Love story con le LF

La mia personale love story con le LF continua e si arricchisce di un altro piccolo capitolo.

Da pochi giorni sono anch'io un membro del Longwave Club of America (LWCA).

Come riporta il sito web dell'associazione, "The Longwave Club of America was organized in January, 1974 to promote monitoring and experimentation on frequencies below the AM broadcast band. Such activities have come to include hearing and identifying navigational beacons, recording and analyzing natural radio emissions at very low frequencies, transmitting under low power rules in the 1750 meter band, and later on other frequencies where such 'Part 15' activity is also permitted".

Il club si sta avviando quindi a compiere il 41-esimo anno di età, un traguardo ragguardevole che testimonia come l'interesse per le onde lunghe sia ancora ben vivo tra gli appassionati, ad ormai più di un secolo da quando vennero usate per le prime trasmissioni di wireless telegraphy su grandi distanze ed addirittura tra le due sponde dell'Atlantico.

E dall'altra sponda dell'Atlantico proprio ieri mi è arrivato il primo numero di The Lowdown, la rivista del LWCA, piccola ma ricca di notizie ed articoli interessanti, tutti dedicati al mondo al di sotto dei 531 kHz (l'inizio della banda broadcast delle MW).

Nell'era delle comunicazioni digitali, un ponte ideale verso la grande storia della radio.

LZ1AQ wideband antenna amplifier

Le ultime due settimane erano iniziate all'insegna della sfortuna e dello sconforto, per un appassionato del radioascolto nella banda delle onde lunghe ed in particolare della caccia agli NDB.
Proprio mentre stava per iniziare un breve periodo di pausa dalla sequenza di perturbazioni atlantiche - con il loro corredo di fulmini - che aveva caratterizzato fino ad allora il mese di Novembre, mi ero ritrovato senza la mia antenna loop indoor (quella descritta in questo mio post), a causa di un guasto all'amplificatore Wellbrool ALA100.
Come molti sapranno, le unità Wellbrook ALA100 non sono riparabili, a causa del fatto che la scatola in plastica contenente l'amplificatore viene completamente riempita in produzione con una resina sintetica che impedisce qualsiasi accesso al circuito.
Superato il momento di disappunto, mi sono deciso a chiedere - tramite un'e-mail al gruppo ndblist - quali valide alternative esistessero per rimpiazzare il mio defunto ALA100 con un altro amplificatore a larga banda per antenne loop, possibilmente riparabile in caso di guasto.
Roelof Bakker, PA0RDT, il famoso costruttore dell'antenna MiniWhip e grande DXer, si è offerto di inviarmi un esemplare dell'amplificatore di LZ1AQ da lui costruito.
Non posso dire che la generosità di Roelof mi abbia sorpreso, perchè il suo ammirevole ham spirit è ben noto ed io stesso l'avevo già sperimentato in altre occasioni in passato.
Dopo circa una settimana l'amplificatore è arrivato in perfetto ordine, insieme alla scatola (PSU) per fornire l'alimentazione e ad un piccolo alimentatore adatto allo scopo. Nella spedizione Roleof aveva incluso lo schema elettrico ed alcune note sulla costruzione e sui collegamenti da fare.

Le note di Roelof Bakker sull'amplificatore LZ1AQ

Il circuito è quello descritto da LZ1AQ (Chavdar Levkov) in un noto articolo reperibile sul suo sito web:
Wideband Active Small Magnetic Loop Antenna

Roelof ha applicato alcune modifiche per rendere l'amplificatore maggiormente idoneo alla ricezione in LF.
La costruzione da parte di Roelof è risultata come al solito impeccabile.
Il connettore di ingresso per l'alimentazione dell'amplificatore ed il connettore d'uscita del segnale RF verso il ricevitore sono entrambi presenti sulla PSU, che normalmente verrà collocata quindi vicino al ricevitore stesso. Alimentazione e segnale RF viaggiano poi su due dei doppini ritorti (twisted pair) presenti all'interno del cavo CAT5, utilizzato per connettere la PSU all'amplificatore. Lo schermo del cavo (se presente) non viene collegato.
Le foto qui sotto mostrano la PSU, con il cavo CAT ad essa collegato, e l'amplificatore. L'antenna loop viene collegata ai due morsetti con dado a farfalla presenti sull'amplificatore.
I due connettori a 9 poli - del tipo normalmente usato per le interfacce RS-232 - li ho aggiunti io sul cavo, per facilitare collegamento e rimozione dell'amplificatore, dato che la mia antenna loop non fa parte di un'installazione permanente (proprio per questo l'ho costruita in modo che fosse ripiegabile).

