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Un adattatore d'impedenza commutabile 4:1 - diretto

(Clicca sulle immagini per ingrandirle)

Lo "switch" Lo "switch"

L'antenna" canna da pesca" può essere usata, come abbiamo visto, in una molteplicità di situazioni, sia risonante che aperiodica. Un'antenna risonante, nella maggior parte dei casi, non può essere usata con il trasformatore 4:1 già descritto. Per utilizzare in un'altra banda (ovviamente con accordatore) un'antenna risonante occorrerà inserire tale trasformatore, e viceversa. Per semplificare l'operazione ho costruito l'oggetto che vi presento.

Consta del trasformatore 4:1 di cui sopra, di un choke, di un relay per escludere il trasformatore (alimentato tramite il cavo coassiale) e di una bobina di cortocircuito per la DC.

Lo switch aperto

Viene poi comandato da un control box presso l'apparato, ma di questo parliamo dopo.

Questo è lo schema:

Lo schema

e andiamo subito a commentarlo!

Il relay e L1

Il cavo coassiale contiene, sovrapposte (lo vedremo dopo, parlando del control box), la tensione a RF e la tensione continua per alimentare il relay (tipicamente tra 12 e 14 V), quindi per prima cosa le separiamo. L1 provvede ad inviare al relay la sola componente continua, mentre C1 la blocca ed invia oltre la sola RF.

Sperimentalmente costruiremo L1 avvolgendo 80-100 (o più...) spire di filo di rame smaltato (Ø 0,25-0,5 mm)  su una bacchetta di ferrite, magari recuperata da una vecchia radio AM. Resterà la sola tensione continua che ci permetterà di azionare il relay: quello che vedete è un  Drake, ricambio del TR7, comprato in coppia per due soldi ad un asta su Internet. :-)

Il condensatore C1

In linea di massima, in HF, andrà bene qualunque relay in grado di reggere tensioni tra i contatti di 150-200 V, e correnti di qualche A, se non usate antenne troppo accorciate. Fissata al relay c'è la bobina L1, ricoperta di nastro isolante nero. Il condensatore C1 potrà essere del tipo poliestere, adatto per RF (recuperato da qualche vecchio TV demolito!), e dovrà presentare un'impedenza sufficientemente bassa alla più bassa frequenza di lavoro, quindi diciamo sui 50-100 nF per operare fino agli 80 metri, e con una tensione di lavoro sui 200-250 V (altrimenti... abbassate la potenza, che è anche meglio!). Il choke RF che segue C1 lo costruiremo avvolgendo 15-20 spire di RG58 su un toroide tipo Amidon T200-2 (se non scendete sotto i 7 MHz va bene anche il T200-6): questo serve per bloccare eventuali correnti RF presenti sulla calza, ed è sempre collegato.

I due contatti del relay, quando la bobina è a riposo, collegano l'RTX direttamente all'antenna.

L'induttanza di corto circuito DC

Quando invece la bobina viene eccitata inseriscono il trasformatore d'impedenza con rapporto 4:1, così da poter considerare il nostro radiatore risonante come un radiatore di lunghezza casuale.

Ci resta da descrivere l'ultimo componente: L2, l'induttanza di corto circuito per la DC. Operando in portatile, magari al mare, sarà abbastanza probabile trovarci in zone ventose, o comunque in presenza di elettricità nell'aria. Le cariche si possono accumulare sul radiatore, ma finirebbero poi per scaricarsi a terra nel punto più comodo: tipicamente, i FET del front end del nostro prezioso apparato! Per evitare questa incresciosa possibilità possiamo mettere, subito alla base dell'antenna, la nostra bella induttanza, che cortocircuiterà subito le malefiche cariche ma sarà "invisibile" per la RF, perché la progetteremo per avere una reattanza sufficientemente alta già alla più bassa frequenza di lavoro. Venti o trenta spire di filo di rame smaltato (anche qui Ø 0,25-0,5 mm) su un toroide di ferrite tipo FT50-43 saranno sufficienti a darci un'induttanza di 200 e più µH, pari ad una reattanza di oltre 4-5.000 Ohm già a 3 MHz.

