Questa pagina descrive la realizzazione di strumenti di misura necessari alla sperimentazione di antenne. Viene trattato il generatore di rumore ed il ponte di misura realizzato da Nino IZ7DJR (ex  iv3zcz) e descritto su RKE 11 1985 e RKE 9 1988. La mia realizzazione, a parte le considerazioni meccaniche e le varianti alla componentistica legate alla sempre crescente irreperibilità dei materiali,  e' abbastanza fedele all'originale di Nino. Leggermente diverso è  l'approccio sul bridge,  ho realizzato i due elementi, generatore e ponte, fisicamente separati  in modo tale da poter ottenere una maggiore versatilità del sistema di misura che, pur rimanendo, collegando insieme i due elementi perfettamente portatile ed autonomo, non preclude la strada ad altri impieghi sostituendo il generatore di rumore con un generatore sweep, oppure utilizzando lo stesso generatore indipendentemente dal ponte per effettuare altre misure.

Proseguendo la sperimentazione per sopravvenute esigenze, nasce un semplicissimo generatore di rumore realizzato per operare oltre i limiti dei 30MHz, non e' nulla di nuovo, è semplice,  funziona e questo è quanto basta.

La mia realizzazione del generatore di rumore presenta pochi ed essenziali comandi. interruttore / deviatore che consente il funzionamento di continuo o intervallato, il led che indica il funzionamento fisso od intermittente a seconda del modo selezionato  ed  il connettore BNC per prelevare il segnale generato.

Un generatore di rumore è lo strumento più semplice per poter effettuare una svariata serie di misure in campo RF. Occupandoci di progettazione e ricerca nel campo delle antenne, il generatore unito ad un ponte di misura, oppure ad un "Return Loss Bridge"  consente, mediante un analizzatore di spettro o semplicemente il ricevitore di stazione, di effettuare una svariata serie di misure in modo semplice ed efficace. Misure di impedenza di un'antenna di un filtro di un cavo, cosi come risonanza ed altre molteplici misure, per le quali rimando alla letteratura specializzata, possono essere facilmente effettuate .

Questo è possibile proprio perché il generatore di rumore, genera un "disturbo" RF  a larga banda sostituendo, in maniera se non più efficace sicuramente più economica, un generatore sweep capace di esplorare la banda di interesse.

La realizzazione di questo strumento è liberamente tratto dal progetto originario di Nino Paglialonga IZ7DJR ed è stato ampiamente descritto sulle pagine di RKE. a cui rimando per il circuito elettrico e maggiori notizie di impiego.

Per la realizzazione ho utilizzato un circuito stampato, lo strumento ha funzionato subito e senza il minimo problema, ho sostituito i transistor con dei transistor con una frequenza di taglio maggiore dei 2N2222 indicati da Nino nel suo progetto.  L'alimentazione, causa l'esigua corrente richiesta, è fornita da una batteria da 9V.

L'elemento generatore di rumore è la giunzione di un diodo Zener, il segnale viene poi amplificato dai successivi stadi, un 555, se inserito, provvede a fornire un giusto intervallo nell'alimentazione del circuito utile in alcune circostanze per meglio identificare il segnale generato.

Il comportamento del circuito è tale da renderlo utilizzabile fino alla frequenza di poco al di sopra dei 30MHz. nella finestra spettrale (2Mhz/suddivisione 0db) si evidenzia il livello di noise nella banda 0.5/20MHz, il noise diventa udibile poco al di sotto di 1.2MHz. comunque su un Rx convenzionale è molto robusto da 1.8 fino a 30MHz consentendo di effettuare delle misure sufficientemente  precise sulle bande HF. 

Il Ponte di misura

Il ponte di misura "bridge", visibile di lato poggiato sopra al generatore di noise è derivato da quello di IZ7DJR e' stato realizzato osservando dei criteri meccanici molto rigorosi, per questa ragione e' stato autocostruito tutto dalla scatola alle scale delle manopole, ponendo anche attenzione a fornire una giusta veste estetica che rispettasse il layout dell'insieme preservandone la funzionalità.

Il principio di funzionamento di un ponte è molto semplice, il cuore del sistema e' costituito da un trasformatore RF, il cui primario è collegato al generatore. ed i relativi secondari perfettamente simmetrici sono collegati rispettivamente ad una resistenza variabile con in serie un condensatore variabile e l'atro ad un condensatore fisso con in serie il carico in esame.

La condizione da rispettare è che la capacità variabile sia di capacità doppia di quella fissa in modo tale che a metà corsa del variabile le due capacità siano identiche.

bisogna aggiungere che la resistenza variabile trova un equilibrio del ponte quando e' identica alla resistenza del carico in esame.

