Filtri passa-banda in cavo coassiale

Achille De Santis IW0BWZ

Questo dispositivo è utile nelle operazioni radio Multibanda/multioperatore. Di facile realizzazione, può essere inserito agevolmente nella linea di antenna, migliorando le caratteristiche di ricezione ed attenuando di 25-30 dB i segnali fuori banda.

Principio

foto 1: Vista d'insieme dei componenti necessari;

Un ricevitore a banda larga o addirittura uno scanner a copertura generale non ha la selettività necessaria per l'uso in trasmissioni e ricezioni multiple simultanee, dove i segnali tendono ad interferirsi, mettendo a dura prova lo stadio di ingresso del RX. Ecco che può essere utile un semplice filtro passa-banda a "stub" realizzato in cavo coassiale.

La realizzazione è facile e poco costosa. Inoltre, attraverso un giunto a "T" è possibile inserire o disinserire il filtro facilmente, anche nelle “spedizioni”, quando le condizioni di segnale dovessero richiederlo.

I vantaggi sono noti, soprattutto come attenuazione sulla frequenza immagine, sui segnali delle emittenti commerciali e sui forti segnali locali in generale, con effetti benefici sui segnali desiderati che passeranno inalterati, data la mancanza di desensibilizzazione del ricevitore.

foto 2: Costruzione dei due filtri;

Dimensionamento

E' noto che, alla frequenza di lavoro, uno "stub" in quarto d'onda, chiuso in cortocircuito ad una estremità, presenta all'estremità opposta un'alta impedenza.

Proviamo allora a dimensionare un filtro passa-banda per le HF dei 7,100 MHz.

A questa frequenza la lunghezza d'onda è λ=C/f=300/7,100 = 42,25m e, tenendo conto di un fattore di velocità di 0.66, tipico dei cavi con dielettrico in PVC o teflon, λc= 27,88 metri, da cui λc/4= 6,97 metri. Questa deve essere la lunghezza totale dello stub fino al centro del connettore T, compreso l'eventuale connettore BNC maschio. L'estremità va cortocircuitata; a questo scopo, è comoda una piccola rondella di rame o di ottone, dove andranno saldati insieme l'anima e la calza, per conferire una maggiore robustezza meccanica. Per migliorare il contatto e l'estetica si può usare anche un cilindretto per crimpatura di connettori coassiali. Le frequenze attenuate sono le armoniche pari tra le quali la seconda a 14,2 MHz e la quarta a 28,4 MHz.

foto 3: Filtro passa-banda 403 MHz intestato con BNC

Possiamo anche costruire un filtro arresta-banda per la gamma delle VHF commerciali, centrato a 100 MHZ. In questo caso si ottiene un filtro che attenua anche la 3°, 5° e 7° armonica dei 300, 500 e 700 MHz ma non le pari. A quella frequenza la lunghezza d'onda è λ= 3m  e, tenendo conto del fattore di velocità di 0.66, dello stesso tipo di cavo, risulta λc= 1,98 metri, da cui λc/2= 0,99 metri. Questa deve essere la lunghezza totale dello stub fino al centro del connettore T, compreso l'eventuale connettore BNC maschio. L'estremità, in questo caso, va lasciata aperta, ripiegando leggermente la calza all'indietro, per evitare cortocircuiti, e proteggendo con del nastro isolante o con tubetto termo-restringibile. Data la lunghezza, il cavo può essere anche avvolto in un paio di spire e fissato con due fascette serra-cavo in plastica.

foto 4: risposta in frequenza centrata su 100 MHz

La risposta in frequenza, ricavata all’analizzatore di spettro, è visibile nelle figure 4 e 5, dove si evidenzia il duplice effetto passa-banda per un filtro sui 403 MHz e arresta-banda sui 100 MHz delle emittenti in VHF commerciale.

foto 5: risposta in frequenza centrata sulla
gamma radiosonde di  403 MHz

Collaudo

Può essere eseguito con un analizzatore di spettro, con un generatore di segnali o anche con lo stesso TRX. Se i parametri sono noti ed i calcoli esatti non serve alcuna taratura.
Nel caso, si può intervenire variando leggermente la lunghezza dello "stub" agendo all'estremo libero, come già detto.
Dalle misure all'analizzatore di spettro risulta un'attenuazione di circa 30 dB a 100 MHz. Considerata la bontà del cavo e la sua lunghezza, la perdita di inserzione a 403 MHz è trascurabile.
Se disponete di un ROSmetro/Wattmetro il collaudo per il filtro in 40 metri potreste farlo come segue.

