presenta:
Misuratore d'antenna multiuso
di IZ1TQI Aldo RCT#030
Da una vecchissima rivista “Quattrocose 1965_03” ho prelevato, valutato positivamente e riportato il presente elaborato, che richiede tuttavia alquanta esperienza sui circuiti R.F. , onde non avere delusioni. Infatti la sezione in R.F. pilotata da TR1, ve la do da sperimentare; ma non vi allarmate, ottenuta l’oscillazione di TR1 in isofrequenza con il relativo quarzo, il gioco è fatto.
E’ utile nella misurazione della resistenza di radiazione di un’antenna ovvero per determinare se essa è risonante ed ancora per stabilire la lunghezza esatta di una linea di trasmissione sia essa ½, sia essa ¼ di onda ed inoltre per verificare circuiti accordati, bal-un, un-un e “simmetrizzatori”.
Come si sa, infatti, realizzare la lunghezza della mezza onda, per una certa frequenza, in una linea di trasmissione significa applicare al suo ingresso qualsiasi impedenza e ritrovarla inalterata alla sua uscita, mentre realizzare la lunghezza di un quarto d’onda significa operare adattamenti di impedenza tra antenna e discesa che abbia impedenza diversa dall’antenna stessa, secondo la formuletta:
Z linea ¼ onda = √ ( Z antenna x Z discesa)
Ricordate che le misure ottenute teoricamente vanno moltiplicate per il fattore di velocità del cavo o della linea bifilare.
Lo schema elettrico è riportato in figura 1ed è quanto di più semplice si possa realizzare sul principio del ponte di Wheatstone .
E’ utile nella misurazione della resistenza di radiazione di un’antenna ovvero per determinare se essa è risonante ed ancora per stabilire la lunghezza esatta di una linea di trasmissione sia essa ½, sia essa ¼ di onda ed inoltre per verificare circuiti accordati, bal-un, un-un e “simmetrizzatori”.
Come si sa, infatti, realizzare la lunghezza della mezza onda, per una certa frequenza, in una linea di trasmissione significa applicare al suo ingresso qualsiasi impedenza e ritrovarla inalterata alla sua uscita, mentre realizzare la lunghezza di un quarto d’onda significa operare adattamenti di impedenza tra antenna e discesa che abbia impedenza diversa dall’antenna stessa, secondo la formuletta:
Z linea ¼ onda = √ ( Z antenna x Z discesa)
Ricordate che le misure ottenute teoricamente vanno moltiplicate per il fattore di velocità del cavo o della linea bifilare.
Lo schema elettrico è riportato in figura 1ed è quanto di più semplice si possa realizzare sul principio del ponte di Wheatstone .
Il bilanciamento del ponte, rispetto al carico applicato in ingresso, si ottiene agendo sul potenziometro R6 ed è visualizzato dallo strumento uA, quando raggiunge lo zero. Questa condizione significa che il valore assunto da R6 è uguale all’impedenza di carico applicata in ingresso.
Il circuito servito da TR1 è un oscillatore a quarzo intercambiabile (X1-X2-X3) con rispettivi circuiti di accordo (LC1-LC2-LC3), selezionati da un commutatore doppio 2 vie 3 posizioni.
Ciò permette di verificare tre gamme di frequenza, ma nulla osta aumentarne o diminuirne il numero.
I quarzi andranno possibilmente scelti per i centro banda, mentre i circuiti LC1-LC2-LC3 dovranno essere tarati sulla frequenza dei quarzi e ciò si ottiene per la massima deviazione dello strumento uA .
Il potenziometro R6 determina la massima impedenza misurabile, esso dovrà essere possibilmente con carcassa plastica e potrà anche essere elevato fino a 500-1000 ohm. Ciò però renderà più critica la taratura o la lettura a basse impedenze.
Si raccomandano collegamenti molto corti sopratutto nella realizzazione del ponte di Wheatstone; la massa generale andrà presa una sola volta sulla scatola metallica (possibilmente vicino al bocchettone) ed il polo freddo (carcassa) del bocchettone da pannello deve essere in ottimo contatto con il metallo della scatola; le saldature siano calde e restino belle lucide.
Taratura e messa a punto.
