Un sensibilissimo ROSmetro per HF QRP

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ROSMETRO HF QRP

un doveroso “mea culpa” è dovuto quando si realizza un qualcosa senza avere capito perfettamente il principio teorico su cui si basa. Intendo riferirmi alla prima versione del mio ROSmetro QRP per HF,  descritto nel GEKO Magazine n°3 – 2013

http://mqc.beepworld.it/gekomagazine.htm

Ho voluto dare un sottotitolo così poco usuale a questo articolo proprio per focalizzare l’attenzione su un aspetto importante che riguarda la nostra attività di autocostruttori, quella cioè di attingere troppo spesso a realizzazioni fatte da altri, semplicemente copiando e mai mettendoci “del nostro”,  per capire tecnicamente cosa si sta realizzando.

Uno dei “mentore” a cui spesso faccio riferimento è Alessandro I5SKK e  ai messaggi che lancia tramite il suo blog: mi identifico molto con il suo modo di vedere e vivere il radiantismo.

In una delle sue ultime “confessioni”, Alessandro ragiona sugli SDR e sull’andazzo che l’OM di oggi segue per andare dietro a tutte le novità che il mercato offre, anziché cercare di realizzare qualcosa di proprio del quale, almeno, si può avere una buona padronanza tecnica.

Il fatto è che avere tutto e subito, (scrive I5SKK) e già preconfezionato, è esattamente come mangiare i cibi precotti, pre-preparati…..

Avere una manica ben ricca di imbecilli che blaterano di idiozie, stanno in radio ore per dire nulla, che non sanno perché una antenna funziona ed una no, che non sanno alle volte quel che dicono e soprattutto che non sanno come ci si comporta in aria, è solo l’ovvia conseguenza. “ L’AM è larga, dà fastidio, le frequenze QRP cosa sono? Che senso ha il QRP? A che serve farsi una radio?”

Basta pagare e comprare. E FARSI INSTALLARE le antenne….pagando….

Radioamatori? No, banali clienti di negozi ed aziende del settore.

http://i5skk.blogspot.it/

Ma ora veniamo al perché del “mea culpa”.

Il quel vecchio numero del GEKO Magazine, Bollettino del Mountain QRP Club, descrivevo la realizzazione di un ROSmetro per QRP, che potesse funzionare decentemente con la poca potenza fornita dal nostro FT817.

Avevo navigato a lungo su Internet, cercandovi degli spunti che mi sembrassero il più possibile riproducibili, ma senza capirne io completamente il principio tecnico del loro funzionamento.

Avevo adottato una configurazione a doppio toroide, e che a me sembrava dovesse funzionasse a dovere.

Il circuito era, più o meno, questo.

Ma poi, all’atto pratico, la scorsa estate in montagna dove io non pratico spesso le HF QRP in portatile, ma solo le VHF SSB, e a tre anni di distanza dal quella realizzazione ho trovato lo strumento assolutamente inefficace, perché esso non dava risultati veritieri e, pertanto, è stato necessario ripiegare sulla funzione “SWR” disponibile nell’ FT817 che, come sappiamo, non è però molto attendibile.

Avevo in quella occasione un po’ di ROS, e l’ 817, per via dell’ ALC, scendeva come potenza erogata, non riuscendo così ad avere sui 7 MHz un’indicazione decente mentre, per di più, riscontravo con il mio strumento autocostruito un valore di ROS semplicemente assurdo. 

E’ stato meglio, in quella occasione, usufruire dell’ indicazione fornita dall’ 817 per regolare l’accordatore d’antenna,  piuttosto che quella fornita dal mio ROSmetro autocostruito.

A mesi di distanza da quella mia esperienza, ho voluto rimettere le mani sullo strumento perché, dicevo, potrebbe servirmi ancora.

