancora, dei passa
banda centrati sulle bande che interessano.
Un assortimento veramente notevole di filtri si potrà
trovare nel sito di YU1LM http://yu1lm.qrpradio.com/bp%20yu1lm.htm
In tale sito si possono vedere anche tanti esempi di RTX sdr e molte
approfondite considerazioni.
Nella mia realizzazione , per pigrizia, ho usato solo due passa basso a
8Mhz per i 40 e 80 metri ed un altro a circa 29Mhz, comandati a mano ma
ho portato avanti delle prove per poter comandare
diversi filtri al variare della frequenza del VFO usando un
pic come contatore di frequenza.
I filtri usati in ricezione possono essere utilizzati anche
in trasmissione per potenze QRP.
Il TRASMETTITORE
Del trasmettitore dirò poche cose perché , non volendo incrementare
l'inquinamento delle frequenze, è bene che chi si dedica a questa
costruzione possegga già un po' di esperienza!
Osservando la figura iniziale si può vedere che non occorre quasi nulla
in più per realizzare un trasmettitore. Praticamente occorre solo
(vedere fig.1) un
relè doppio scambio.
Si mette il microfono nel corrispondente ingresso della seconda scheda
audio(fig.7). Il segnale microfonico viene campionato, i campioni
vengono elaborati dal programma il quale costruisce, con grande
precisione, due segnali (digitali) con tutte le frequenze in essi
contenute sfasate di 90°. (nel caso della fig.4 si hanno le frequenze
da 12KHz a 9KHz).
Questi due segnali digitali vengono inviati alla prima scheda
audio (quella più buona) che li converte in forma analogica
mediante i suoi DAC e noi li preleviamo dalle due uscite per
inviarli sui due Mixer, ma a rovescio, applicandoli dove prima c'era
l'uscita. Senza scomodare troppo la teoria, si intuisce che verso
l'antenna uscirà un segnale radio della stessa frequenza di quello che
prima ricevevamo. fig.7
Però la teoria qui conviene scomodarla un tantino.
Il computer ci da un segnale complesso, con parte reale e immaginaria,
anche quello dell'oscillatore è un segnale complesso. Moltiplicando
questi due segnali complessi (per un
pignolo si dovrebbero chiamare analitici!) si ha un segnale
complesso avente come
frequenza la somma algebrica delle due frequenze. Solo una frequenza
non due come nei segnali reali. Questo è il vantaggio grosso di
usare questi segnali sfasati di 90°! (potrebbe essere utile andare a
leggere l'articolo La Radio
e i Numeri
in RR 9/2009)
Esemplifichiamo: L'oscillatore locale abbia frequenza +7050kHz e il
computer fornisca all'uscita della scheda audio la frequenza di +12kHz
(da 12khz a 9kHz in LSB) il segnale ottenuto sarà 7062 kHz (da
7062 a 7059). Se per caso scambiamo le due uscite del computer il
segnale uscente è da considerare -12 khz e l'uscita dal mixer sarà 7038
kHz.(da 7038 a 7041 e sarà USB). La stessa cosa succede se si invertono
A e B oppure A1 e B1.
Una obiezione spontanea: quando si moltiplicano due numeri complessi si
devono, secondo la definizione di prodotto tra numeri complessi,
effettuare quattro moltiplicazioni, mentre qui ne facciamo solo due
(con i due mixer). Semplice risposta: poiché a noi non interessa
tutto il risultato della moltiplicazione ma solo la parte reale (o solo
la parte immaginaria) bastano solo due moltiplicazioni.
Chiudiamo qui la teoria.
Tornando alla pratica possiamo provare subito il nostro trasmettitore
che presenta all'uscita quasi 1 mW.