PSU con cavo CAT5 e amplificatore

L'interno dell'amplificatore (i componenti SMD sono sul lato opposto del circuito stampato)

I primissimi risultati sono stati incoraggianti. L'amplificatore LZ1AQ costruito da Roelof Bakker è almeno altrettanto sensibile dell'ALA100 ed è forse migliore in termini di reiezione del rumore, tema a cui sono particolarmente attento, dato che utilizzo la mia antenna loop all'interno dell'appartamento.

I prossimi mesi mi permetteranno di valutare più compiutamente la resa di questo circuito. La generosità e lo spirito di co-operazione di Roelof Bakker, PA0RDT, posso invece testimoniarli sin da subito. Un radioamatore esemplare, per competenza e modestia. Grazie Roelof!

Guglielmo Marconi e Livorno

Ebbene sì, lo confesso con un misto tra felice sorpresa, interesse e sacrosanta vergogna. Dopo ormai tanti anni che vivo a Livorno (mi ci trasferii con la mia giovane famiglia nel 1999) e nonostante la mia passione per la radio, ed in particolare per i suoi aspetti tecnici e storici, ho scoperto soltanto ora quale sia stato il ruolo della città in cui vivo, che ormai considero un pò anche mia, nella vicenda umana e scientifica del grande Guglielmo Marconi, di cui immeritatamente espongo una famosa fotografia nell'intestazione di questo mio blog.
Devo il merito di questa "scoperta" all'ottimo Roelof Bakker, PA0RDT, che recentemente mi ha inviato una bella presentazione di Gianfranco Verbana, I2VGO, dal titolo "I primi 20 anni della telegrafia senza fili". Nel documento, oggetto di una conferenza tenuta il 20 Ottobre scorso presso la sezione ARI di Cernusco sul Naviglio (Milano), insieme a molte altre informazioni storiche e tecniche di grande interesse, ho trovato anche la descrizione degli anni trascorsi dal giovane Marconi a Livorno; anni in cui egli sviluppò quell'interesse e quella passione per i fenomeni radioelettrici che l'avrebbero reso una delle figure più importanti nella storia delle telecomunicazioni e - data l'importanza di queste ultime - una delle figure più importanti nella storia del ventesimo secolo.
Marconi stesso, in occasione della consegna del Premio Nobel per la fisica nel 1909, volle ricordare il ruolo di Livorno ed in particolare quello del Prof. Vincenzo Rosa, che gli fu maestro nell'accostarsi ai primi seri esperimenti di fisica elettrica. Qui sotto la riproduzione delle prime pagine del discorso che Marconi pronunciò in occasione di quella cerimonia, dove ho evidenziato la citazione su Livorno ed il Prof. Rosa.

Pagine iniziali del discorso di Marconi in occasione della consegna del Premio Nobel

Il Prof. Vincenzo Rosa (Torino 1848-Candelo Biella 1908)

Volendo a questo punto approfondire il tema, ho trovato un'ottima fonte di informazioni nel sito web del Comitato Radio Marconi International. In particolare ho trovato di grande interesse gli articoli pubblicati ai seguenti link:

Il Prof. Vincenzo Rosa, maestro di Guglielmo Marconi (da cui è tratta l'immagine qui sopra)

I diari di laboratorio di Guglielmo Marconi

Vincenzo Rosa e la formazione culturale di Guglielmo Marconi

OLTRE IL MITO DELL’AUTODIDATTA: ORIGINI E FORMAZIONE DI GUGLIELMO MARCONI

Di grande interesse anche i documenti presenti sul sito della sezione ARI di Cernusco sul Naviglio, relativi alla già citata conferenza di Gianfranco Verbana, I2VGO. Questo sotto è il link e di seguito la locandina dell'evento:

