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domenica 29 maggio 2016 ..::  Autocostruzione » VHF » Transverter 70 MHz ::..   Login
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Transverter per la banda dei 4m

 

TRANSVERTER 70 MHz

 

 

 

 


 

Prima di iniziare vorrei ringraziare tutti coloro che si sono adoperati per fare in modo che questa straordinaria gamma venisse permessa anche a noi italiani, per una volta appaiati agli altri OM europei e, in alcuni casi, anche un pelino avanti. Certo, si tratta di una concessione sperimentale ma è senza dubbio un ottimo inizio. Vi ricordate i 50 MHz nel 1990? Speriamo che le cose vadano nello stesso modo.

Posso affermare che la possibilità di operare su una banda assolutamente mai avuta nel nostro Paese e per la quale non vi siano di fatto apparecchiature commerciali già pronte mi ha stimolato fortemente nella realizzazione di questo transverter, molto più dei 6m.

Infatti, per noi OM relativamente giovani, il trovarci di fronte alla possibilità di operare su una gamma per la quale le note marche di apparecchiature per radioamatori non producano niente o quasi è una novità da non perdere per nessun motivo.

Fino agli anni ’60 per i nostri illustri predecessori era normale dotarsi di apparecchiature fatte in casa per poter operare sulle gamme amatoriali. Ma quando siamo arrivati noi abbiamo sempre trovato “la pappa fatta”, nel senso che abbiamo avuto sempre a disposizione l’apparato commerciale per tutti i gusti (e prezzi…), e ci siamo comperati quello che volevamo, era solo questione di portafoglio. E ci siamo dimenticati dei tempi quando la radio la faceva il radioamatore…

Ma questa volta, Signori, o si fa l’apparato oppure non si opera!

E’ vero, nonostante le numerose apparecchiature commerciali disponibili nulla ci ha mai vietato di farci un apparato tutto da soli per le gamme amatoriali (e noi QRPer questo lo sappiamo bene….); però non ne avevamo bisogno! Bastava andare al negozio oppure cercare un usato. Sui 4m invece si è proprio costretti a farcelo da soli altrimenti…..nulla! E’ questo ci riporta indietro nel tempo, quando per avere una radio “dovevi sudare” e non è propriamente un modo di dire…..pensate alle valvole!

 

 

Criteri di progettazione

 

Come già fatto per i 6m, ho deciso di approntare un transverter per i 70 MHz e di utilizzare quindi il mio ricetrasmettitore HF come apparato I.F.

Il perché di un transverter è presto detto. Per prima cosa sappiamo che per i 4m non esiste un apparato commerciale espressamente creato (a parte qualche portatile FM) e quelli modificabili sono pochissimi; poi il transverter offre la possibilità di traslare sulla gamma dei 4m le qualità di ricezione dell’apparato HF, soprattutto i suoi utili comandi (vedi filtri, PBS, Notch ecc) che non sempre sono disponibili su un apparato dedicato (semmai ne esistesse uno fatto apposta per i 4m…).

Ultima, ma credo andrebbe per prima, la soddisfazione di creare da soli il mezzo per accedere alla nuova gamma.

In questo transverter la conversione avviene sui 25 MHz ed il valore d’uscita dell’oscillatore locale è stato scelto quindi a 45 MHz (70-45=25). Perché non sui 28 MHz?

La scelta è stata motivata dal fatto che impiegare i 28 MHz come IF per una frequenza finale di 70 MHz comporta che alcuni prodotti di conversione ricadono nella stessa gamma dei 4m, per cui la loro eliminazione diventa problematica.

Dato che tutti gli apparati HF ormai sono a copertura continua e nessuno ci costringe ad impiegare i 28 MHz come I.F., ho cercato un valore di I.F. tale da scongiurare tale evenienza. A questo scopo è tornato utile un file .exe inviatomi da DF2FQ che ringrazio. Con questo semplice programmino, che posso inviare a chiunque lo richieda, è possibile determinare tutti i prodotti di conversione, desiderati e non; basta inserire i valori di O.L. , di I.F e la gamma di interesse.

 Questo facilità il lavoro che si fa, di solito, con la calcolatrice.