Il punto di equilibrio del ponte viene rilevato da un "null" del segnale del generatore che corrisponde ad un profondo deep sull'analizzatore di spettro o alla condizione di silenzio utilizzando un ricevitore come rivelatore alla frequenza desiderata. il punto critico di tutto l'insieme e' la bontà di calibrazione delle scale degli elementi variabili del ponte.

per ottenere una calibrazione veritiera mediante computer si è realizzata una mascherina con delle dime di precisione tali che consentissero un posizionamento sulla scatola ripetibile e si è provveduto ad effettuare delle misurazioni di precisione sia di resistenza che di capacità e marcare manualmente gli indici. Dopo la marcatura, è stato necessario, attraverso il reticolo precedentemente creato, portare in forma digitale i punti rilevati sul modello preesistente sul PC, quindi aggiungere la numerazione e le altre finiture del frontalino. Successivamente stampato il tutto e' stato riposizionato con precisione sopra gli stessi riferimenti precedenti e finito con del plexyglass. Sempre in plexyglass sono state realizzate le ghiere coassiali alle manopole che agevolano la lettura della scala.  

La messa a punto, pur essendo leggermente laboriosa, ripaga di tutto il tempo investito in termini di versatilità e  precisione. Per la scala del variabile, ruotando questa di 180° si è optato per incidere una doppia scala una per lato, alla sinistra la lettura della capacità assoluta alla destra la lettura della capacità positiva o negativa dal punto di zero corrispondente al bilanciamento strumentale del ponte.  in modo tale da disporre della lettura diretta dei valori di reattanza positiva o negativa. mentre sull'altra ghiera e' possibile rilevare i valori di impedenza compresi fra 10 e 200ohm.

Le fasi di montaggio iniziano con il taglio dei pezzi e la realizzazione della scatola, quando tutti i pezzi saranno pronti e misurati si procede con il montaggio, e successivamente con  il rivestimento, che in questo caso assume un carattere semplicemente estetico. 

Effettuato il montaggio meccanico, prima di procede al montaggio elettrico e chiudere la scatola, il collegamento al capacimetro ed al multimetro fugheranno qualsiasi dubbio sull'affidabilità dei valori riportati sul frontalino dello strumento.  

 

Fissaggio componenti	Rivestimento e finitura
Montato prima della chiusura	Strumenti in funzione.

Il ponte così realizzato è pronto per essere utilizzato, il funzionamento è stabile, fornisce misure ripetibili, grazie al rigoroso assemblaggio meccanico. La gamma di misura si estende  da circa 1MHz a 30MHz. Per frequenze superiori è in fase di progetto un altro ponte capace di lavorare, per adesso, fino a 500MHz. Analogamente per frequenze inferiori ad 1MHz e' in fase di realizzazione un altro sistema capace di operare molto in basso di frequenza soddisfacendo anche i criteri diversi di impedenza tipici di sistemi radianti a frequenze  molto basse.

Un Altro semplice generatore di Rumore

Nell'ambito della sperimentazione, avendo la necessita di salire più in alto in frequenza ho sperimentato il semplice circuito di seguito riportato, realizzato in pochissimi minuti con quanto era disponibile nel cassetto, ha fornito un risultato interessante non tanto per il livello del segnale che comunque è elevato pur non avendo alcuno stadio amplificatore, ma per la banda coperta; il circuito, nella sua essenziale semplicità arriva senza problemi fino a 1.2GHz partendo da ben 800KHz. e questo avviene in un modo sufficientemente lineare. tanto da renderlo preferibile per effettuare delle misure in 6 e 2 metri. il segnale è robusto e ben identificabile su tutta la banda coperta. 

In questo circuito il rumore viene generato dalla giunzione Base / Emittore di un transistor, io ho utilizzato un componente di recupero con alta frequenza di taglio, il resto della componentistica è banale; il tutto viene alimentato da una batteria  da 9V.

L'immagine a sinistra mostra lo spettro fra 500KHz e 1000MHz ed evidenzia la linearità del circuito abbastanza buona fino a 500MHz e leggermente in pendenza da 500 a 1000MHz  data la semplicità realizzativa provarlo non costa nulla e comunque costituisce un circuitino validissimo alla portata di tutti. 

L'immagine a destra mostra il punto di null rilevato con questo generatore di noise  ad una frequenza di poco superiore ai 50MHz  l'analizzatore di spettro è selezionato a 10MHz / suddivisione e 300KHz banda passante. l'antenna in esame è una RR4. Nato durante la sperimentazione, spinto dalla necessita di effettuare delle misure immediate, è stato cablato su una basetta doppio rame lavorata su un solo lato per estrusione con una piccola fresa ed un trapanino ad alta velocità così da ricavare le poche piazzole necessarie alla realizzazione, l'insieme e' meccanicamente stabile e semplicemente replicabile. Per il momento rimane cosi come si vede, successivamente sarà dotato di opportuno amplificatore aperiodico di idonea banda passate ed un circuito analogo a quello di Nino per avere una un'uscita impulsata che a volte si può rilevare utile sopratutto se ci sono dei disturbi o si deve lavorare effettuando misure con livelli talmente bassi tali da rendere incerta l'identificazione de segnale.

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