Documenti della conferenza di Gianfranco Verbana, I2VGO

Un pezzo di Los Angeles alla periferia di Pisa

Stavo cercando su Google Maps la posizione di un indirizzo nella zona di Ghezzano, alla periferia di Pisa, quando mi sono imbattuto in questo "mostro". Credo che un incrocio di strade così complicato non esista nemmeno a Los Angeles. Sia detto senza offesa, ma penso onestamente che non possa essere che il risultato della fantasia malata del più diabolico tra gli scrittori di quiz per aspiranti automobilisti. Ma soprattutto, cosa ci fa una "cosa" così quasi in mezzo alla campagna, laddove una semplice rotatoria - di quelle che ormai vengono piazzate ovunque, tra un pò anche nei cortili dei condomini - oppure un più banale ed antiquato semaforo, avrebbero probabilmente risolto meglio il problema?

Ancora prove di riduzione noise

Faccio seguito al mio post precedente per aggiungere alcuni risultati. Ho provato a sostituire il piccolo alimentatore switching "da muro" con cui alimentavo il mio AFEDRI SDRNet, utilizzando al suo posto un alimentatore lineare autocostruito, basato sul regolatore di tensione LM317. Il miglioramento non è stato sostanziale, ma appare comunque chiaramente percettibile, specialmente nel range di frequenze tra circa 320 kHz e circa 400 kHz. Si confrontino in proposito le due immagini qui sotto.
Purtroppo qui da noi stiamo attraversando un periodo disastroso per quanto riguarda il tempo metereologico, con intense perturbazioni che si susseguono quasi senza sosta, con il loro corredo di fulmini. Con questo si spiega la pessima qualità delle immagini allegate a questo post, attraversate dai segni delle frequentissime e continue scariche elettriche, che di fatto praticamente impediscono l'ascolto in LF e la caccia agli NDB. Spero comunque che possano esssere leggibili almeno per gli scopi di questo post.

AFEDRI SDRNet alimentato da alimentatore switching

AFEDRI SDRNet alimentato da alimentaore lineare

Dopo questo primo risultato, sono andato avanti con gli esperimenti, spegnendo progressivamente tutti gli alimentatori dei diversi apparecchi domestici (perlomeno di quelli per i quali avevo accesso al cordone di alimentazione), anche quelli in stand-by. L'unico spegnimento che ha prodotto qualche effetto visibile è stato quello del router Wi-Fi, che si trova nella stessa stanza del PC e del ricevitore AFEDRI. Nell'immagine qui sotto, si può notare una certa attenuazione del rumore di fondo nella parte destra del campo di frequenze, insieme ad un leggero peggioramento nella parte sinistra (che non saprei spiegare).

Spegnimento del router Wi-Fi.

Durante l'ascolto degli NDB in genere non ho bisogno di accedere a Internet, per cui potrò tranquillamente lasciare spento il router Wi-Fi.
La più significativa fonte di disturbo rimane comunque il mio PC laptop, durante il funzionamento con alimentatore (switching). Il passaggio all'alimentazione a batteria è indicato dalla freccia gialla nell'immagine qui sotto. Si nota un miglioramento abbastanza significativo, specialmente nella zona compresa tra circa 320 kHz e circa 400 kHz.

Passaggio del PC all'alimentazione da batteria

Devo ancora capire se la sorgente del disturbo sia rappresentata dall'alimentatore o dal PC. Si consideri che nel funzionamento a batteria vengono attivate misure per il contenimento del consumo di corrente. Ad esempio viene ridotta la luminosità dello schermo e viene disattivata la ventilazione forzata, ciò che può portare il processore a ridurre automaticamente le sue prestazioni.
Nei prossimi test voglio provare a giocare un pò con queste configurazioni per cercare di capire la loro influenza sul livello di rumore captato dal sistema.
I due forti disturbi vicino a 320 kHz, che scompaiono - nell'immagine sopra - al momento del passaggio all'alimentazione a batteria, potrebbero essere dovuti ad esempio proprio all'arresto di una ventola.

Questo è tutto per il momento. Nei prossimi giorni (meteo permettendo) conto di fare ancora alcune prove, prima di mettermi l'animo in pace e dedicarmi al radioascolto.
Nonostante la fase di massimo relativo del ciclo solare e l'accanirsi del maltempo, la stagione autunnale mi ha già regalato alcune belle soddisfazioni, con diverse new entry interessanti per il mio log personale di stazioni NDB. Giusto ieri sera ho ricevuto con un bel segnale CH-525 kHz da Chernyakhov, Ucraina; si tratta del mio primo NDB da quell'area geografica, quindi lo considero un buon auspicio per i mesi a venire. Speriamo che l'inverno sia ancora più redditizio e ci porti magari qualche bel DX.

