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Preamplificatore 144 MHz

Preamplificatore 144 MHz

Preamplificatore 144 MHz. Con lo schema del preamplificatore 144 MHz potete risolvere i problemi di sordità dei vostri apparati

Ad oltre un anno dal concepimento dell’idea ha finalmente preso forma nel progetto che vado qui a descrivere, un preamplificatore di antenna per la banda radioamatoriale dei 2 m. La curiosità di trarre vantaggio dalle eccellenti caratteristiche degli ultimi semiconduttori immessi sul mercato, per migliorare un po’ le prestazioni dei miei vecchi ricevitori, è stato il “la” che mi ha indotto ad imbarcarmi in questa avventura.

Cosi mi sono messo alla ricerca di un componente dalle caratteristiche adeguate. I Ga As FET presentavano ottime caratteristiche ma erano praticamente introvabili senza contare il prezzo non proprio basso. Dopo una serie di esclusioni per i motivi anzidetti, finalmente sono riuscito a trovare un componente subito disponibile a magazzino e dal costo accessibile, anche preventivando qualche “infortunio” di percorso. Il BF998 della Philips, è un componente SMD, costa pochi euro presenta un alto guadagno ed una bassissima figura di rumore, 0.6 dB a 200 MHz.

Vediamo un po’ cosa sono riuscito a spremere da questa meraviglia: 27 dB di guadagno a centrobanda ma praticamente costanti da 144 a 146MHzsono il biglietto da visita ottenuto a cui più bassi non notavo nessuna differenza di comprensibilità. L’FRG9600 invece, che dichiara una sensibilità inferiore, ha tratto immediato e ascoltabile vantaggio dall’inserimento. Nel modo FM bassi segnali prima muti, ora accendendo il pre si facevano presenti ed intelligibili.

La più grande differenza tuttavia l’ho notata in SSB, raramente scorrendo la frequenza dai 144 in su riuscivo ad ascoltare un qualche segno di attività. Ora invece con il pre attivato sembrava che alla radio le si fossero sturate le orecchie, passando da una calma piatta a segnali comprensibili e ben oltre S9+. Terminando sulle impressioni di ascolto, vorrei riferire del beneficio verificato, in caso di presenza di alcuni tipi di disturbi a largo spettro. Su un segnale di normale ampiezza, quindi ascoltabile anche senza pre inserito ma soggetto alpredetto fastidioso disturbo, i quattro circuiti accordati passabanda offrono operando una riduzione della banda passante, un miglioramento chiaramente percepibile.

Preamplificatore 144 MHz - Circuito elettrico
Al primo stadio di adattamento impedenza risonante (L1 C1), quasi non riuscivo a credere. Altra caratteristica del prototipo è l’attenuazione introdotta sulla banda commerciale FM (88-108MHz), di diverse decine di dB. Per renderlo più funzionale nel caso se ne voglia escludere l’uso, come ad esempio in presenza di segnali già sufficientemente forti o volendo sintonizzarsi su altre gamme, ho inserito la funzione bypass, realizzata tramite due relè di antenna; questo permette tra l’altro un immediato confronto delle prestazioni ottenute. A questo proposito faccio presente che il modello di relè qui indicato è sostituibile solo eventualmente con la versione a 12 V, esistente ma che non sono riuscito a trovare.

Altri modelli anche di analoghe dimensioni possono introdurre perdite tali da vanificare tutto il guadagno realizzato. Per questo, mio malgrado, ho dovuto accettare di usare il modello a 24 V, prevedendo all’uopo un adatto convertitore DCDC in grado di erogare la tensione e la corrente richieste.
Per le prove di ascolto erano a disposizione due anziani soggetti, un palmare Kenwood TH75E ed uno scanner all mode Yaesu FRG9600. Inserito il preamplificatore tra l’antenna interna e il TH75, mentre lo S-Meter registrava un deciso incremento del segnale pur tuttavia sui segnalin più bassi non notavo nessuna differenza di comprensibilità.

L’FRG9600 invece, che dichiara una sensibilità inferiore, ha tratto immediato e ascoltabile vantaggio dall’inserimento. Nel modo FM bassi segnali prima muti, ora accendendo il pre si facevano presenti ed intelligibili. La più grande differenza tuttavia l’ho notata in SSB, raramente scorrendo la frequenza dai 144 in su riuscivo ad ascoltare un qualche segno di attività. Ora invece con il pre attivato sembrava che alla radio le si fossero sturate le orecchie, passando da una calma piatta a segnali comprensibili e ben oltre S9+. Terminando sulle impressioni di ascolto, vorrei riferire del beneficio verificato, in caso di presenza di alcuni tipi di disturbi a largo spettro. Su un segnale di normale ampiezza, quindi ascoltabile anche senza pre inserito ma soggetto al predetto fastidioso disturbo, i quattro circuiti accordati passabanda offrono operando una riduzione della banda passante, un miglioramento chiaramente percepibile.

