Radiocaccia in 80 metri

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http://www.arifrascati.it/radiocaccia-in-80-metri/

Ho trovato un buon argomento che potrebbe interessarci e che qui pubblico integralmente.

Questo progetto è nato qualche anno fa leggendo Antenna Book che avevo appena acquistato alla ARRL. Fino ad allora avevo creduto che le gare della caccia alla volpe venissero svolte solo sui 2 metri con antenne abbastanza piccole per essere trasportabili. Leggendo l’articolo capii che si poteva costruire una antenna molto direttiva anche sui 3.6 MHz sfruttando il principio del radiogoniometro Adcock e una barretta di ferrite combinata con uno stilo telescopico di 50 centimetri.

Tutto il progetto ruota attorno alla somma vettoriale di due segnali, uno proveniente dalla bacchetta di ferrite e l’altro proveniente dallo stilo verticale. Per fare questa somma si sfrutta un toroide con avvolgimento trifilare che forma una ibrida in grado di sommare i due vettori provenienti dalle antenne che con fase opportuna  creano un nullo esattamente a 90 gradi con la direzione dell’asse della bacchetta di ferrite. Fuori da questo nullo il diagramma è quello a cardioide con il massimo a 180 gradi rispetto al nullo.

La prima cosa da fare è quella di procurarsi la ferrite. La lunghezza tipica è quella di 20 centimetri ma più è lunga e meglio è. Poi bisogna trovare i toroidi che serviranno per la ibrida e per i trasformatori RF interstadio del circuito amplificatore. Qui bisogna spendere due parole in merito alle caratteristiche del circuito che forma il diagramma a cardioide.

Trattandosi degli 80 metri, con le dimensioni delle antenne usate è evidente che il segnale raccolto è piccolo. Aggiungo che essendo il segnale una somma di due segnali uguali in ampiezza ma sfasati di 180 gradi la risultante è ancora più piccola quindi per rivelare il debole segnale emesso dalla volpe occorre un robusto amplificatore accordato. Vorrei dire debole segnale emesso dalla volpe perché nella mia idea di volpe avevo assimilato la potenza del piccolo trasmettitore codificato a 10 – 20 milliwatt e pertanto avevo dimensionato il guadagno del circuito pensando di trattare segnali molto piccoli. Grande è stata la mia sorpresa quando nel campo di gara ho scoperto a mie spese che le volpi tiravano fuori 1 watt di RF! A quel punto tutto il sistema saturava impedendo di discriminare la direzione di provenienza della volpe. Da qui l’introduzione di un attenuatore a step con almeno 60 dB di attenuazione.

Il circuito prevede un primo stadio separatore tra l’ibrida e il circuito, ottenuto con un Fet e successivamente due stadi in cascata aventi circa 20 dB di guadagno ognuno. Questi due stadi sono in classe A e quindi assorbono una quindicina di mA ognuno per avere una bassissima distorsione. Analizzando il circuito troviamo la ferrite da 20 centimetri accordata esattamente sui 3.6 MHz accoppiata con un link induttivo alla ibrida.

Lo stilo da 50 centimetri entra sulla ibrida attraverso una induttanza che allunga elettricamente la antenna al valore di ¼ d’onda ovviamente con un rendimento molto basso. Successivamente troviamo il Fet che effettua una prima debole amplificazione ma soprattutto mantiene  alto il Q del circuito e infine il doppio stadio amplificatore che fornisce il grosso del guadagno. Tutto è stato montato in una scatola 15 x 8 centimetri con un PCB a singola faccia in vetronite.

Per la taratura occorre un segnale di riferimento che può essere prelevato da un amico compiacente che trasmette a 3.6 MHz oppure il vostro trasmettitore regolato a bassa potenza (pochi watt) collegato alla vostra antenna degli 80 metri o ad un carico fittizio. Si regolano i compensatori per il massimo dopo avere collegato l’uscita all’ingresso di un RX che poi vi servirà per la caccia (ottimo l’FT817). Fatta quasta prima regolazione occorre bilanciare l’ibrida agendo sul potenziometro per ottenere un nullo quando l’antenna in ferrite è perpendicolare alla direzione di provenienza del segnale (attenti alle riflessioni spurie). Per fare questo bilanciamento occorre avere uno spazio aperto senza pareti, o ostacoli che possono falsare il fronte d’onda generato dalla vostra emittente.

Il segnale risulterà abbondante già con pochi milliwatt alla distanza di qualche centinaio di metri.Si regola il potenziometro per avere il nullo più piccolo possibile quando l’antenna è puntata verso la sorgente del segnale.

Per attenuare il segnale occorre una attenuatore a scatti da 60 dB (3 scatti da 20 ognuno vanno benissimo.) Questi possono essere fatti con un attenuatore esterno alla scatola oppure messo all’interno, tutto azionabile con 3 piccoli switch, io ho usato un attenuatore esterno.

L’interruttore che si vede accanto allo stilo serve ad escluderlo rendendo il lobo della antenna bidirezionale, diagramma ad otto, tipico delle antenne a ferrite.

La ferrite, dopo avere montato i due avvolgimenti e il condensatore di accordo, è stata messa in un tubo di PVC per proteggerla dagli urti.

Il tutto richiede una pila a 12 Volt con una capacità di un paio d’ore (le cacce alla volpe non durano di più).

Per il circuito stampato monofaccia posso inviarvi il disegno in scala 1:1 ma a quel punto dovete utilizzare i componenti che ho usato io.

I  toroidi sono T50-61 per i trasformatori dei transistor e del Fet  e T68-2 per l’ibrida.

La ferrite ha una permeabilità di 300 è lunga 200 mm e ha un diametro di 10 mm

Sulla ferrite sono avvolte 8 + 8 spire connesse in serie e poste agli estremi della bacchetta. Il segnale si preleva con un link di 4 spire avvolte al centro della bacchetta. Per trovare la risonanza della ferrite usate un piccolo condensatore variabile e dopo avere trovato la capacità necessaria mettetene uno fisso (circa 90 pF).

L’ibrida ha 21 + 21 spire bifilare al secondario (avvolgimento ben stretto e distribuito sul toroide); al primario ci sono 10 spire avvolte sopra al secondario.

Il trasformatore del Fet è un trifilare di 6 spire

I trasformatori dei transistor sono dei bifilari da 12 spire

Una volta costruita la antenna occorre effettuare delle prove sul campo per capire come si comporta unitamente all’attenuatore da 60 dB. L’interruttore che esclude lo stilo è utile per identificare la direzione del segnale e poi inserendo lo stilo si risolve la ambiguità determinando il verso sfruttando il nullo del diagramma cardioide.