Date tensione al circuito e, selezionata una gamma, se esso funziona il microamperometro dovrà segnare una certa corrente; con un cacciavite anti induttivo ruotate il nucleo della LC prescelta o variate il compensatore in parallelo fino alla massima deviazione verso il fondo scala del microamperometro uA.
Lo stesso procedimento andrà ripetuto per tutte le gamme.
Dotate R6 di manopola con indice e applicate, attorno ad esso, un cartoncino per disegnare la scala.
Jaf 1 sarà costituita da una trentina di spire di rame smaltato da 0,4-0,6 mm avvolte su di un supporto plastico da 4-6 mm; andranno bene anche due VK200 in serie..
Ora procuratevi delle resistenze campione molto precise (1%) (oppure vagliatele con l’ohmmetro) da 20-50-75-100-150-200 e così via, quindi applicatele una alla volta all’ingresso del dispositivo, poi ruotate R6 fino a portare uA a ZERO.
Segnate quindi il punto sulla scala del potenziometro e ripetete la stessa operazione con tutte le altre resistenze.
LC1-LC2L-LC3 andranno dimensionati a seconda della frequenza del quarzo, e ciò può essere fatto sperimentalmente usando, in parallelo alle bobine, compensatori da 50-100 pF per le bande basse (160-80-40 m), 25-50 pF per le bande oltre i 40 m fino ai 10 m. Avvolgete le bobine su nuclei plastici da una decina di mm di diametro con nucleo in ferrite interno.
LX1-LX2-LX3
Indicativamente vi fornisco i dati costruttivi, diametro filo smaltato 0,6 mm
per 10m -15 spire serrate su nucleo 10 mm con ferrite + compensatore da 20-40 pF
quarzo 28-29 MHz;
per i 12-15-17 metri -18 spire serrate + compensatore 25-50 pF
quarzi adeguati;
per i 20 metri -21 spire serate + compensatore 25-60 pF
quarzo 14,150 MHz;
per i 30metri -25 spire serrate + compensatore 25-60 pF
quarzo 10,10 -10,15 MHz
per i 40 metri -30 spire serrate + compensatore 25-100 pF
quarzo 7,100 MHz;
per gli 80 metri 35 spire serrate + compensatore 25-100 pF
quarzo 3,70 MHz;
per i 160 metri è da trovare sperimentalmente
quarzo 1,845 MHz.
Potrete servirvi di un unico compensatore 10-100pF e, una volta stabilità la capacità esatta per ogni singolo circuito risonante, potrà essere sostituito con condensatori fissi.
Non ho realizzato il marchingegno in predicato, pertanto non prendete i dati sopra citati come oro colato, sono solo alla “pressappoco” ed il margine d’errore può essere elevato, prendeteli quindi solo come dati di partenza. Avrei potuto ricavarli più precisi in via teorica, ma non ne ho avuto proprio voglia, perche avrei dovuto anche ricavare l’impedenza R.F. di collettore di ogni transistor consigliato nello schema elettrico, senza contare che altri transistor NPN per alta frequenza, con beta superiore a 50, possono andare bene.
Se, usando transistor diversi da 2N706-2N708, TR1 fosse restio ad oscillare può essere necessario modificare i valori delle resistenze di polarizzazione di base: R2 può essere elevata fino a 2,2 K ohm, mentre una resistenza fissa da 2,2 K ohm più un trimmer da 10 K ohm può sostituire R1, per essere poi regolato fino a fare oscillare TR1 . Inoltre R7 può essere un trimmer da 10 K ohm, onde tarare lo strumento per il fondo scala. I trimmer possono poi essere sostituiti da resistenze fisse, secondo i valori commerciali più vicini a quelli trovati sperimentalmente. Potrebbe essere necessario un ulteriore condensatore di fuga ceramico da 1000 pF in parallelo a C1 ed entrambi dovranno essere saldati direttamente sul lato freddo dei circuiti risonanti. . Vedi figura 1a e figura 4.
Il marchingegno assorbe assai poco, quindi una batteria di 6 pile da 1,5 V durerà a lungo.
Il circuito servito da TR1 è un oscillatore a quarzo intercambiabile (X1-X2-X3) con rispettivi circuiti di accordo (LC1-LC2-LC3), selezionati da un commutatore doppio 2 vie 3 posizioni.
