Yet another Beacon..
10MHz Beacon QRSS-QRPp

Articolo pubblicato su RadioRivista ottobre 2006 pagina 96

Questo piccolo trasmettitore Beacon è nato dopo aver letto con molta attenzione e curiosità i vari articoli riguardanti la tecnica di trasmissione e ricezione QRSS pubblicati sul bollettino I-QRP e Radio Rivista a cura di I0SKK Alessandro, immediatamente l’entusiasmo di tentare questa particolare e nuova avventura si è fatto strada, l’idea di poter essere “On the air” mi solleticava tremendamente! Cosi iniziai uno scambio di email con il buon Alex, che da vero OM si è prodigato a darmi suggerimenti ed indicazioni su come iniziare a progettare un piccolo beacon QRPp. Vista la mia innata passione per l’autocostruzione e avendo a disposizione alcuni componenti recuperati venne cosi alla luce YAB Yet another beacon, (ancora un altro beacon!) 

 

Beacon Qrss CwFsk

Ecco brevemente le sue caratteristiche:

Alimentazione: 12 Volt
Consumo: 120mA
Metodo di trasmissione: QRSS3 
Modulazione: FSKCW regolabile la deviazione da 3 a 15Hz
Potenza d’uscita: variabile tra 10mW e 500mW
Frequenza: 10,140.000 - 10,140.150 kHz

Il progetto non necessità di alcuna taratura particolare da eseguire con sofisticati strumenti, unica regolazione la frequenza d’uscita e la “deviazione” del segnale FSKCW, mediante l’ausilio di un apposito programma di ricezione dei modi lenti, tra i quali consiglio Argo o Spectran di I2PHD e IK2CZL. Quindi facilmente realizzabile e di sicuro funzionamento! Prima di affrontare questa costruzione, il mio consiglio è di documentarsi sulle tecniche di trasmissioni in banda strettissima quali QRSS e DFCW, un ottimo punto di partenza è scaricare dal sito di IZ8BZX  la relazione completa, tradotta dall'inglese, di un ottimo articolo a cura di ON7YD.

Descrizione tecnica

Il circuito è suddiviso per comodità di realizzazione in due sezioni:

Sezione Oscillatore e Finale A.F.

Partiamo dal circuito oscillatore realizzato con il classico Inverter Cmos 74HC04 in questo caso l’invertitore è usato come ordinario amplificatore lineare in modo da oscillare alla frequenza di taglio del quarzo. La reperibilità del quarzo è abbastanza facile essendo stato usato per anni nelle sintesi dei vecchi ricetrans CB. Alle volte, come nel mio caso , potrebbe rendersi necessario l’uso di una piccola impedenza (JAF1) per “abbassare” la frequenza di taglio. Nel mio caso un valore di 4,7 mH era sufficiente.
L'uscita del segnale sinusoidale a frequenza 10.140KHz è molto pulita come evidenziato dalla forma d'onda catturata dal mio oscilloscopio.
Osservando il circuito qualcuno si domanderà dell’uso di un diodo led nel circuito oscillatore. Questo viene usato unicamente come “varicap” per “shiftare” di alcuni Hertz la frequenza dell’oscillatore più in basso. Un Varicap sarebbe stato troppo eccessivo, ricordiamo che nello standard DFCW lo shift è al massimo di 10Hz, questa regolazione è comunque affidata a RV2 posto nella basetta generatore FSKCW. Gli altri tre Inverter di IC1 sono usati come buffer/separatori prima del finale di potenza. In questo stadio viene usato come amplificatore a larga banda “no-tune” in classe C senza polarizzazione (Bias), per un miglior rendimento, un Mosfet del tipo a commutazione veloce BS170, data l’alta impedenza di ingresso del gate questo può essere direttamente interfacciato con l’uscita dell’inverter 74HC04. La corrente consumata dal Mosfet è di ~ 120mA alla massima potenza d’uscita, circa 0,5 Watt. Questa si può ridurre fino a circa 10mW semplicemente regolando il trimmer RV1. Per adattare l’uscita, anch’essa ad alta impedenza del Mosfet, con il filtro d’uscita ci pensa il trasformatore T1. Segue quindi un classico passa-basso a tre stadi con frequenza di taglio di –30dB a 15MHz. Come si nota dall’analisi spettrale, la seconda armonica è a –70dB la terza nel rumore, quindi possiamo stare tranquilli che il nostro Beacon può rimanere acceso a lungo senza creare interferenze ad altri servizi.
L’alimentazione va bene tra 9 e 13,8V, D2 protegge in caso di inversione di polarità, ovviamente per i più distratti..come il sottoscritto.. La tensione +VCC è quella che alimenta la basetta del generatore FSK.

