Un transverter 28/144MHz economico
Premesse, cenni storici
I transverter per V-UHF hanno avuto nei decenni passati un importante ruolo nelle sviluppo di quelle bande. In quegli anni poche se non nulle erano le offerte commerciali di apparati, così come la loro qualità non poteva spesso lontanamente competere con quella offerta dagli apparati per le HF.
Apparvero così sul mercato una serie di prodotti che hanno fatto la storia del radiantismo quali ad esempio e amia memoria (e senza voler far torto a nessuno!) i Microwave electronics, gli SSB electronics, etc.
Col passare degli anni, l'offerta commerciale per le bande “oltre i 30 MHz” si è fatta sempre più ampia e di qualità costantemente crescente, tale da coprire gran parte delle esigenze di chi fino a quel punto si era affidato ad un transverter per il proprio traffico.
Il mercato divenne quindi limitato solo ad un “alto di gamma” (ad esempio i DB6NT), destinato a chi voleva operare senza compromessi magari in contest o EME, usando tutta la qualità e facilities del suo apparato decametrico.
Negli ultimi anni il mercato degli apparati amatoriali ha iniziato a proporre una crescente offerta di modelli di SDR le cui qualità tecniche e innovative possibilità d'uso hanno di nuovo animato il mercato. Purtroppo la gran parte delle SDR oggi disponibili si “fermano” alle HF come copertura di frequenza (specie in trasmissione) rendendo come in passato, di nuovo interessante la disponibilità di transverter per le bande superiori.
Il prodotto di Serge, UT5JCW
In questo quadro generale di mercato e opportunità tecniche per il moderno radioamatore, ecco inserirsi a pennello il lavoro di Serge, UT5JCW.
In questi anni ha sviluppato una serie completa di transverter economici ma di qualità, che permettono di operare i 50, 70, 144, 220 e 432 MHz a partire da un apparato HF.
Le sue realizzazioni sono proposte sul sito: http://transverters-store.com/
Vediamo oggi una analisi del prodotto probabilmente più d'appeal per il radioamatore italiano, il 28-144MHz.
Le prestazioni dichiarate
Anzitutto le prestazioni dichiarate:
RF range - 144 ... 148 MHz
IF range - 28 ... 32 MHz
IF input power - 1 ... 100 mW (0.1 W max.) or 0 ... 20 dBm
LO frequency - 116 MHz
LO frequency stability - +/- 3 ppm
Output power - 10 ... 15 W
RX gain - typ. 20 dB
Noise figure - typ. 1.0 dB
Image rejection - typ. 70 dB
PTT control - Contact closure to ground
Supply voltage - +13.8 V DC (+12 ... 14 V DC)
Current consumption - typ. 2 A (TX)
TX Output transistor - RD15HVF1
RX Input transistor - BF998
Dimensions (mm) - 80 x 45
Nulla di particolare quindi, ma un prodotto sostanzialmente equilibrato, semplice da impiegare e buona base per una stazione più complessa.
Il prodotto
Molto compatto ed ordinato è realizzato su un PCB in vetronite a doppia faccia e con la quasi totalità dei dispositivi SMD. Fanno eccezione solo le bobine di filtro, i trimmer ed il dispositivo di uscita. Le connessioni sia a radiofrequenza sia per alimentazione e il controllo (PTT) sono disposte su due piccoli connettori a pettine sul lato superiore della board. Per essere impiegato, il circuito ha ovviamente bisogno di un apposito contenitore e di un dissipatore (da almeno 6°C/W) per lo stadio d'uscita.
Illustrazione 1: Vista generale del modulo transverter 28/144MHz
Illustrazione 1: Vista generale del modulo transverter 28/144MHz
Analisi dello schema
Iniziamo l'analisi del prodotto dal suo schema elettrico che si può sommariamente dividere in quattro sezioni:
ricezione
trasmissione
commutazioni
oscillatore locale
Vediamo nel seguito una breve descrizione di ognuna.
Ricezione
Il canale di ricezione è realizzato con una coppia di moderni MOS tipo BF988. Il primo (Q7) ha il compito di preamplificatore selettivo a basso rumore, mentre il secondo (Q4) quello di mixer, ricevendo sul secondo gate il segnale dell'oscillatore locale. L'isolamento dalla parte trasmittente è realizzato a stato solido, tramite un singolo diodo PIN (VD4), sufficiente vista la limitata potenza disponibile.
Trasmissione
La catena di trasmissione è composta di quatto stadi. Il primo (Q5) è il mixer di up-conversion, realizzato con un MOS tipo BF988. Seguono tre stadi di amplificazione, i primi due a BJT (Q5, BFS17A e Q6, BFG135) mentre il finale (Q9) è in tecnologia MOSFET ed impiega il moderno dispositivo Mitsubishi RD15HVF1, capace di 15W @ 175MHz e ben 7W @ 520MHz. Un estratto dal suo datasheet è visibile qui a fianco. In questa sezione vi sono due punti di regolazione importanti: RV1 e RV2. Il primo regola l'iniezione di IF nel mixer e va settato per non saturare lo stadio, fissata la potenza d'uscita del trasmettitore in HF. Il secondo regola la corrente di riposo del dispositivo d'uscita ed è preregolato dal costruttore e quindi non servono aggiustamenti.