Prove di riduzione hum noise in LF

Ieri sera ho speso un pochino di tempo per qualche semplice prova di riduzione del rumore elettromagnetico domestico, captato dal mio sistema di ricezione in LF.
Come al solito, si tratta di prove solo qualitative, effettuate con sistemi del tutto non professionali, che nulla pretendono di dimostrare in senso assoluto.
Il mio setup è piuttosto spartano. Con esso mi diletto ogni tanto nella caccia agli NDB, che è il genere di attività di radioascolto che prediligo (come ho già raccontato in un post precedente).
Il sistema consiste di un front-end SDR (il piccolo AFEDRI SDRNet 3.0), alimentato da un normale alimentatore USB "da muro", di quelli che si usano per ricaricare le batterie dei nostri telefoni cellulari. L'antenna è costituita da una loop multispira autocostruita, posta in una stanza diversa da quella in cui si trova il ricevitore, orientata in direzione est-ovest e connessa ad un amplificatore a larga banda Wellbrook ALA100.
L'amplificatore è alimentato tramite alcuni metri di cavo coassiale, lo stesso utilizzato per portare il segnale al ricevitore. L'alimentazione dell'antenna è fornita da un piccolo alimentatore variabile lineare autocostruito.
L'accoppiamento dell'alimentazione sul cavo coassiale è effettuato tramite un bias-tee che è quello della nota antenna attiva MiniWhip di Roelof Bakker, PA0RDT.
Tra l'uscita RF del bias-tee ed il ricevitore SDR è interposto un filtro passa-basso passivo autocostruito, con frequenza di taglio a 540 kHz, il cui scopo è attenuare i forti segnali delle stazioni broadcast in MW.
L'uscita del AFEDRI SDRNet va al mio PC laptop (un modello HP Pavillon dv6) tramite un cavo Ethernet.
Il software che uso di solito per la visualizzazione dello spettro di frequenze ricevuto è HDSDR 2.70.
Il PC è alimentato dal suo alimentatore switching.
Tutti gli alimentatori che ho menzionato sono collegati alla stessa prolunga multi-presa (dotata di interruttore) e quest'ultima è collegata ad una presa della rete domestica di alimentazione a 230 VAC, 50 Hz.
L'immagine qui sotto mostra una panoramica della banda NDB ricevuta ieri sera dal sistema di ricezione che ho sommariamente descritto.

La banda NDB visualizzata sul mio PC

A parte l'estremità sinistra dello spettro visualizzato (che è occupata dalle stazioni broadcast), si notano due aree in cui il rumore di fondo sembra leggermente più intenso; la prima tra circa 320 kHz e circa 400 kHz, la seconda intorno a 480 kHz.

La prima cosa di cui ho voluto sincerarmi, è che questo rumore fosse captato dall'antenna, e non si inserisse nella catena di ricezione attraverso vie diverse. Ho catturato quindi la schermata seguente, dopo aver scollegato l'antenna loop dall'amplificatore ALA100:

La stessa banda con antenna loop scollegata

In questa seconda immagine non si notano "addensamenti" sul waterfall, corrispondenti a zone con rumore di fondo leggermente più alto. Possiamo desumere da questo che tale rumore, quando presente, si introduca nella catena attraverso l'antenna che, come ricordiamo, è sita all'interno dell'appartamento. L'ipotesi è che il rumore emesso dagli apparecchi elettrici, collegati alla rete domestica a 230VAC, si propaghi nelle varie stanze dell'appartamento attraverso la rete elettrica medesima.

La seconda prova è stata verificare l'influenza dell'alimentatore switching del PC sul livello del rumore.