Ciò permette di verificare tre gamme di frequenza, ma nulla osta aumentarne o diminuirne il numero.
I quarzi andranno possibilmente scelti per i centro banda, mentre i circuiti LC1-LC2-LC3 dovranno essere tarati sulla frequenza dei quarzi e ciò si ottiene per la massima deviazione dello strumento uA .
Il potenziometro R6 determina la massima impedenza misurabile, esso dovrà essere possibilmente con carcassa plastica e potrà anche essere elevato fino a 500-1000 ohm. Ciò però renderà più critica la taratura o la lettura a basse impedenze.
Si raccomandano collegamenti molto corti sopratutto nella realizzazione del ponte di Wheatstone; la massa generale andrà presa una sola volta sulla scatola metallica (possibilmente vicino al bocchettone) ed il polo freddo (carcassa) del bocchettone da pannello deve essere in ottimo contatto con il metallo della scatola; le saldature siano calde e restino belle lucide.
Taratura e messa a punto.
Date tensione al circuito e, selezionata una gamma, se esso funziona il microamperometro dovrà segnare una certa corrente; con un cacciavite anti induttivo ruotate il nucleo della LC prescelta o variate il compensatore in parallelo fino alla massima deviazione verso il fondo scala del microamperometro uA.
Lo stesso procedimento andrà ripetuto per tutte le gamme.
Dotate R6 di manopola con indice e applicate, attorno ad esso, un cartoncino per disegnare la scala.
Jaf 1 sarà costituita da una trentina di spire di rame smaltato da 0,4-0,6 mm avvolte su di un supporto plastico da 4-6 mm; andranno bene anche due VK200 in serie..
Ora procuratevi delle resistenze campione molto precise (1%) (oppure vagliatele con l’ohmmetro) da 20-50-75-100-150-200 e così via, quindi applicatele una alla volta all’ingresso del dispositivo, poi ruotate R6 fino a portare uA a ZERO.
Segnate quindi il punto sulla scala del potenziometro e ripetete la stessa operazione con tutte le altre resistenze.
LC1-LC2L-LC3 andranno dimensionati a seconda della frequenza del quarzo, e ciò può essere fatto sperimentalmente usando, in parallelo alle bobine, compensatori da 50-100 pF per le bande basse (160-80-40 m), 25-50 pF per le bande oltre i 40 m fino ai 10 m. Avvolgete le bobine su nuclei plastici da una decina di mm di diametro con nucleo in ferrite interno.
LX1-LX2-LX3
Indicativamente vi fornisco i dati costruttivi, diametro filo smaltato 0,6 mm
per 10m -15 spire serrate su nucleo 10 mm con ferrite + compensatore da 20-40 pF
quarzo 28-29 MHz;
per i 12-15-17 metri -18 spire serrate + compensatore 25-50 pF
quarzi adeguati;
per i 20 metri -21 spire serate + compensatore 25-60 pF
quarzo 14,150 MHz;
per i 30metri -25 spire serrate + compensatore 25-60 pF
quarzo 10,10 -10,15 MHz
per i 40 metri -30 spire serrate + compensatore 25-100 pF
quarzo 7,100 MHz;
per gli 80 metri 35 spire serrate + compensatore 25-100 pF
quarzo 3,70 MHz;
per i 160 metri è da trovare sperimentalmente
quarzo 1,845 MHz.
Potrete servirvi di un unico compensatore 10-100pF e, una volta stabilità la capacità esatta per ogni singolo circuito risonante, potrà essere sostituito con condensatori fissi.
Non ho realizzato il marchingegno in predicato, pertanto non prendete i dati sopra citati come oro colato, sono solo alla “pressappoco” ed il margine d’errore può essere elevato, prendeteli quindi solo come dati di partenza. Avrei potuto ricavarli più precisi in via teorica, ma non ne ho avuto proprio voglia, perche avrei dovuto anche ricavare l’impedenza R.F. di collettore di ogni transistor consigliato nello schema elettrico, senza contare che altri transistor NPN per alta frequenza, con beta superiore a 50, possono andare bene.
