Antenna ADA - L'amplificatore

Qualche tempo fa, nell'estate di quest'anno, decisi di provare a costruire velocemente un captatore per le VLF, spinto dall'obiettivo di ricevere di nuovo una delle trasmissioni periodiche della stazione storica SAQ di Grimeton a 17200 kHz. Avevo nel cassetto due doppi amplificatori operazionali del tipo OP275; inoltre mi ricordavo di aver visto sul noto sito vlf.it di Renato Romero un progetto che mi aveva incuriosito e che si prestava all'impiego dei due OP275, ossia l'antenna ADA di Claudio Re.
Lo schema elettrico dell'antenna ADA è quello qui sotto riprodotto:

L'antenna ADA di Claudio Re, da www.vlf.it

Quello che mi incuriosì a suo tempo fu l'utilizzo di un dipolo, come elemento sensibile al campo elettrico, invece del più comune monopolo, ragione per cui anche la struttura dei primi stadi dell'amplificatore è differenziale. I vantaggi di uno schema di questo genere, in termini di maggiore indipendenza dall'installazione e dalle caratteristiche dell'ambiente vicino all'antenna, sono ben spiegati da Claudio Re nell'articolo citato all'inizio di questo post.

Veniamo alla mia realizzazione. Oltre all'impiego di due doppi op-amp di tipo OP275, al posto di un quadruplo op-amp di tipo TL084, l'unica modifica da parte mia è stato aggiungere un condensatore ceramico da 1 uF in serie alla resistenza da 47 ohm (che determina l'impedenza d'uscita). Lo scopo del condensatore è quello di eliminare ogni rischio - per i dispositivi connessi all'uscita dell'amplificatore - che potrebbe derivare dalla presenza di una componente continua nel segnale d'uscita. In effetti, sull'uscita a monte del condensatore, risulterà presente un valore di tensione continua (misurato rispetto a massa) pari circa alla metà della tensione di alimentazione. Nel caso della mia realizzazione, con una tensione di alimentazione di 18 VDC, ho misurato una tensione continua sull'uscita pari a circa 8.9 VDC.

Come accennato all'inizio di questo post, il primo obiettivo fu la costruzione "quick & dirty" di un prototipo che mi permettesse di provare a ricevere la trasmissione di SAQ dell'estate di quest'anno. Il risultato è illustrato nella foto qui sotto e credo che parli da solo. L'alimentazione era affidata a tre batterie da 9 VDC collegate in serie.

Purtroppo la speranza di ricevere SAQ fu clamorosamente delusa a causa di un banale errore (di Windows 8 !!) nella conversione da orario UTC a ora estiva italiana. L'amplificatore venne messo da parte dopo alcune prove veloci e mi dedicai ad altri progetti.

Pochi giorni fa mi è venuta voglia di riprenderlo in esame e di sottoporlo a qualche misura e valutazione più accurata, anche con l'aiuto del voltmetro selettivo Siemens D2155 che ho ancora in prestito dal mio amico Roberto Cecchetti IW5BUX.
Con l'occasione ho voluto dotare l'amplificatore di una scatola in alluminio decente. Per gli elementi del dipolo, sto pensando all'impiego di due pezzi di tubo in rame, del tipo utilizzato per costruire il pluviali delle nostre case.
Sulla basetta invece ho preferito non fare interventi, per cui ha mantenuto l'aspetto orribile (dal punto di vista della qualità del montaggio) che aveva nella sua prima realizzazione:

Ecco qua la mia realizzazione dell'amplificatore dell'antenna ADA come appare adesso. Prossimamente conto di pubblicare i risultati delle misure con il voltmetro selettivo e successivamente quelli delle nuove prove "on air".

La "easyloop", un'ottima antenna per le VLF

Mi fa piacere ricordare questo semplice progetto, dovuto a Marco Bruno IK1ODO e Renato Romero IK1QFK, che mi ha dato anni fa grosse soddisfazioni nelle mie prime (e limitate) esperienze in VLF, direi a dispetto delle difficili condizioni operative in cui si svolsero.

Il progetto è quello pubblicato al link qui sotto, sul noto sito di Renato Romero dedicato alle VLF. L'unica modifica significativa che apportai fu la sostituzione dell'amplificatore OP27 con un dispositivo pin-to-pin compatibile, il LT1028A della Linear Technology.

An easy VLF loop

L'antenna (sarebbe meglio parlare di captatore delle variazioni del campo magnetico) veniva da me utilizzata semplicemente appoggiandola sul pavimento del balcone di casa, al quinto piano di un palazzo della periferia urbana di Livorno, con vista aperta verso mare, ma anche verso una trafficatissima arteria stradale, un tratto di ferrovia, elettrodotti, insediamenti artigianali e naturalmente verso i palazzi e gli appartamenti vicini, con le loro lavatrici, lavastoviglie, televisori ed ogni altra diavoleria in grado di emettere disturbi che potevano facilmente essere captati dalla mia antenna.

Con questa situazione, la ricezione di qualcosa al di sotto degli 8-9 kHz era assolutamente impossibile. Questo spettrogramma prodotto da Spectrum Lab penso sia più eloquente di molte parole:

Ma al di sopra degli 8 kHz... qualcosa di interessate si poteva fare.

Nella immagine sopra si evidenziano le trasmissioni di alcune stazioni militari, tutte con segnali piuttosto forti, tra cui le stazioni del sistema di radionavigazione russo cosiddetto alfa. La maggior parte di queste stazioni emettono segnali del tutto indecifrabili (come è normale che sia), per cui l'interesse per queste trasmissioni decresce abbastanza rapidamente. Ma per fortuna in VLF non esistono solo le stazioni militari.