L'immagine seguente mostra il momento in cui l'alimentatore del PC viene collegato dalla rete elettrica (indicato dalla prima freccia gialla) ed il momento - qualche istante dopo - in cui il PC passa dall'alimentazione a batteria a quella da rete (seconda freccia gialla):

Passaggio del PC da batteria a alimentazione di rete

Come si può facilmente notare, l'influenza dell'alimentatore del PC sul rumore nella fascia 320-400 kHz è piuttosto marcata, mentre non è altrettanto evidente un'influenza sulla fascia attorno a 480 kHz, dove anzi pare che il rumore diminuisca leggermente.

Sembrerebbe anche che l'emissione del rumore sia legata non tanto all'accensione dell'alimentatore, quanto al fatto che il PC commuti effettivamente sull'alimentazione da rete. La sorgente di rumore sembrerebbe essere quindi interna al PC, piuttosto che all'alimentatore.

In ogni caso, far funzionare il PC esclusivamente da batteria non sarebbe una soluzione percorribile, data la ridotta autonomia in confronto alla durata (diverse ore) di una normale sessione di ascolto NDB.

Per questo ho pensato di verificare quanto miglioramento potrei ottenere interponendo un filtro EMI tra la presa della rete domestica a 230 VAC e la prolunga che alimenta tutti gli apparati del mio piccolo sistema di ricezione.

Il filtro EMI è quello che ho descritto in un mio post precedente. I risultati del suo inserimento sono documentati nell'immagine seguente:

Sistema alimentato attraverso filtro EMI

Si nota una sensibile riduzione del livello del rumore, anche se non equivalente a quella che si ottiene alimentando il PC da batteria (immagine successiva):

Situazione con PC alimentato da batteria

Questo è tutto per quanto riguarda le mie prove. Spero che quanto sopra descritto possa risultare utile per chi si trovasse a leggere questo post.

A band switch for my tube regen receiver

Recently I added a band switch to my tube regen receiver, allowing to select an HF band and the lower part of MW broadcast band, in addition to the existing tuning range, which initially covered from about 1300 kHz to about 3400 kHz.

The construction of the receiver was described in some of my previous posts (in Italian), listed below starting with the most recent ones:
Ricevitore a reazione finito
Alimentatore per ricevitore a reazione
Alimentiamo il ricevitore rigenerativo a valvole
Il mio primo ricevitore a reazione

The simple modifications for adding the band switch was suggested to me by Bernd, one of the members of the great regenrx group on Yahoo. They consisted, for the HF band, in reducing the number of turns of the tuning coil from 50 to 40. For the MW band, I added a 330 uH Neosid inductor in series with the 50 turns of the tuning coil (so raising its total inductance) and added a regeneration tap at 10 turns from the ground side of the coil (for the other two bands, the tap is at 3 turns from the ground side). A 2-way, 3-position rotary switch was added on the front panel to allow an easy selection of the desired tuning range, as depicted in pictures below.

For my initial tests of the new setup, I did not check the frequency limits of the two new bands precisely (may be I will try to do this in the near future, with the help of an RF generator).
I simply went around with the tuning knobs trying to figure out how the set worked after the modification. Results are not fully satisfactory at present, in my opinion. It seems to me that the receiver in not very sensitive, both in the HF band and in the MW band. Only strong local signals produce a good audio level.
So, there is still some work to do to improve this little radio further. For the moment, I captured some moments of my tests in a couple of videos on YouTube:

Recupero e riuso di un filtro EMI

Come molti appassionati di elettronica e di autocostruzione, mi ritrovo ad aver raccolto nel tempo vari materiali, più o meno utili, recuperati qua e là e riposti "temporaneamente" nelle varie scatole, ad attendere un'occasione di riuso. Complice una recente discussione sul rumore elettromagnetico generato dagli alimentatori dei PC portatili, mi sono ricordato di avere - tra i materiali di recupero appena citati - anche un filtro EMI, che un tempo alimentava il motore in corrente continua di un tapis roulant, della potenza di 1 HP.
Dopo averci ragionato sopra un attimo, ho concluso che con poca spesa e con poco lavoro sarebbe stato possibile riutilizzare questo filtro, per cercare di ridurre l'impatto del rumore elettromagnetico (generato dall'alimentatore del mio PC laptop) sulle prestazioni del mio sistema di ricezione in LF, che è la banda che prediligo.
Le foto che seguono documentano il risultato di questi ragionamenti. In un post successivo cercherò di documentare anche i risultati ottenuti, sul fronte della lotta al rumore EMI domestico.