Su carico fittizio, a bassa potenza ed a centro banda, controllare la potenza ed il ROS, che devono essere ottimali. Controllate, poi, agli estremi della gamma interessata. Passate in ricezione con antenna e poi in trasmissione. Fatto!

SBS-3 Kinetic: ricevere oltre i 30 MHz con un nuovo SDR

Un carissimo amico radioamatore mi ha prestato da alcuni giorni il suo ultimo acquisto nel campo dei ricevitori SDR. Si tratta dell’SBS-3 della casa inglese Kinetic.

Annunciato a fine dicembre 2011 nasce dalle precedenti esperienze nel settore dei ricevitori aeronautici della serie SBS-1xx.

Alcune delle principali caratteristiche:

• ricevitore aeronautico ADS-B / 1090 MHz mode-S / ADS-R / TIS-B
• due ricevitori SDR indipendenti nel range 27-980 MHz con 8 MHz di larghezza di banda e quattro canali separati.
• interfaccia RS-232 per la gestione di ricevitori esterni
• interfaccia Ethernet (Full speed 100M) con relativo audio output per monitoraggi da remoto
• GPS input per applicazioni in “mobile”
• possibilità di operare come Client o Server

La Kinetics riporta sul sito che saranno successivamente disponibili come aggiornamento firmware FPGA nuovi protocolli (tipo l’ACARS, il POCSAG, l’AIS in banda marittima, ecc.)

Il processo di demodulazione e decodifica avviene “onboard” e non necessita di software tramite computer, sarà inoltre disponibile un controller esterno LCD touchscreen.

L’alimentazione avviene tramite porta USB (ben due nel caso di criticità, tramite il suo doppio-cavetto in dotazione) mentre per l’audio è presente sul retro una presa jack 3.5mm (audio out) da collegare ad uno speaker o al computer per streaming digitale.

Sicuramente la cosa più appariscente è quella di poter visualizzare in tempo reale un Radar aeronautico virtuale mostrando i velivoli equipaggiati con transponder attivo in modalità ADS-B/Mode-S.

Nel giro di pochi istanti il sistema demodula e cataloga tutti i velivoli in prossimità grazie all’antenna in dotazione che è sufficiente per una buona ricezione anche solo vicino ad una finestra… Mentre con una antenna esterna il campo di cattura si allarga notevolmente rendendo però difficile e complesso seguire tutte le tracce e le informazioni fornite.

E’ possibile sfruttare anche software di terze parti grazie alle possibilità di sviluppo API, aumentandone caratteristiche e peculiarità. Molti sono gratuiti, realizzati da innumerevoli appassionati del settore (esempio loghi e bandierine), altri a pagamento fornendo servizi via internet per identificare aerei e compagnie di volo e molti altre informazioni. In questa videata ad esempio è sovrapposto l'Active Display Lite.

I due ricevitori SDR in V-UHF permettono la sintonizzazione continua nei modi AM, FM e anche FMW. E’ così possibile ascoltare una stazione in VHF e monitorarne un’altra ad esempio in UHF utilizzando semplicemente i controlli dei mixer audio integrato.

Anche la banda commerciale FM 88-108 rientra nelle peculiarità dell’SBS-3. Al momento però non è ancora stata implementata l'annunciata decodfica dell’RDS (radio data system).

L’audio è discreto, nella media di ricevitori semiprofessionali / black-box dedicati anche più rinomati e blasonati.

L'interfaccia grafica è davvero minimale (stile Windows95), al momento non ha funzioni di analisi spettro e gestione memorie / scansione. O meglio i canali di memorie ci sono ma nella versione software che sto provando (adattata dalle precedenti SBS-1) sembrano non funzionare.

Ma siamo solo all’inizio e sicuramente assisteremo all’evoluzione di un prodotto particolare che al momento non ha concorrenti in tale segmento di mercato.

Per ulteriori approfondimenti: http://www.kinetic.co.uk/sbs-3.php