costruzione e assemblaggio di una Stazione Radioamatoriale per i 10 GHz  SSB/CW

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   Premessa

L’assemblaggio di una stazione radioamatoriale in 10 GHz (3 cm) non è semplice ed immediata come potrebbe esserlo per le bande HF o VHF. Chi è appassionato di microonde, come il sottoscritto, spesso incontra altri OM che sarebbero anche disposti ad attrezzarsi su queste frequenze, però poi rinunciano già dall’inizio perchè  pensano che sia troppo difficile, che serve strumentazione particolare, che c’e’ poca documentazione in giro, che sono pochi gli amici con cui dialogare, che non si sa dove reperire i materiali, ecc. ecc.
Secondo me questo è vero solo in parte.
Molti anni fa, i circuiti a microonde erano costruiti in tecnologia a guida d'onda. La guida d'onda è un dispositivo a bassa perdita e alto Q. A quei tempi chi costruiva apparecchiature in microonde doveva anche essere anche un ‘buon meccanico’ !
Al giorno d’oggi è molto più facile attrezzarsi in 10 GHz rispetto al passato. Questo perché, nell’ultimo decennio, grazie all’avvento della telefonia mobile e della televisione satellitare sono stati progettati dei semiconduttori per microonde veramente eccezionali e ad un bassissimo costo.
I semiconduttori per microonde dell'ultima generazione sono usati su schede con laminati a bassa perdita come il teflon. I circuiti accordati a microstrip vengono direttamente incisi sul laminato per cui in fase di taratura si tratta al massimo di ‘spagliettare’ un po’, il che significa saldare dei pezzettini di rame (di pochi mm) in corrispondenza della microstrip da tarare.
Sono stati inventati nuovi componenti allo stato solido in tecnologia SMD quali transistor con frequenza di lavoro di parecchi GHz, GaAsFet per applicazioni oltre i 5 GHz, HEMT, diodi Schottky.
La disponibilità e il basso costo dei GaAsFet di potenza semplifica molto la costruzione dello stadio d'uscita del trasmettitore. In particolare, l'elevato guadagno dei GaAsFet di potenza nelle bande dei 23 cm e 13 cm riducono il numero di stadi rispetto alla soluzione con i transistor bipolari.
Gli HEMT non costano molto perché sono prodotti in massa per i ricevitori satellitari TV. Gli HEMT lavorano a bassa tensione e con più alta corrente rispetto ai convenzionali GaAsFet e la loro impedenza d'ingresso e d'uscita è terminata a 50 ohm oltre i 5GHz.
La mia intenzione è di portare a conoscenza le mie esperienze maturate negli ultimi anni, da quando  mi sono appassionato di microonde.
Il primo collegamento in 10 GHz lo feci il 2 luglio 2000 con I1CPN Gianpaolo, un momento indimenticabile e pieno di emozione.
Utilizzavo un rtx ZIF di S53MV autocostruito (100 mW) con un’antenna a tromba anch’essa autocostruita.
Per alcuni anni utilizzai tale apparecchiatura con grande soddisfazione.
Però poi nacque il desiderio di avere qualcosa in più: più sensibilità, più potenza in uscita, maggior larghezza di banda (l’rtx ZIF copre una banda di circa 300-350 KHz), miglior stabilità e precisione di lettura della frequenza. Per poter soddisfare queste mie nuove esigenze e migliorare le mie condizioni di lavoro in 10 GHz l’unica soluzione era quella di passare all’uso di un transverter.
Quello che presento su queste pagine è quindi il setup in 10 GHz che utilizzo io, un setup molto modesto ma nello stesso tempo funzionale.
Per la costruzione di una stazione radioamatoriale in 10 GHz ci possono essere diverse soluzioni. Io ho cercato di attrezzarmi per potere lavorare da casa e in portatile.
Il punto dolente per lavorare i 10 GHz da casa è la portata ottica. Tutti sappiamo che in 3 cm la portata ottica è vitale. La portata ottica può anche essere nella direzione di una montagna che ci permetterà comunque ottimi collegamenti per riflessione.
Chi abita in un  condominio di 10-12 piani in città è sicuramente avvantaggiato rispetto a chi vive in campagna, perché l’altezza permette di superare le piante che sono un vero ostacolo per i 10 GHz.
Il mio QTH si trova in campagna in mezzo alle risaie e, purtroppo, non sono molte le direzioni che posso lavorare in 10 GHz a causa delle piante che mi trovo attorno!
E’ di fondamentale importanza che il cavo di collegamento tra parabola e transverter sia il più corto possibile, normalmente il transverter si deve sistemare nella parte posteriore della parabola o, per parabole di grandi dimensioni addirittura nel fuoco della stessa. 

   Caratteristiche della mia stazione in 10 GHz

- Transverter DB6NT MKU 10G2 autocostruito (acquistato in kit)
- PA da 1 watt DG0VE (acquistato già assemblato)
- Preamplificatore ricavato modificando un modulo per la ricezione TV Sat tipo SU-02
- Sequencer autocostruito per la commutazione sequenziale dei moduli
- Transceiver Kenwood TR751
- Parabola primo fuoco da 60 cm con illuminatore in guida d’onda autocostruito