Se, usando transistor diversi da 2N706-2N708, TR1 fosse restio ad oscillare può essere necessario modificare i valori delle resistenze di polarizzazione di base: R2 può essere elevata fino a 2,2 K ohm, mentre una resistenza fissa da 2,2 K ohm più un trimmer da 10 K ohm può sostituire R1, per essere poi regolato fino a fare oscillare TR1 . Inoltre R7 può essere un trimmer da 10 K ohm, onde tarare lo strumento per il fondo scala. I trimmer possono poi essere sostituiti da resistenze fisse, secondo i valori commerciali più vicini a quelli trovati sperimentalmente. Potrebbe essere necessario un ulteriore condensatore di fuga ceramico da 1000 pF in parallelo a C1 ed entrambi dovranno essere saldati direttamente sul lato freddo dei circuiti risonanti. . Vedi figura 1a e figura 4.
Il marchingegno assorbe assai poco, quindi una batteria di 6 pile da 1,5 V durerà a lungo.
Applicazioni del dispositivo.
Misurazione della mezz’onda per un cavo coassiale o altra linea di trasmissione.
Calcolate a che lunghezza lineare ammonta la mezza onda della frequenza interessata, operare un accorciamento minore rispetto al fattore di velocità ( ad esempio se il fattore di velocità è 66%, voi accorciate al 70% ), applicate lo spezzone all’ingresso del marchingegno con l’estremità opposta cortocircuitata: vedrete lo strumento segnare un certo passaggio di corrente. Dovrete adesso ancora accorciare con giudizio (1-2 cm alla volta) lo spezzone, sempre cortocircuitandolo, finchè lo strumento raggiunga, quanto più possibile, lo ZERO. Naturalmente, man mano vi avvicinerete allo zero sarà meglio procedere con tagli anche di ½ cm alla volta. La misura trovata andrà bene solo nell'intorno della frequenza scelta; R6 può essere regloalto per qualsiasi impedenza. ma preferibilmente scegliete 50 o 75 ohm.
Misurazione della mezz’onda per un cavo coassiale o altra linea di trasmissione.
Calcolate a che lunghezza lineare ammonta la mezza onda della frequenza interessata, operare un accorciamento minore rispetto al fattore di velocità ( ad esempio se il fattore di velocità è 66%, voi accorciate al 70% ), applicate lo spezzone all’ingresso del marchingegno con l’estremità opposta cortocircuitata: vedrete lo strumento segnare un certo passaggio di corrente. Dovrete adesso ancora accorciare con giudizio (1-2 cm alla volta) lo spezzone, sempre cortocircuitandolo, finchè lo strumento raggiunga, quanto più possibile, lo ZERO. Naturalmente, man mano vi avvicinerete allo zero sarà meglio procedere con tagli anche di ½ cm alla volta. La misura trovata andrà bene solo nell'intorno della frequenza scelta; R6 può essere regloalto per qualsiasi impedenza. ma preferibilmente scegliete 50 o 75 ohm.
Misurazione del quarto d’onda per un cavo coassiale o altra linea di trasmissione.
Il procedimento è lo stesso; la misura iniziale della linea dovrà essere ¼ onda con l’accorciamento sopra spiegato, ma lo spezzone non andrà cortocircuitato. Vedi figura 3.
Il procedimento è lo stesso; la misura iniziale della linea dovrà essere ¼ onda con l’accorciamento sopra spiegato, ma lo spezzone non andrà cortocircuitato. Vedi figura 3.
Misurazione di antenna
Il collegamento tra ingresso del dispositivo e morsetti di antenna o va fatto con uno spezzone di cavo quanto più corto possibile (quindi direttamente sotto l’antenna) o con uno spezzone di ½ onda rispetto al centro banda dell’antenna stessa (ottenuta come già descritto) e allora potrete effettuare la misurazione con l’antenna all’altezza stabilita.
Prima ruotate il potenziometro fino ad ottenere lo zero su uA e sulla scala di R6 leggerete l’impedenza che l’antenna presenta così come l’avete installata; poi portate la manopola di R6 sull’impedenza che dovrebbe avere l’antenna e operate gli accorciamenti della medesima fintantoché la lancetta di uA non raggiungerà lo zero.
Risonanza di bobine
Se avrete inserito quarzi vicini al centro banda delle varie gamme, applicate sull’ingresso del dispositivo la vostra bobina con il condensatore variabile, ruotando poi condensatore o il nucleo o modificando il numero delle spire sarà possibile portarla alla risonanza con la reattanza scelta, quando uA segnerà ZERO.