 DF2FQ ha scelto come I.F. i 21 MHz perchè in questo caso, con un O.L. da 49 MHz, si ottengono prodotti di conversione non desiderati lontani ben 7 MHz dalla banda dei 4m e perciò facilmente eliminabili. Per contro, l’utilizzo di 21 MHz è, secondo me, poco opportuno poiché se si abita vicino ad un collega amante dei 15m si possono avere seri problemi. Una scelta molto sensata è quella dei 29 MHz, oppure quella dei 25 MHz, che hanno prodotti di conversione non desiderati distanti 5 MHz dai 70 MHz.

Io ho optato per i 25 MHz in quanto erano disponili alcuni quarzi a 45 MHz, ma chi desiderasse realizzare un O.L. a 41 MHz ed impiegare i 29 MHz come I.F. lo può fare senza problemi.

 

 

 

Realizzazione pratica

 

Innanzi tutto ho impiegato induttori toroidali in polvere di ferro e in ferrite al posto delle classiche “bobine” in aria o su nucleo magnetico.

I vantaggi sono già stati espressi nell’articolo riguardante il transverter per i 6m, ma li ripeto per comodità: distanze ridotte grazie al contenimento magnetico da parte dei toroidi, alti Q, semplicità nell’avvolgere le induttanze sui toroidi rispetto alle classiche bobine schermate, facilità di montaggio. C’è da dire che anche la robustezza finale è a favore dei toroidi in quanto le note “frantumazioni” dei piccoli nuclei di ferrite, che possono accadere quando si regolano le induttanze normali, con essi non possono accadere. Gli svantaggi risiedono solamente nel costo dei toroidi, al quale va aggiunto quello dei compensatori capacitivi necessari alla risonanza. Tuttavia, considerando che in fondo parliamo di pochi componenti, l’utilizzo dei toroidi è senz’altro da preferire.   

Come risaputo da chi mi legge, non mi piace realizzare circuiti stampati in RF ma preferisco il montaggio “in aria”; questo tipo di realizzazione, a differenza del circuito stampato, si realizza subito, si presta moltissimo alle modifiche in fase di sperimentazione e permette di lavorare da un solo lato, a tutto vantaggio della comodità.  Per cui ho iniziato piazzando una bella lastra in vetronite ramata nel contenitore ed ho iniziato il montaggio.

Come sempre si parte realizzando l’oscillatore locale.

 

 

 

Lo schema è il classico oscillatore con 2N2222A ma con due compensatori.

Una volta fatto il circuito, lo si alimenta provvisoriamente e con un frequenzimetro digitale si verifica l’oscillazione. Tramite i compensatori capacitivi si aggiusta poi la corretta frequenza a 45 MHz. Il segnale dell’oscillatore, dopo essere stato attenuato e diviso, va inviato ai due mixer, ricezione e trasmissione, realizzati entrambi con mosfet dual gate BF988.

Si montano quindi il preampli ed il mixer di ricezione. Per quanto riguarda quest’ultimo, esso converte il segnale di antenna a 70 MHz sui 25 MHz dove verrà ricevuto sull’apparato HF. Il segnale a 70 MHz, prima di essere inviato al mixer, viene amplificato da uno stadio preampli con un BF988.

All’ingresso di questo preampli ho prudentemente inserito un filtro passa banda a 70 MHz per scongiurare possibili interferenze dalla vicina gamma degli 88-108 MHz.

Per trovare il giusto prodotto di miscelazione 70-25 =25 MHz (IF di uscita) si è aiutati dal circuito risonante posto in uscita ad esso.

Per fare questo, la cosa migliore da fare è procurarsi un segnale in gamma 70 MHz (se questo è un problema, con il grid dip si risolve) e procedere alla taratura di entrambi gli stadi, preampli e mixer, per una buona ricezione sull’apparato HF sintonizzato sui 25 MHz. Questa operazione verrà poi ottimizzata più volte alla fine della realizzazione.

 

 

Una volta ottenuta la ricezione dei 4m si può procedere alla parte di trasmissione; si parte realizzando la commutazione RX/TX.