   Il transverter

La mia scelta è caduta sul modello MKU 10G2 di DB6NT, il più famoso ed il più usato dai microondisti. Attualmente (anno 2007) viene venduto montato e collaudato (al costo di € 509.00) oppure in kit (al costo di € 332.00). La potenza di uscita di questo transverter è di 200 mW . E’ necessario un rtx 144 MHz - SSB per il suo pilotaggio.
Con l’acquisto del KIT si ha un notevole risparmio in denaro e la soddisfazione di averlo costruito. E’ comunque un’avventura consigliabile a chi ha già dimestichezza in montaggi SMD. Teniamo presente comunque che i componenti SMD per i 10 GHz sono veramente piccoli!
Qualcuno potrebbe pensare che oltre alla difficoltà nella costruzione del KIT si aggiungerebbe anche quella della taratura (chissà quale particolare strumento si userà?).  Non è così: nel manuale di assemblaggio del transverter, DB6NT dice che esso si tara semplicemente con un tester! Ed è proprio così! Quindi non è richiesta nessuna particolare strumentazione per la sua taratura.
Il transverter MKU 10G2 che viene venduto attualmente ha il quarzo dell’oscillatore locale scaldato termicamente con un riscaldatore per quarzi tipo QH40A.
Questo riscaldatore serve per portare e mantenere alla temperatura di 41°C il quarzo. La precisione ottenuta sarà di circa +/- 0.1°C
All’accensione dobbiamo attendere qualche minuto che il riscaldatore porti in temperatura il quarzo, dopo di che, se abbiamo premura, possiamo iniziare ad usare il transverter. Se non abbiamo fretta è meglio aspettare ancora qualche decina di minuti in modo che il tutto si stabilizzi per il meglio. In questa maniera il sistema acquisisce una discreta stabilità.

Traduzione in Italiano delle parti principali del manuale del kit MKU 10G2

   Il PA da 1 Watt

Il finale è il modello PA3-1-1W di fabbricazione DG0VE. L'uscita, misurata con bolometro, fornisce circa 900 mW a 10368 MHz.

 

PA3-1-1W

Frequenzbereich

10...10,5GHz

Eingangsleistung

0....max300mW

Ausgangsleistung @ -1dB Kompr.

bei 140mW in ca. 0,8 bis 0,9Watt

Ausgangsleistung max.

bei 180....250mW in ca. 1,0 bis 1,2Watt

Verstärkung

typ. 7,5 bis 8db ( min. 7dB , max 8,5dB)

HF-Monitor

ja

Ub

11.....15V

Ib

ca. 300 ....400mA ( I ruhe 200mA )

Maße ohne Buchsen

72x55x30

 

 

 

   Il preamplificatore

L'idea di adottarsi di un preamplificatore per la banda 3 cm a basso costo mi è stata suggerita da Michele I1TEX. Egli mi consigliò di usare una piastra amplificatore low-noise mod. SU-02. Questa piastra è un doppio amplificatore a 4 stadi su laminato in teflon, utilizzata originariamente come stadio front-end low-noise per la ricezione TV Sat a 11 GHz. La cifra di rumore attenuta è di circa 1 dB.

 

 

Le informazioni dettagliate comunque si possono trovare su  http://www.rf-microwave.com/datasheets/4_generic_SU-02_01.pdf
La piastra mod. SU-02 è in vendita da Franco Rota   http://www.rf-microwave.com/  al costo di 3-4 Euro l'una.
Interessante l'applicazione di IZ4BEH Roberto al link  http://www.iz4beh.net/pre3cm.htm

   Il sequencer

 

    Il sequencer è lo stesso già usato in altre occasioni (vedi descrizione)


   Il transceiver TR751

Per mandare in trasmissione il transverter MKU 10G2 ci sono due possibilità: collegare a massa l'ingresso 'PTT man' o inviare una tensione positiva da 3 a 12 V sul centrale del cavo coassiale dell'IF a 144 MHz.  Per non avere un filo in più da collegare al transverter (PTT) la mia scelta è caduta sulla seconda possibilità. Ho deciso a questo punto di utilizzare un TR751 Kenwood come IF a 144 MHz.
Per utilizzare al meglio il sistema ho eseguito tre modifiche al TR751.
Per non creare danni al transverter il pilotaggio deve essere compreso tra 1 e 3 Watt. Il TR751 ha sul frontale un interruttore con la possibilità di scelta della potenza d'uscita (LOW). Il primo obbiettivo è quello di eliminare il funzionamento di questo interruttore. Smontato l'apparato, cerchiamo di individuare il modulo PLL, TX UNIT (X60-1310-xx) e scolleghiamo il filo denominato H/L: così facendo impediremo all'interruttore LOW di funzionare e forzeremo sempre a bassa potenza l'uscita del TR751.
Il secondo obbiettivo è quello di fissare la potenza di uscita su 3 Watt massimo. Colleghiamo un carico fittizio e un wattmetro al TR751. Alimentiamo e commutiamo l'apparecchiatura in CW e andiamo in trasmissione. Dovremmo leggere una potenza di poco inferiore a 5 watt. Sempre sulla scheda
PLL, TX UNIT (X60-1310-xx) ruotiamo il trimmer VR3 fino a leggere una potenza inferiore a 3 Watt (il mio l'ho regolato per una potenza di uscita di 1 Watt).
Non rimane ora che effettuare l'ultima modifica, quella più impegnativa. Si tratta di inviare una tensione compresa tra 3 e 12 Volt sul connettore centrale dell'antenna del TR751 solo quando andiamo in trasmissione. Individuiamo il modulo FINAL UNIT (X45-1490-11). Interrompiamo il filo dell'uscita del connettore d'antenna. Inseriamo due condensatore da 1nF , una resistenza da 4,7 Kohm e un filo al terminale 9T del modulo (come indicato nell modifica)

   L’antenna

   Conclusione

   Schemi

cablaggio del transverter

 

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