Abbandonata la configurazione a doppio toroide (chi lo desidera, può rivisitare quel numero “3”del GEKO Magazine andando su  http://mqc.beepworld.it/gekomagazine.htm  ), ho cercato di capire esattamente il funzionamento di tali circuiti e non solo quindi copiarne lo schema di sana pianta.

Ho ipotizzato che il non perfetto azzeramento dello strumento, in presenza di ROS 1:1, fosse da imputare a minime differenze esistenti fra i due toroidi e quindi ho cercato delle configurazioni a toroide singolo.

Di tali schemi in rete ce n’è una marea, ognuno diverso dall’altro, e molti di questi non hanno nemmeno una loro logica tecnicamente valida, ma sono solo il frutto di una loro funzionalità, ottenuta forse nell’ambiente dove tali realizzazioni vengono impiegate.

Eccone un esempio. Non voglio dire che esso non funzioni, solo che io, non comprendendone totalmente l’essenza, non l’ho voluto adottare.

Mentre questa altra configurazione, che io ho invece scelto ha, per me, una sua maggiore validità tecnica.

Potete notare la presenza, collegato alla linea passante della RF, di un partitore che fornisce una tensione di riferimento al centro di quelle due resistenze di identico valore, collegate all’avvolgimento sul toroide.

Quella tensione, che va regolata con la massima accuratezza, fa sì che, nella misura della potenza riflessa, opponendosi di fase, e con lo stesso valore di quella indotta magneticamente, determini l’azzeramento dell’indicazione dello strumento per l’onda riflessa, in presenza di un ROS 1:1.

Che il partitore poi si trovi collegato in ingresso o in uscita, che esso sia resistivo o capacitivo, poco importa o, meglio, dipende solo dalle potenze in gioco.

Nel mio caso, con al massimo solo i cinque watt dell’ 817, la tensione applicata sulla resistenza complessiva del partitore di regolazione, di così alto valore (circa 1500 ohm), fà sì che la dissipazione nel partitore sia irrisoria.

Due parole sul valore delle resistenze che costituiscono il partitore in questione.

La scelta dei valori,  di 1 kohm per la resistenza fissa ed 1 kohm per i trimmer, è in funzione delle caratteristiche del toroide, del suo avvolgimento, e della sensibilità dello strumento.

Niente di più facile che debba essere cambiato il valore del loro rapporto: l’importante è che si  riesca a rilevare, regolando il trimmer, un netto “dip” a metà corsa dove, sia variando in un senso che nell’altro la sua corsa, durante l’indicazione di minimo ROS (deviatore su “Onda Riflessa”), e che esso cresca in entrambi i sensi di rotazione. Ovviamente su carico fittizio da 50 ohm.

Un altro punto importante riguarda  il valore delle due resistenze, identiche, collegate all’avvolgimento del toroide.

Nello schema originario da me adottato (un copia-incolla fatto da Internet, esse avevano un valore di 27 ohm, in altri schemi le trovate da 150 ohm … ergo, questi valori non hanno nulla a che vedere con il rispetto del valore di “Z”, proprio della linea coassiale di alimentazione.

Qui entra in ballo il ragionamento tecnico e la padronanza sulla teoria di funzionamento dei circuiti, che deve esserci in un radioamatore tecnico, come giustamente afferma debba esserci, Alex I5SKK.

A me interessava che lo strumento deviasse il più possibile, con la minima potenza applicata, esatto ?

Allora, secondo voi, caricare il secondario del trasformatore costituito dal toroide, con 54 ohm ( 27 + 27 ) vuol dire la stessa cosa che caricarlo con 200 ohm?  Certamente no, e le prove fatte lo hanno dimostrato, e che mi hanno portato ad adottare, nel mio caso, un valore di 100 + 100 ohm, già più che sufficienti per ottenere deviazioni dello strumento assai maggiori..