Schema elettrico preamplificatore
Schema elettrico preamplificatore

Schema elettrico survoltore
Schema elettrico survoltore

Elenco componenti Survoltore

Elenco componenti 145 MHz Pre Amp

In uscita a Q1 troviamo una situazione speculare dell’ingresso con solo qualche variazione sui valori dei componenti e sulla costruzione delle bobine. Q1 è polarizzato secondo il data sheet del costruttore, nel punto di massimo guadagno, ovvero, con una tensione Vg2-s di circa 4V. Lo schermo costituito da uno spezzone di terminale passante sopra Q1 e collegato a massa da entrambi i lati, limita la possibilità di autoscillazioni. Un solo comando è previsto, ovvero l’interruttore di alimentazione, chiudendo il quale oltre al pre si alimenta anche il survoltore che con i sui 23V circa di uscita, commuta entrambi i relè. Ad interruttore aperto, dopo un leggero ritardo, i relè torneranno in posizione di riposo, escludendo cosi il pre dal percorso di antenna. Q1 è un componente protetto dalle cariche elettrostatiche, per cui maneggiarlo, magari dopo aver toccato la terra per un attimo, non sarà un problema. In effetti su tutti i quattro prototipi costruiti, ho sempre usato lo stesso componente, ripetutamente saldato e dissaldato senza problemi di integrità.

Il survoltore consta di un oscillatore a ponte di Wien (Ic1) a circa 78 kHz, di un pilota (Q1), e un trasformatore elevatore con il relativo stadio di raddrizzamento e filtraggio. Sullo schema elettrico sono riportate alcune tensioni tipiche rilevabili con un voltmetro e un oscilloscopio. R3 varia la corrente di riposo di Q1 e R7 varia l’ampiezza della forma d’onda in uscita a Ic1 e quindi anche la tensione di uscita. Da notare che a relè scollegati da Vout, ovvero con il survoltore a vuoto, la tensione continua raggiunge gli 80V, quindi sicuramente avvertibile al contatto.


Preamplificatore 144 MHz - Realizzazione

La prima cosa da fare è realizzare lo stampato, in vetronite doppia faccia. Io l’ho ottenuto incidendolo con un cutter, sollevando poi il rame superfluo a striscioline con una pinzetta. Su tre bordi, le facce di massa sono collegate tra loro con delle bandelle di ottone (carta spagna) sagomate e stagnate, il quarto bordo fa uso dei BNC, i quali saldati da entrambi i lati, ottengono il medesimo risultato. Molti componenti oltre a Q1 sono stati saldati direttamente sulle piste, ovvero senza forature, come ad esempio le bobine ecc. Sulla vista dello stampato è indicato quali fori praticare, e tra questi quali, devono anche essere isolati dalla massa superiore (ruotare semplicemente una punta da trapano da 6mm con le dita, svasando il foro ed asportando qualche mm di rame). La filettatura delle bobine è ottenuta colando della resina epossidica sulla bobina stessa, con il nucleo inserito e preventivamente bagnato in denso olio motore. I componenti SMD (a parte Q1) sono tutti di recupero da schede.

pcb-preamplificatore
Circuito stampato

Come si vede dalla foto dopo aver ben posizionato e stagnato Q1, con uno spezzone di terminale diametro almeno 1mm, occorre eseguire un ponticello di collegamento passante sopra Q1 tra le due masse.

Preamplificatore-piano-di-montaggio
Piano di montaggio

Questo accorgimento preverrà l’insorgere di possibili autoscillazioni. Le induttanze sono tutte montate in posizione reciprocamente ortogonale, in modo da minimizzare la mutua influenza fra le stesse ed evitare la necessita di schermature interposte. C5 è montato sul lato inferiore dello stampato. Come si vede dallo stampato, il terminale a 0 V di alimentazione dei relè, è tenuto separato dalla massa generale del pre, esso si unisce a quest’ultima solo a livello del survoltore, ciò allo scopo di rendere la vita un po’ più difficile all’eventuale noise proveniente dal convertitore stesso. Quest’ultimo è realizzato su basetta millefori e montato a sandwich sotto il pre tramite un lamierino di alluminio interposto. La basettina è retta dalla sola vite del trasformatore. I relè lo ripeto, dovranno essere della marca e modello riportati, se si ha la fortuna di trovarli a 12V si può risparmiare tutta la sezione survoltore. Per un funzionamento sicuro dei minuscoli contatti, sarebbe ottimale sollevare con cautela il coperchio bianco e bagnarli con una goccia di “Svitol”, questo in funzione preventiva contro le ossidazioni e le conseguenti attenuazioni sul segnale in transito.