 

Sezione Generatore FSKCW

Nello standard QRSS3 la lunghezza del punto è prefissata a 3 secondi, questo viene ricavato dal circuito oscillatore realizzato con l’integrato cmos 4060, comprendente un oscillatore seguito da una catena di divisori in base binaria. L’uscita 14, da noi utilizzata, corrisponde ad una divisione di 256, quindi per poter ottenere un segnale a livello alto di durata 3 Sec (periodo 6 Sec), l’oscillatore dovrà avere una frequenza di ~42Hz (256/6=42,66Hz) Il che corrisponde ad un periodo di 23,8mS. Il trimmer RV1 serve per bilanciare meglio il ciclo dell’onda quadra, variandone la simmetria. Visto il rapporto di divisione, questa frequenza non è molto critica, qualche Hertz di differenza non comporta nulla al funzionamento, eventualmente, va corretta inserendo in parallelo al condensatore C1, delle piccole capacità fino ad arrivare alla frequenza voluta, misurabile sul TP1. Il secondo stadio è il vero generatore delle forme d’onda e si è fatto uso di un Shift Register 74C165 con ingresso parallelo ed uscita seriale.
I vari ingressi binari, sono collegati a dei dip-switch (8bit) nei quali impostiamo come voler far “uscire” la nostra forma d’onda. Per comprendere meglio il funzionamento aiutiamoci con queste forma d’onda catturate con l’ausilio di Spectran

 Cattura1

1) Dip-Switch posizionato: 10001000 Ecco un esempio di forma d’onda trasmessa

Cattura2

2) Dip-Switch posizionato: 10001010 Ecco un esempio di forma d’onda trasmessa

Cattura3

3) Dip-Switch posizionato: 10101110 Ecco un esempio di forma d’onda trasmessa

Quindi sono possibili diverse combinazioni le quali indicano anche delle precise lettere del codice alfabetico Morse. Ogni volta che cambiamo tipo di forma d’onda questa dovrà essere caricata nel registro a scorrimento, premendo il pulsante di Load. Alla fine di ogni ciclo trasmesso viene di nuovo inserito nello shift-register attraverso il pin 10 in modo da ottenere un ricircolo e conservare quindi l’informazione trasmessa. Si ricorda inoltre; lo stato logico alto (1) significa che la frequenza di trasmissione è più alta come si può ben notare dai vari screen-shot. Il trimmer RV1 serve quindi per correggere questo shift di frequenza aggiustandolo ad uno standard medio di 5-6Hz. Aumentando la capacità di C4 possiamo alterare leggermente i fronti di salita e discesa dell’onda trasmessa, caratterizzando cosi la nostra trasmissione. La rete R2 C3 ha il solo scopo di creare un pre-caricamento in fase di accensione in modo da non dover premere il pulsante di Load ogni volta che si toglie alimentazione.