Nel mio caso avviene una cosa un po’ particolare. Il JRC JST-135, che uso come apparato di frequenza intermedia, è provvisto di una uscita separata in trasmissione a 20 mW predisposta per l’uso di un transverter. Questo permette di avere una potenza molto bassa già adatta al pilotaggio di un mixer di trasmissione e la necessità di una sola commutazione RF nel transverter (lato antenna) con un risparmio di un relais verso l’apparato HF. Per contro tra l’apparato HF ed il transverter ci sono due cavi RF; uno di ricezione che va collegato tra l’uscita RX del transverter e la presa

antenna del JRC ed uno di trasmissione che dall’uscita apposita dell’apparato HF arriva sino al pannello posteriore del transverter. La commutazione RX/TX avviene tramite un ulteriore cavo che dalla presa DB9 sul retro dell’apparato arriva al transverter (in trasmissione chiude a massa).

Nel caso si utilizzi un apparato diverso, mancante quindi di un’uscita dedicata per i transverters, bisognerà modificare sia il circuito di commutazione RF che quello di ingresso al mixer (attenuatore). Chiunque fosse interessato a questo tipo di modifica può contattarmi via email.

 

 

Alcuni apparati, come l’IC-751A dell’amico Raoul IK0LZR, hanno un’uscita TX per transverter di soli 30mV, insufficiente a pilotare il mixer di trasmissione; in questo caso ho dovuto amplificare il segnale prima di iniettarlo nel mixer di trasmissione mediante un piccolo stadio con 2N2369. Se occorre, posso fornire il semplice schema a chi me lo richiederà.

Si monta ora il mixer di trasmissione ed il filtro a 70 MHz.

La RF a 25 MHz di trasmissione (20mW) viene inviata al mixer di trasmissione dove, miscelata con i 45 MHz dell’oscillatore locale, viene convertita in 70 MHz. La realizzazione è molto semplice. All’uscita di questo mixer è presente un circuito filtro a tre elementi che permette, con le giuste regolazioni, il passaggio del solo prodotto di conversione 25 45=70 MHz. In questo caso è utile un frequenzimetro digitale per determinare l’esatto segnale di uscita. Può essere utile pre-accordare a 70 MHz questi elementi mediante un grid dip.

Dopo il filtro a 70 MHz si montano i due stadi in classe lineare a larga banda realizzati rispettivamente con un 2N2369 e un 2N4427, per un livello di uscita a poco meno di 50mW. L’impiego di questi due noti transistors con livelli di segnale così bassi assicura una assoluta linearità con un guadagno totale di circa 15 dB. Attenzione ! 50mW è la potenza massima ammessa al pilotaggio del modulo di potenza Mitsubishi RA30H0608M da 25W e non deve essere assolutamente superata, pena prodotti spuri prima e la distruzione del finale poi. Il modulo Mitsubishi non sono riuscito a trovarlo in Italia e l’ho acquistato via Internet dalla RF-PARTS (www.rfparts.com, California, USA). Il prezzo si aggira sui 60 euro compresa la spedizione; può sembrare caro però, visti gli attuali costi dei transistor finali vale la pena acquistarlo.

 

 

I suoi vantaggi sono la facilità di montaggio, il ridotto ingombro e l’elevato guadagno, circa 28 dB, che permette una semplificazione disarmante della catena di amplificazione.

Lo stadio finale assorbe circa 10A alla massima potenza di uscita: la tensione di alimentazione è fissa mentre il bias da 4V, stabilizzato da un LM7805 seguito da un partitore, viene dato solo in trasmissione ed è regolato per una corrente a riposo di 700mA che garantisce la necessaria linearità dello stadio nel modo SSB. Il finale è montato su di un rettangolo di alluminio e raffreddato mediante dissipatore per CPU munito di ventola per garantire una sufficiente dissipazione del calore durante i lunghi skeds in Meteor Scatter.

Tutte le regolazioni vanno effettuate agendo sui compensatori capacitivi mediante un giravite in plastica. Una semplice sonda, realizzata con un diodo al germanio condensatore da 10nF, ci permetterà  di misurare agevolmente i livelli RF stadio per stadio. Queste misure andranno fatte ai capi di una piccola resistenza da 50 Ohm (va bene 47 o 56 Ohm) posta in parallelo al punto di misura. La RF rettificata deve essere letta su un voltmetro, meglio se elettronico o digitale in quanto provvisto di impedenza di ingresso elevata.