Nel periodo delle mie prime esperienze in VLF, stavano iniziando anche gli esperimenti di trasmissione amatoriale, da parte di Stefan Schäfer DK7FC e di altri sperimentatori, in quella che fu anche definita come dreamers band, diciamo intorno ai 9 kHz.
Un ottimo sito sull'attività in dreamers band è questo di cui riporto il link qui sotto:
Sub 9kHz Amateur Radio
Con molta ammirazione e curiosità cominciai a seguire quegli esperimenti, a configurare Spectrum Lab nella maniera migliore possibile (per me) per riuscire a migliorare le mie condizioni di ricezione, e a partecipare alle prove che di volta in volta venivano annunciate via web da Stefan e dagli altri sperimentatori. E in una di queste finalmente riuscii a captare il segnale di Stefan, grazie alla mia piccola easyloop poggiata in terra sul balcone. Eccolo qua, a 8970 Hz, catturato sullo schermo di Spectrum Lab in due distinti momenti del 23 ottobre del 2010:

Un primo "momento magico", in realtà, per me e la mia easyloop, c'era già stato ed era stata la mia prima ricezione della storica stazione svedese di Grimeton, sulla frequenza di 17200 Hz, nota agli amatori con il suo callsign, cioè SAQ. Il sito della stazione, che è patrimonio dell'UNESCO, vi racconterà perchè sia così importante. Per noi radio-amatori, gli appuntamenti con le trasmissioni celebrative di SAQ, che si svolgono almeno due volte all'anno, sempre ad opera dello stesso, ormai canuto, conosciutissimo operatore (che è Lars Kalland, SM6NM), rappresentano un tributo di ammirazione, rispetto ed affetto per questa vecchia signora ancora attiva che è la stazione di Grimeton. Ecco qui sotto il segnale di SAQ regalatormi dalla easyloop il 24 Dicembre del 2009. Si legge chiaramente il messaggio di identificazione della stazione: VVV DE SAQ.

Con questo filmato preso su YouTube chiudo questo post un pò tecnico e molto nostalgico. Lunga vita a SAQ ed a tutte le stazioni e agli apparati che hanno fatto la storia della radio!

Il BBB-4, un ricevitore per VLF

Le emissioni radio nella gamma di frequenze nota come VLF (Very Low Frequencies) hanno affascinato e continueranno ad affascinare generazioni di sperimentatori e radio-appassionati. In base alla definizione ITU, dovremmo indicare con l'acronimo VLF solo la porzione di spettro elettromagnetico con frequenza compresa tra 3 e 30 kHz, ma nella pratica spesso si accomunano in questo termine un pò tutte le emissioni che si trovano al di sotto dei 100 kHz. Tra queste emissioni possiamo distinguere le vere e proprie trasmissioni di segnali, da parte di stazioni sia militari che di tipo utility (cioè che supportano servizi civili, privati o pubblici); e le emissioni di origine naturale, nella maggioranza dei casi originate da fenomeni di propagazione nella magnetosfera degli impulsi elettromagnetici generati dai fulmini o - specie alle latitudini polari - dal vento solare.
Le prime, sono abbastanza facilmente ricevibili nello spettro di frequenze al di sopra dei 9-10 kHz (con l'eccezione delle emissioni destinate ai sommergibili, che hanno frequenze inferiori a 100 Hz!).
Le seconde, invece, occupano all'incirca lo spettro compreso tra 0 e 10-11 kHz, a seconda del fenomeno naturale da cui sono originate. Le emissioni dovute ai fenomeni magnetosferici hanno energia concentrata nello spettro di frequenze intorno a pochi kHz e sono quindi udibili (ed anche affascinanti da udire) se fatte arrivare ad un amplificatore audio.
Per approfondire queste nozioni, niente di meglio del noto sito web del nostro Renato Romero, IK1QFK, ricco di articoli e progetti di antenne e ricevitori:

www.vlf.it, Radio waves below 22 kHz

Proprio da questo sito presi anni fa il progetto della mia prima "antenna" per la ricezione delle VLF, di cui parlerò in un altro post. Uso le virgolette perchè le lunghezze d'onda a queste frequenze sono tali che la realizzazione di qualsiasi captatore di onde elettromagnetiche di dimensioni comparabili (quale appunto dovrebbe essere un'antenna radio) sarebbe fuori dalla portata di un semplice sperimentatore.
A queste frequenze quindi si realizzano soprattutto quelli che potremmo chiamare "captatori" o "sensori" delle variazioni del campo elettrico oppure del campo magnetico. Nel primo caso, come avremo tipicamente un elemento metallico - spesso nella forma di uno stilo verticale - formante l'armatura di un condensatore rispetto alla terra, seguito quindi necessariamente da un amplificatore di tensione ad altissima impedenza di ingresso. Nel secondo caso, avremo un avvolgimento (bobina), seguito da un amplificatore di corrente a bassissima impedenza di ingresso.
Il ricevitore poi potrà essere completato da un amplificatore e/o da un registratore audio (quando le frequenze che interessano ricadono nella banda udibile) oppure - per spingersi anche ben al di sopra dei 10 kHz - da un PC dotato di scheda audio con adeguata frequenza di campionamento e gamma dinamica (dynamic tange), funzione del livello di rumore interno della scheda e del numero di bit per campione di cui è capace).
Un programma software come Spectrum Lab, di Wolfgang "Wolf" Büesher DL4YHF, permetterà poi la visualizzazione, la registrazione ed ogni sorta di elaborazione digitale del segnale campionato.

Il BBB-4, il ricevitore progettato da Steve McGreevy, ricade nella categoria dei captatori di campo elettrico. La descrizione di questa mia realizzazione, insieme con nuovi link ed informazioni, è disponibile sulle pagine del blog AIR-Radiorama di cui inserisco qui sotto il link:

Il BBB-4, ricevitore di campo elettrico