Poiché Winrad non prevede la trasmissione, bisogna orientarsi ad altri
programmi. Quelli con cui ho lavorato sono M0KGK (che mi è sembrato,
nella sua semplicità, il migliore) e GENESYS che deriva da
PowerSdr. fig.8 ricezione con il programma M0KGK
Per fare le prove di trasmissione bisogna, dopo aver fatto tutti i
collegamenti, far
passare il programma in trasmissione con un click su qualche casella e
azionare in qualche modo il relè di trasmissione. Sintonizzandosi con
il proprio ricevitore si potrà apprezzare ciò che esce da un
trasmettitore così semplice.
All'uscita del mixer si ottiene una potenza di quasi 1 mW, per
realizzare un QRP basta amplificare fino ad arrivare sui 5W. Non do
indicazioni poiché ciò si può trovare in innumerevoli parti sia sulle
riviste che su internet.
Leggendo l'Help di M0KGK si possono trovare le indicazioni per
effettuare la commutazione RX/TX automaticamente mediante il
pulsante PTT,
Ultimamente ho anche provato HDSDR (nipote di...
Winrad) il quale possiede anche la trasmissione (versione 2.13) e che
funziona in
maniera fantastica, unico neo non prevede un modo semplice per passare
in
trasmissione mediante il PTT, o perlomeno io non l'ho trovato! (Vedere NOTA!)
La teoria, allora, prevede che esca solo una frequenza, la somma o la
differenza e non tutte e due (più esattamente la somma algebrica delle
due frequenze, potendo esse essere sia positive che negative). Ma
la pratica non segue mai completamente il modello teorico, sia a causa
delle imperfezioni della realizzazione sia a causa dell'approssimazione
del modello stesso. Motivo per cui in uscita troveremo
anche la frequenza indesiderata, attenuata comunque un bel po'.
I due
potenziometri agli ingressi permettono sia di dosare i segnali (non
più 300mV di picco) sia di renderli il più possibile uguali per
minimizzare l'uscita indesiderata. Il software permette, poi, di
ridurre ulteriormente tale uscita effettuando sia una correzione
dell'ampiezza che della fase. Con facilità si ottengono 30 dB di
attenuazione rispetto alla frequenza desiderata (fig.9), ma sono
riuscito ad
arrivare anche a 45dB e credo
si possa fare anche di meglio. fig.9 Trasmissione:l'emissione
indesideata è attenuata di circa 35dB, l'oscillatore locale di
50dB
30db sono più che sufficienti per una uscita QRP. Per uscire con 100 o
200W,però, occorre fare qualcosa di più!
Per effettuare le regolazioni non è
indispensabile l'analizzatore di spettro, è sufficiente disporre di un
normale ricevitore andando a sintonizzare l'uscita indesiderata.
Nella mia realizzazione ho utilizzato, dopo il mixer, transistor
di recupero per ottenere circa 5W, che ho poi inviato ad un
amplificatore SLA300 (anch'esso recuperato su una bancarella alla fiera
di Latina), ottenendo 150-200W. Ll'alimentatore, per completare la
linea, è stato realizzato modificando un alimentatore pc da 500W di
targa, seguendo i criteri indicati in MODIFICA
ALIMENTATORI PC . La corrente ottenuta è di circa 35A di punta.
UNA SEMPLICE SPERIMENTAZIONE
Rovistando dentro i cassetti ho ritrovato un mio primo tentativo di
ricevitore realizzato oltre 5 anni fa (intorno al 2006) utilizzando la
tecnica della pulce morta ed integrati di ...grosse dimensioni.. Può
essere utile a chi vuol fare qualche rapido esperimento.
fig.10 Foto dell'esemplare realizzato alcuni anni fa ( clik per
ingrandire)
Avevo utilizzato un 74HC74 come divisore, il 74HC4066 come switche e un
volgare LM358 come amplificatore.
Con LM358 gia funziona bene, ma sostituendolo con MC4558
(anch'esso molto comune) i risultati sono stati veramente buoni.
Lo schema è quello della figura 3 ma senza il diplexer. I condensatori
da 450pF sono stati portati a 1000pF. Forse le resistenze da 100 Ohm
sarebbe
meglio metterle da 50 Ohm visto che lo switche 74HC74 ha per
conto suo una resistenza in ON di circa 50 Ohm!