Dato che il condensatore della sonda si carica alla tensione di picco, mediante la relazione P=V*V/2R si ottiene con buona precisione la potenza di picco in W (esempio: 1 Volt = 1X1/100= 0,01W= 10mW). Alla tensione letta bisogna aggiungere la caduta di tensione sul diodo al germanio di circa 0,2V, però la si può trascurare senza problemi ai livelli medio alti.

Con questa semplice ma efficace strumentazione si è in grado di fare tutte le regolazioni fino alla potenza di uscita finale di 25W, ovviamente inserendo un adeguato carico fittizio al posto della resistenza da 47 Ohm precedentemente utilizzata negli stadi intermedi.

Il potenziometro posto all’ingresso del mixer di trasmissione permette di regolare la potenza di eccitazione a 25 MHz e, di conseguenza, la potenza di uscita da 0 a 25W con continuità.

Un piccolo accoppiatore direzionale, costituito da un toroide in ferrite attraversato da un conduttore, pilota lo S-meter recuperato da un apparato in disuso (Grazie Sandro, IK0WGD!) il quale fornisce una lettura di potenza relativa.

La commutazione delle alimentazioni delle parti RX e TX avviene mediante relais (l’oscillatore locale, ovviamente, rimane sempre acceso con 9V stabilizzati da un LM7809) mentre l’antenna viene commutata tramite un relais coassiale di recupero.

Sui tutti i cavetti di alimentazione ho interposto alcune impedenze di blocco RF (VK200) e inserito capacità di by-pass (1-10nF) verso massa.

I collegamenti RF tra i vari stadi sono stati realizzati con del cavetto schermato flessibile in teflon, resistente al calore; questo tipo di cavo permette di saldare la calza direttamente sulla vetronite senza distruggere il dielettrico (e risparmiando diversi connettori RF…).

 

Nota legale

 

A proposito, ricordo che attualmente in Italia la gamma dei 70 MHz è concessa a titolo sperimentale e che la potenza legale ammessa è di 25W E.I.R.P., ovvero irradiati, che si ottengono quindi tenendo conto della potenza di uscita, del guadagno dell’antenna e delle perdite di linea.

Per mantenersi nella legalità ed evitare interferenze che potrebbero costarci l’assegnazione definitiva della gamma, si raccomanda di adeguare la potenza di uscita del transverter di volta in volta alle proprie condizioni di antenna e di cavo allo scopo di tenere la E.I.R.P. pari a  25W.

Operatività

Primo QSO in SSB nel Settembre 2007 con I0LYO che utilizza un transverter dei 6m modificato per i 70 MHz,.

Veramente emozionante sentire la sua risposta, giusto premio per entrambi viste le diverse serate passate a ragionare e saldare….bravo Stefano!

Primo QSO in CW con IK0LZR con un trasverter gemello al mio costruito insieme. Bravo Raoul!

Ormai l’estate è passata e l’E-Sporadico non è più presente. Il Meteor Scatter rimane forse l’unica fonte di divertimento. Le soddisfazioni però non mancano: il 22 settembre ho collegato come primo DX la stazione inglese G7CNF in JT6M, impiegando un finale provvisorio da 1W ed un dipolo. Poi il 9 ottobre DL3YEE sempre con 1W ma con la 3 el. Yagi appena costruita e installata.

Il 10 Dicembre 2007 ho collegato GU8FBO, Primo QSO tra Italia e Guernsey sui 4m!

 

Conclusioni

 

Beh…in effetti operare su una banda nuova, dove non ci sono colleghi che non siano anche autocostruttori, è affascinante; i QSO vertono sempre su argomenti tecnici e c’è sempre qualcosa da migliorare da entrambe le parti. Anche sulla chat 50/70 MHz di ON4KST, dove convergono praticamente tutti i radioamatori europei interessati a queste gamme, ci si scambia notizie ed informazioni sui circuiti ideati e realizzati, oppure sui materiali impiegati. Chi cerca un finale adatto ai 4m, chi sperimenta modifiche varie, chi ti chiede come hai realizzato il tuo apparecchio; la sensazione è bellissima, sembrano contatti d’altri tempi….

Tante soddisfazioni sono arrivate; ma la più grande soddisfazione rimane proprio quella di operare su una gamma del tutto particolare, l’unica totalmente “ad uso e consumo” degli autocostruttori.

 

Speriamo che rimanga così per sempre.

 

 

Fabio, IK0IXI


 

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