Sempre allo scopo di poter ottenere la massima deviazione dello strumento, nella misurazione dell’onda diretta, e che si riflette poi anche per la regolazione del fondo scala per la misurazione del ROS. ho preferito, nel trasformatore costituito dall’avvolgimento sul toroide, al posto del “primario” rappresentato dal cavo coassiale passante attraverso il toroide (come nello schema di cui sopra), avvolgervi una spira, come elemento induttore primario. La realizzazione la si può vedere abbastanza nella foto seguente, dove detta spira è rappresentata da quel tratto di filo verdolino che connette verticalmente i due connettori coassiali.

Sistemata questa spira all’estremo opposto rispetto all’avvolgimento secondario, essa non avrebbe indotto, capacitivamente, gran che, e la dimostrazione l’ho avuta poi ottenendo una indicazione praticamente zero in fase di taratura, sempre con un ROS 1:1 grazie alla terminazione sul carico fittizio da 50 ohm.

Come toroide ho continuato ad usarne uno prelevato da una lampadina a basso consumo energetico (di quelle della generazione precedente a quelle a LED, come nella versione 2013. Il rapporto spire da me adottato è stato 1:10 .

Questa soluzione davvero “artigianale” dimostra che quello che a volte può sembrare vitale, come l’oculata scelta di un tipo di toroide, non è poi così essenziale. Basta provare.

Ora si che ci siamo, e la prossima volta che utilizzerò questo ROSmetro HF in portatile QRP non avrò, spero, delusioni.

Nello schema non è riportata la funzione “misuratore di uscita”, che forse avrete intuito osservando la disordinata disposizione dei componenti impiegati. Essa è talmente banale che sarebbe quasi offensivo andarvi a spiegare come essa è stata realizzata, in dettaglio: un diodo, un condensatore di by-pass ed una resistenza (li trovate nell’angolo in basso a destra dell’interno dello strumento), collegati al connettore di uscita.

Una cosa, invece, non la vedrete nella foto: dell’interno del ROSn piccolo compensatore in mylar, accanto al trimmer, perché l’ho aggiunto successivamente.

Avevo voluto verificare la correttezza della lettura non solo nella porzione bassa delle HF, ma volevo essere certo che esso desse una lettura quanto più veritiera anche nelle bande HF alte.

Sono andato così a verificare l’azzeramento dell’onda riflessa ( sempre con ROS = 1:1 ) fino ai 28 Mhz, notando che  lo “zero” tendeva però a salire leggermente con l’aumentare della frequenza.

Una prima ipotesi, dimostratasi poi errata, era che la capacità parassita del circuito a valle della resistenza da 1kohm, fosse tale da ggiungere una certa dose di reattanza capacitiva in parallelo al trimmer resistivo, diminuendo, di fatto, la tensione di riferimento, con il crescere della frequenza.

Collegato un trimmer da 20 pF in mylar in parallelo a tale resistenza ho avuto l’effetto opposto: la situazione infatti peggiorava, anche con la capacità regolata al minimo.

Di conseguenza ho subito ribaltato il suo impiego, e ho collegato il compensatore capacitivo in parallelo al trimmer, e non più alla resistenza, con il risultato, ora, di avere un ottimo “dip”, aggiustando, stavolta, il compensatore sulla banda dei 28 MHz e osservando poi un comportamento di misurazione praticamente “piatto” su tutte le bande intermedie.

La spiegazione tecnica che mi sono dato ( e questo mi rende soddisfatto ) è che la tensione indotta al secondario del toroide diminuisce con il crescere della frequenza ( perdite nel nucleo ? ) e, quindi, la tensione di riferimento doveva essere diminuita, e non aumentata.

La sensibilità dello strumento è tale che, con mezzo watt in uscita dall’817, su tutte le bande HF, la regolazione del fondo.scala (onda diretta) raggiunge abbondantemente il massimo sullo strumento.

Gli schemi, come potete vedere, non vanno solo copiati, ma tecnicamente interpretati e corretti, quando occorre..

Buone autocostruzioni.

73, Roberto IK0BDO

MQC 028

IQRP 280

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