Realizzazione pratica

Il problema di tutti gli oscillatori compreso quelli a quarzo è la loro deriva di frequenza, anche pochi Hertz, nel nostro caso, sono da considerarsi intollerabili, un ottimo consiglio è di leggere l’articolo pubblicato su RadioKit Ottobre 1991 a cura di I4AWX. Inserire possibilmente il circuito in una scatoletta in lamierino metallico, e una volta effettuata la taratura della frequenza desiderata di trasmissione, “affogare” il tutto con cera di candela, oppure polistirolo espanso. Questo porta subito a regime termico il circuito migliorando notevolmente la stabilità. Alle uscite possiamo mettere dei condensatori passanti per l’alimentazione ed il segnale modulante, per quanto riguarda invece il segnale AF è obbligo un passante in teflon o vetro. Il generatore dei segnali FSKCW è stato costruito sulla classica basetta millefori, non chiedetemi quindi il master! Il resto del circuito, è realizzato seguendo la famosa tecnica “UGLY” detta anche a pulce morta..qui potete vedere la mia realizzazione. In parole povere, si ricavano delle piccole piazzole di vetronite, ramata solo da un lato, che vengono poi attaccate con della colla, tipo “attack” sulla basetta principale di rame che funge quindi da piano di massa e supporta tutto il circuito. In questo modo creiamo dei punti isolati da poter saldare tutti i componenti che desideriamo. Il mosfet BS170 deve essere adeguatamente raffreddato, un mio consiglio è di fissarlo mediante una piccolo lamierino ramato sagomato allo scatolino mettalico dell’oscillatore, cosi si genera anche una piccola fonte di calore che contribuisce meglio a stabilizzare la frequenza d’uscita. Il trasformatore T1 è avvolto da otto spire di filo ramato bifilare, su torroide T50-2 seguendo le indicazioni del disegno sottostante. Fare molta attenzione ai giusti punti di collegamento con gli altri componenti.

 Trasformatore T1

Se il tutto è stato montato correttamente, il funzionamento è immediato, basta eseguire la taratura della deviazione del segnale FSKCW come più volte accennato, aiutandoci con i programmi Argo o Spectran, tarare quindi la frequenza di trasmissione e via.., siamo “On the Air” con il nostro YAB!

Rapporti ricevuti

Nel periodo tra il 18 e il 22 Maggio c'e' stato il battesimo del beacon, l'ho lasciato acceso per tre giorni, collegato alla mia antenna una Windom, sono arrivati diversi rapporti da tutto il mondo. Chi riusciva a "catturarlo" mandava sulla mailing list degli appassionati di Qrss lo screenshot .Ho tenuto acceso questo beacon ancora diverse volte, regolando la potenza a solo 60 mW (+17dBm) in uscita. La massima distanza è stato il rapporto ricevuto da David VK6DI con ben 13562Km dal mio QTH in JN56RG.
Ecco la lista delle stazioni che hanno inviato il mio rapporto sulla mailing list:

CALLSIGN

NOME

LOCATORE

DISTANZA (KM)

 SCREENSHOT

ON5SL

PIERRE

JO10TT

767

18 MAGGIO 2006

IZ2KQP

ENRICO

JN46QH

161

21 MAGGIO 2006

IK4IDP

ANDREA

JN54RM

194

21 MAGGIO 2006

DK5NA

MICHAEL

JO42BH

714

21 MAGGIO 2006

G4KKI

BILL

IO83TM

1276

22 MAGGIO 2006

G6AVK

COLIN

JO01HO

989

22 MAGGIO 2006

VK6DI

DAVID

OF88CD

13562

21 GIUGNO 2006

WB3ANQ

LARRY

FM19RC

6876

9 SETTEMBRE 2006

AA4XX

PAUL

FM05QR

7257

9 SETTEMBRE 2006

I1DFS

PAOLO

JN54AC

265

9 SETTEMBRE 2006

I2NDT

CLAUDIO

JN45TQ

156

9 SETTEMBRE 2006

PA1SDB

PETER

JO33KH

849

14 SETTEMBRE 2006

 
 

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