L'assemblaggio è "in aria", con i componenti saldati direttamente ai connettori e tra di loro, e usando una basetta di vetronite ramata come massa comune.

Il montaggio lo faremo in una scatola stagna: io ne ho usata una in plastica da impianti elettrici da esterni, di circa 20 x 30 x 10 cm, opportunamente forata per il passaggio dei connettori (un SO239 e tre prese a banana, di cui due per il collegamento dei radiali e, eventualmente, di un buon picchetto da piantare a terra).

Il control box.

Il control box di fronte

E arriviamo... all'inizio! Ci occorre, vicino all'apparato, un dispositivo che riceva tanto il segnale a RF quanto la tensione continua per il relay, e li invii alla scatola appena descritta.

Lo schema del control box

Ecco com'è fatto: abbiamo innanzi tutto gli ingressi per la RF (50-60 centimetri di RG58 che esce da dietro il box, terminato con connettore adatto al nostro apparato) e per la continua (stessa lunghezza di piattina rossonera, 0,50 o 0,75 di sezione, sarà collegata alla stessa sorgente di alimentazione dell'apparato; il fusibile da 1A protegge il tutto). Sul deviatore S2 ci torniamo dopo. Il condensatore C1 svolge la stessa funzione dell'analoga capacità della scatola descritta sopra (evita che la continua finisca in ingresso alla radio), ed avrà quindi le stesse caratteristiche, così come l'induttanza L1, che impedisce alla RF di rientrare nella sorgente di alimentazione.

Il retro del control box

S1, quando chiuso, fornisce alimentazione eccitando la bobina del relay e indicando l'evento con l'accensione del LED DL1.

Ed arriviamo così a questo misterioso S2, doppio deviatore.
Cosa succede quando chiudiamo S1? Il nodo C1-L1 si trova inizialmente a zero volt. Chiudendo S1 la tensione sale rapidamente ai 12-14 V forniti dalla sorgente, caricando C1. Quando apriamo nuovamente S1 per rilasciare il relay C1 si scarica, ma tende a farlo con un guizzo di ampiezza pari alla tensione di alimentazione e verso i nostri amati FET di ingresso del ricevitore! Ecco quindi l'accorgimento: S2a apre il circuito verso l'RTX, scaricando il condensatore attraverso R1 (di basso valore, qualche decina di Ohm, massimo 100), mentre S2b accende il LED DL2 per segnalarci visivamente il fatto e ricordarci di richiuderlo prima di operare.

Il control box aperto

La soluzione adottata in altre situazioni di proteggere il front end con due diodi in antiparallelo non è praticabile in questo caso, perché avrebbe introdotto distorsioni e armoniche inaccettabili in fase di trasmissione.

Il montaggio in aria del control box

Anche il control box è assemblato "in aria", all'interno di un contenitore di plastica. Non presente nello schema, ma lo vedete nella foto a sinistra, un ulteriore RF choke sullo spezzone di cavo che esce dalla scatola verso l'apparato. Questo è decisamente ridondante (sono due toroidi T200-2 incollati insieme), ma è quello che c'era nel cassetto... :-)

Ci sono anche due fusibili di scorta, fissati con nastro isolante sul fondo della scatola: avete mai provato a cercare dei fusibili, su una spiaggia, ad agosto?

* * *

Come avrete notato non c'è praticamente nulla di originale o rivoluzionario, ma la semplice applicazione di alcuni princìpi di base adattati alle definizioni iniziali del progetto. Quindi questo schema potrà facilmente essere modificato, ad esempio, per poter commutare due antenne (collegando la seconda in luogo del trasformatore sui contatti S1a-b del relay; si potrà quindi utilizzare un solo scambio), oppure per inserire un preamplificatore da palo, anche in stazione fissa (tipicamente in VHF e superiori, quindi bisognerà cambiare tutti i valori: i princìpi restano comunque gli stessi). In questo caso sarà d'uopo evitare la commutazione manuale, e si potrà utilizzare l'apposito pin (se presente sulla radio) oppure un semplice raddrizzatore della tensione RF con due diodi e un paio di condensatori che polarizzano un transistor, il quale a sua volta fa chiudere il relay. Insomma... buon divertimento! :-)

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