Le prestazioni sono certamente inferiori a quello che uso attualmente
ma non ho
avuto nessuna difficoltà a seguire tutti i qso in 40 e 80 metri.
Allego un file che mostra i risultati di questo semplice ricevitore sui
40 metri in un pomeriggio qualsiasi.
(Istruzioni: scaricare il file e
decomprimerlo;
avviare HDSDR e premere il triangolo
verde di riproduzione; alla richiesta indicare il file scaricato; si
possono a questo punto utilizzare tutti i comandi del programma poiché
è stato registrato tutto il contenuto di una banda di 48khz per 2
minuti; cliccare sul segno di loop per far ripetere indefinitamente
onde poter esplorare con calma) 40m in un pomeriggio di Aprile
(14 Mbyte) fig11 Spettro della ricezione con
l'rx descritto. Usato senza filtro d'ingresso (non sempre è possibile!)
Con il 74HC74 non si va oltre i 15-16 Mhz, ma si ha ciò che
maggiormente interessa. Usando il 74AC74 si arriva oltre i 30 Mhz ma
credo sia difficile trovarlo in formato DIP.
Si può facilmente provare qualsiasi integrato migliore del MC4558
Il
problema più grosso è l'oscillatore locale. Io, oltre al DDS, ho
provato ad usare come oscillatore l'HP8640A che chiaramente va
benissimo, tranne il fatto che non è stabilissimo e che la frequenza
non si può vedere con precisione. Ma per chi possiede l'HP8640B non ci
sono problemi. Adesso si trovano in Internet, a prezzi contenuti, Kit
basati sul SI570 che possono risolvere il problema.
Tuuto questo l'ho riferito perché sono molti quelli che, pur non
volendo acquistare un ricevitore SDR, vogliono tuttavia sperimentare le
nuove tecnologie, magari con ciò che hanno già in casa.
E poi realizzare qualcosa con le propprie mani è sempre molto più
entusiasmante che comprare il
più perfetto apparecchio fatto da altri!
Quasi tutti
hanno ormai capito che gli apparecchi radio si faranno sempre di più
con le teniche digitali e che tutti i prodotti offerti dall'industria
sono già fatti in questo modo (anche per ragioni economiche)!
NOTA : Evviva! Evviva! RISOLTO PROBLEMA del PTT per HDSDR A partire dalla versione 2.14, HDSDR non permetteva più di usare la
trasmissione con un RTX come quello sopra descritto, ma solo con
dispositivi che prevedevano una apposita DLL.
L'amico Mimmo (I8WAM) si è allora messo in moto contattando uno degli
autori, Mario Taeubel DG0JBJ, esponendogli le nostre necessità.
Mario è stato molto gentile (e molto bravo!) risolvendo tutte le nostre
difficoltà.
Ha realizzato una dll minima che permette di
usare il PTT, mediante la porta COM, per abilitare la trasmissione. Proprio ciò che a noi serviva!
Molte grazie a Mario e anche a... Mimmo!
Tale dll deve essere usata con HDSDR versione 2.15. Può essere
scaricata dal link qui sotto: ExtIO_SRlite
Dopo aver decompresso bisogna semplicemente mettere il file
ExtIO_SRlite.dll nella cartella di HDSDR.
I pin della porta COM sono gli stessi utilizzati da PowerSdr, da M0KGK
o altri programmi. Vedere i collegamenti normalmente indicati per il
Softrock.
Una sola operazione iniziale: fare clik col tasto sinistro del mouse
sulla scritta ExtIO e operare le scelte relative ai pin utilizzati. fig.12Scelta dei pin della porta rs232 usati per il PTT
Ora io posso usare indifferentemente i programmi M0KGK e HDSDR con la
possibilità di passare rapidamente dall'uno all'altro senza effettuare
nessun cambiamento.
( La dll adoperata può essere utilizzata per qualsiasi RTX simile ai Softrock)