Ricordate inoltre che bassa capacità e alta induttanza significano alto “Q” e viceversa.
Se poi dovrete applicare la vostra bobina alla terminazione di un cavo da 50 o da 75 ohm, portate l’indice di R6 su 50 o 75 ohm ed applicatela già accordata al posto del trasmettitore, allora verificherete, dallo zero di uA, il suo adattamento alla linea di trasmissione, insomma se la linea di trasmissione è di impedenza corretta.
Presa intermedia su di una bobina
Se invece dovrete prelevare radiofrequenza, su carico di 75 o 50 ohm (o altro), tramite una presa sulla bobina stessa o tramite alcune spire sul lato freddo, ponete all’ingresso del marchingegno la bobina già accordata come suddetto, poi ruotando l’indice di R6, effettuate la presa nel punto in cui su di una resistenza da 50 o 75 ohm, uA segnerò ZERO; la stessa cosa se il prelievo è attraverso alcune spire: variandone il numero o la posizione, mandate uA a zero ed avrete il prelievo a 75 o 50 ohm, mentre su R6 leggerete l’impedenza dell’intera bobina.
Insomma se accorderete la bobina per 200-300-500 ohm vedrete come varierà la relativa presa sui carichi di 50 o 75 ohm. Il principio vale anche per i bal-un o un-un.
Il collegamento tra ingresso del dispositivo e morsetti di antenna o va fatto con uno spezzone di cavo quanto più corto possibile (quindi direttamente sotto l’antenna) o con uno spezzone di ½ onda rispetto al centro banda dell’antenna stessa (ottenuta come già descritto) e allora potrete effettuare la misurazione con l’antenna all’altezza stabilita.
Prima ruotate il potenziometro fino ad ottenere lo zero su uA e sulla scala di R6 leggerete l’impedenza che l’antenna presenta così come l’avete installata; poi portate la manopola di R6 sull’impedenza che dovrebbe avere l’antenna e operate gli accorciamenti della medesima fintantoché la lancetta di uA non raggiungerà lo zero.
Risonanza di bobine
Se avrete inserito quarzi vicini al centro banda delle varie gamme, applicate sull’ingresso del dispositivo la vostra bobina con il condensatore variabile, ruotando poi condensatore o il nucleo o modificando il numero delle spire sarà possibile portarla alla risonanza con la reattanza scelta, quando uA segnerà ZERO.
Ricordate inoltre che bassa capacità e alta induttanza significano alto “Q” e viceversa.
Se poi dovrete applicare la vostra bobina alla terminazione di un cavo da 50 o da 75 ohm, portate l’indice di R6 su 50 o 75 ohm ed applicatela già accordata al posto del trasmettitore, allora verificherete, dallo zero di uA, il suo adattamento alla linea di trasmissione, insomma se la linea di trasmissione è di impedenza corretta.
Presa intermedia su di una bobina
Se invece dovrete prelevare radiofrequenza, su carico di 75 o 50 ohm (o altro), tramite una presa sulla bobina stessa o tramite alcune spire sul lato freddo, ponete all’ingresso del marchingegno la bobina già accordata come suddetto, poi ruotando l’indice di R6, effettuate la presa nel punto in cui su di una resistenza da 50 o 75 ohm, uA segnerò ZERO; la stessa cosa se il prelievo è attraverso alcune spire: variandone il numero o la posizione, mandate uA a zero ed avrete il prelievo a 75 o 50 ohm, mentre su R6 leggerete l’impedenza dell’intera bobina.
Insomma se accorderete la bobina per 200-300-500 ohm vedrete come varierà la relativa presa sui carichi di 50 o 75 ohm. Il principio vale anche per i bal-un o un-un.
Per chi ha meno esperienza, in figura 4 è data un’idea della possibile disposizione dei componenti, la raffigurazione contempla un solo quarzo ed un solo circuito di accordo.
Se non volete servirvi del commutatore potrete realizzare circuiti di accordo e quarzi su zoccoli esterni alla scatola, in modo che siano intercambiabili.
Se non volete servirvi del commutatore potrete realizzare circuiti di accordo e quarzi su zoccoli esterni alla scatola, in modo che siano intercambiabili.