Commutazioni
Questa sezione composta da due transistor BC857 (Q1 e Q3), comandata dalla linea PTT (a livello basso quando in TX) serve ad alimentare alternativamente la sezione trasmittente o ricevente a secondo dello stato del comando in arrivo dal ricetrasmettitore HF collegato.
Oscillatore locale
E' realizzato da un singolo transistor (Q2) e la sua frequenza è stabilita da un quarzo non termostatato a 58MHz, di cui si sfrutta la seconda armonica (116MHz) per le conversioni. La sua potenza d'uscita è ridotta, ma questo è accettabile dato l'impiego dei due mosfet come mixer di ricezione e trasmissione. La soluzione è semplice ed affidabile ma non senza prezzi da pagare in termini di dinamica e pulizia spettrale nell'intorno del segnale utile come vedremo più avanti.
Misure e commenti
Dopo l'analisi teorica del transverter vediamo alcune misure eseguite sull'esemplare in mio possesso.
Generali
La corrente assorbita dall'alimentatore in ricezione è molto contenuta ed è pari a 32mA, valore che sale a 420mA appena si passa in trasmissione (senza segnale in uscita).
L'oscillatore locale sul mio esemplare (una volta stabilizzato a 27°C ambiente) era fuori allineamento di circa 900Hz e la sua frequenza aveva una deviazione standard di circa 1,6Hz. Valori prevedibili visto l'impiego di un quarzo “consumer” non termostato, ma anche adeguati per la stragrande maggioranza delle applicazioni radioamatoriali. Chi avesse bisogno di maggiore precisione o stabilità, può immaginare di coibentare il cristallo o meglio, sostituirlo con altro di migliore qualità e termostatarlo magari con uno “scaldino” a PTC.
Ricezione
Il guadagno di conversione della parte di ricezione è di 17dB, adeguato a non saturare il ricevitore a valle e a garantire buone prestazioni di rumore al tempo stesso.
Purtroppo bastano soli -25dBm in ingresso a portare il la catena di ricezione ad 1dB di compressione, quindi al limite della linearità. Responsabilità principale è l'utilizzo del mixer a mosfet, che è economico, compatto, richiede poca potenza di oscillatore locale, ma non brilla per dinamica.
Buona invece la selettività del circuito come visibile nella schermata seguente, ove la risposta a 132 e 161MHz è già ridotta di 40dB rispetto la banda utile. Questo mette sicuramente al riparo da intermodulazioni dovute a forti segnali in banda FM e III TV.
Illustrazione 5: Potenza massima alla saturazione a 12Vcc
Trasmissione
Illustrazione 5: Potenza massima alla saturazione a 12Vcc
La potenza d'uscita massima sul mio dispositivo si è fermata a circa 8W (in luogo dei 15 dichiarati) ma questo non dovrebbe essere un grosso problema nell'uso pratico.
Di seguito alcune misure di potenza d'ingresso, uscita e consumo eseguite sul mio esemplare:
Tensione alimentazione | Potenza ingresso | Potenza uscita | Consumo |
13,8 V | 0 dBm | 5W | 1,2A |
12,0 V | 10 dBm | 7W | 1,4 A |
13 V | 10 dBm | 8W | 1,5 A |
13,8 V | 10 dBm | 8,5W | 1,55 A |
Buona l'attenuazione dei contenuti armonici del segnale in uscita: alla saturazione la seconda armonica è attenuata di 70dB rispetto la fondamentale e la terza di circa 60dB. Uno spettro in questa situazione è visibile di seguito.
Ponendo la catena di trasmissione in condizioni di massima sensibilità (RV1) ed aumentando progressivamente il pilotaggio si ottiene la seguente risposta:
Potenza in ingresso dBm | Potenza in uscita W | Potenza in uscita dBm |
-3 | 4 | 36 |
0 | 5,8 | 37,6 |
3 | 7 | 38,4 |
10 | 8 | 39 |
Se la situazione dei prodotti armonici come abbiamo visto non desta preoccupazione, più interessante invece analizzare quanto accade allo spettro al crescere della potenza d'uscita a frequenze prossime al segnale utile. Per fare questo vediamo i seguenti quattro spettri misurati a pilotaggio crescente e focalizzati ±5MHz attorno al segnale a 144MHz.
Potenza in uscita | Spettro (fc=144MHZ, span 1MHz/div, 10dB/div) |
4W |  |
5,8W |  |
7W |  |
8W |  |
All'aumentare del pilotaggio della catena di conversione e amplificazione, lo spettro si riempie di significativi segnali spuri, spaziati circa 1MHz con in evidenza i prodotti spaziati 2MHz che nascono dal battimento fra la seconda armonica dei 28MHz di ingresso (2x28=56MHz) e i 58MHz della frequenza fondamentale del cristallo dell'oscillatore locale non sufficientemente attenuata prima del mixer. Di tutto questo occorre tener conto sia nella taratura di RV1 sia nella scelta della potenza d'uscita della IF per non rischiare di produrre significativi prodotti spuri e quindi disturbare altri servizi.