Messa a punto e taratura
É opportuno collaudare e mettere a punto il survoltore separatamente, prima di collegarlo ai relè del pre. Collegare in uscita al posto dei relè, una resistenza di carico da 820 ½ W, ruotare R3 tutto verso R2 e R7 a metà corsa. Con un milliamperometro inserito, fornire quindi l’alimentazione (11.5V). La corrente assorbita a questo punto dovrebbe essere piuttosto bassa, qualche, decina di mA con una Vout anch’essa bassa.

Ruotando R3 verso C4 aumenta la corrente di riposo di Q1, ed il transistore, spostandosi sempre più verso la classe A ridurrà la distorsione introdotta, e quindi le armoniche generate (noise). D’altra parte il circuito non è opportuno che assorba più di 100mA per problemi di dissipazione dello stesso Q1.

Preamplificatore-cablaggio-schede
Cablaggio schede

Con successivi aggiustamenti tenendo sempre sott’occhio Iassorb. e Vout si arriverà ad un compromesso che permette di ottenere in uscita una tensione sufficiente per far scattare i relè ed allo stesso tempo un assorbimento di corrente inferiore ai 100mA.

Con un oscilloscopio in uscita a Ic1, si dovrebbe rilevare una tensione simil-triangolare sovrapposta ad una componente continua, mentre sul collettore di Q1 visualizzeremo una forma d’onda assai più squadrata. In uscita a T1 saranno presenti degli impulsi di ampiezza di circa 37 Vpp. Una volta tolta la resistenza da 820ohm e collegati Vout e la sua massa ai relè, si potrà eventualmente ritoccare la reale tensione ottenuta. Se non ci sono errori il preamplificatore da solo, senza survoltore, assorbe meno di 10mA; volendo si potrà controllare che su G2 sia presente una tensione di circa 4V.Collegare una antenna alla presa S1 ed un ricevitore a S2 e sintonizzare con il pre non alimentato un segnale piuttosto forte. Quello dei ponti ha il vantaggio di essere costante qualunque sia l’interlocutore. Alimentare il pre ed iniziare a ruotare i nuclei delle varie bobine per il massimo segnale.

Fatto questo cercare in gamma un segnale basso, S1 o meno ma ancora comprensibile, e riaggiustare tutti i nuclei per il miglior rapporto segnale rumore, il che non sempre significa il massimo spostamento dello S Meter. Se i nuclei dovessero inserirsi completamente, piuttosto che rimanere totalmente esterni, si dovrà modificare il relativo condensatore parallelo di qualche pF. Diminuendolo nel primo caso od aumentandolo nel secondo. Chi possiede un generatore modulato ed un analizzatore di spettro potrà eseguire tutte queste operazioni con maggiore velocità e precisione. Potrebbe capitare che con una certa combinazione di settaggi si inneschi una autoscillazione, rilevabile come un forte rumore udibile anche scollegando l’antenna, occorre allora ritoccare uno o più nuclei per togliersi da questa condizione.

Installazione ed uso

Al momento il pre staziona sullo scanner all mode, per avere un canale di ricezione in banda 2m paragonabile a quello ottenibile da un vero apparato per i144MHz.

Preamplificatore-particolare-assemblaggio
Particolare di assemblaggio

Non mi sembra invece che sia in grado di migliorare la sensibilità del palmare da solo. Come detto, l’incremento di sensibilità più sostanzioso l’ho verificato in SSB, passando da una situazione di altoparlante tristemente muto ad una presenza di segnali molto spesso superiori a S9 e chiaramente ascoltabili. Il miglior posizionamento di questo dispositivo è probabilmente sul tetto, direttamente sotto l’antenna per compensare l’attenuazione introdotta dalle lunghe discese in cavo coassiale. Non è escluso l’uso con un piccolo ricetrans, anche se a questo proposito obbiettivamente non saprei quantificare esattamente i livelli di potenza sopportabili dai piccoli relè usati. Per terminare vorrei sottolineare il livello di protezione offerto dal pre, alla radio che lo segue, nei confronti di eventuali sovratensioni statiche o a bassa frequenza eventualmente presenti in antenna. Galvanicamente infatti, troviamo il segnale proveniente dall’antenna cortocircuitato a massa tre volte da altrettanti corti spezzoni di filo, L1 L2 ed L4.

radiokit elettronica

 

 

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