Conclusioni
Il prodotto analizzato ha buone prestazioni abbinate ad un prezzo molto invitante. E' ben ingegnerizzato e costruito con cura, nonché di dimensioni molto ridotte. La struttura circuitale può essere con qualche licenza pensata come a quella di un MicrowavModules di 30 anni fa, aggiornata alle moderne tecnologie e componenti. Certo, le misure non sono da “top player”, ma sufficienti a garantirne un piacevole utilizzo in molte situazioni e senza doversi esporre ad investimenti importanti, magari per semplicemente “esplorare” le bande oltre i 30MHz.
Bibliografia
Datasheet Mitsubishi
http://transverters-store.com
Avere un TX che emette spurie a meno di -20 dB a 8W rispetto alla specifica (Output power – 10 … 15 W) è francamente inaccettabile. Sarebbe stato più serio dire di non superare i 3 W in uscita….
Grazie comunque delle misure che hanno chiarito questo dubbio.
Salve buongiorno , un amico ne ha acquistato una dal sito di ebay già assemblato.
Abbiamo notato che in ssb è spostato dal mio punto zero di 2,44 kz .
Domanda : come posso correggere questo scostamento ?
In attesa di una risposta le faccio i miei complimenti per il tutto .
Andrea
mail: iw8eyn@gmail.com
Ciao Andrea e grazie per interesse. Non è detto si riesca a compensare l’errore, ma ci si può provare, ritoccando leggermente la bobina indicata L2 che è vicino al quarzo. Probabilmente funzionerà.. ma il tutto è all’insegna dell’economia e il quarzo stesso non è di grande precisione nè è assicurato si lasci “tirare” dove serve. Buone prove, nel caso sono qua.. 73, Pierluigi
buona sera Pier Luigi,
ottimo ed interessante articolo informativo.
sono in procinto di acquistare un’unità già montata da utilizzare con un vecchio Kenkraft KR-666 per il solo ascolto delle radio-meteore.
La frequenza di ascolto però sarà di 143.050 quindi leggermente al di sotto dei 144.000 operativi, la mia domanda da profano è:
1-ci saranno perdite nel segnale operando a questa frequenza?
2-come posso stabilire sul mio ricevitore analogico quando sono alla frequenza su citata?
3-I banchi di attenuazione sono coinvolti anche nella sezione ricevente o sono operativi solo in TX?
Scusi la banalità delle domande.
Grazie.
Paolo Corelli
Ciao Paolo e grazie per l’interesse.
Provo a rispondere in ordine alle tue domande:
1- potrebbero esserci lievi perdite di sensibilità/guadagno di conversione. Nel caso prima cosa potresti ritoccare L1 e in seconda istanza il filtro con L4-L6
2- bella domanda.. dipende da quali strumenti hai a disposizione. Non ha un amico in zona che almeno per un attimo possa trasmetterti un segnalino e aiutarti a sintonizzare? Un palmare con banda estesa in Tx ce l’hai? Non mi viene in mente molto altro senza scomodare generatori RF da laboratorio..
3- se per “banchi di attenuazione” intendiamo la RV1, essa serve solo in trasmissione per adattare il livello del trasmettitore a quello compatibile col mixer di upconversion
Spero di essere stato di aiuto. Buon divertimento.. volentieri leggerò qua i risultati..
Buona settimana
Pierluigi
Grazie mille Pierluigi,
1- per i ritocchi, penso al ribasso di frequenza, dovrò appoggiarmi a qualche OM di esperienza, magari qui all’ARI di UD
2- idem, anche se i primi di settembre ho in programma una visita all’ITI Malignani (dove mi sono diplomato esattamente 50 anni fa) e la sezione elettronica industriale è stata trasformata in telecomunicazioni, magari un buon generatore FM da laboratorio c’e l’hanno.
3- per i banchi di attenuazione lo sospettavo, meglio così anche se potrei tentare un TX con l’Icom IC-751.
Se ti può interessare ti terrò informato, intanto grazie ancora.
Paolo
IV3DXK
Ciao Paolo,
bene per tutto.
Per ottimizzarlo a 143.050 non credo serva molto.. al limite lo puoi fare quando fai il controllo della frequenza.
Volentieri leggerò delle tue prove.
Buon divertimento!
73, Pierluigi
Link per sito web non accessibile e il venditore pare non invii in Italia.
Quindi stiamo parlando di oggetti normalmente non accessibili.
Strana scelta del produttore.
Ciao, so che qualcosa è cambiato negli anni. Non so poi se problemi recenti siano dovuti alla situazione nel loro paese. Avevo guardato tempo addietro e trovato che qualcun altro vendeva di fatto suoi prodotti, ma non ricordo dove, forse su Ebay? Mi spiace perchè per certi usi erano scelte interessanti