Piccole autocostruzioni utili

Con questo post vorrei proporre una carrellata di piccole costruzioni utili. Una serie cioè di progetti minuscoli e di estrema semplicità, che però in molti casi - almeno per me - hanno rappresentato proprio quello che serviva per facilitare una misura o rendere meno difficile un radioascolto.

Adattatore multiplo

Il titolo è altisonante, ma in pratica altro non è che una piccola scatola in plastica (ma ovviamente potrebbe essere metallica), munita sulle diverse facce di connettori di vario genere, tutti tra loro connessi in parallelo. Dal punto di vista radioelettrico sicuramente non si tratta di una soluzione molto raffinata, specialmente per le frequenze più alte, ma nella mia attività pratica si è dimostrata utile in diverse occasioni.
La scritta "balun 1:1" che si intravede nella foto è solo un ricordo dell'utilizzo originale della scatola.

Filtro passa-basso per la ricezione delle LF

Si tratta di una costruzione che devo in realtà alla gentilezza di Roelof Bakker PA0RDT, che mi spedì - già montato - il piccolo circuito stampato che si vede nella foto. Da parte mia mi sono limitato a costruirci intorno la scatolina metallica, munita di connettori BNC sui due lati. L'impedenza di ingresso (e di uscita) è di 50 ohm.

Un filtro come questo è utilissimo - per non dire indispensabile - per l'ascoltatore delle LF, in quanto consente di attenuare moltissimo i forti segnali delle stazioni broadcast in MW. Questo è tanto più importante quanto meno selettivo è l'insieme composto dal sistema di antenna e dagli stadi di ingresso del ricevitore.
I forti segnali delle stazioni broadcast in MW non solo potrebbero portare in zona di funzionamento non lineare gli stadi di ingresso del ricevitore (dando luogo ai noti fenomeni di intermodulazione e ad altri effetti indesiderati), ma potrebbero anche erroneamente comparire in mezzo ai veri segnali LF, dopo essere stati convertiti in frequenza dal battimento con una delle armoniche dell'oscillatore locale.

Di questo filtro purtroppo non ho più lo schema elettrico ma ritengo sia del tutto analogo al filtro a 7 poli descritto a questo link:
510 KHz LOW PASS FILTERS

Il programma di calcolo AADE descritto nella pagina web sopra citata è gratuitamente disponibile a questo link:
AADE FILTER DESIGN AND ANALYSIS

Il filtro di Roelof impiega nuclei toroidali del tipo Amidon T50-1, con un valore di AL pari a 100 uH/100 turns.Per calcolare il numero di spire necessarie, partendo dall'induttanza, si può utilizzare la seguente formula:

turns = 100 * sqrt ( L / AL)

dove L è l'induttanza in uH e AL è qui espresso in uH / 100 turns.

Attenuatore a passi

Anche questo oggetto può risultare utile sia per l'esecuzione di semplici misure, sia per attenuare i segnali in ingresso al nostro ricevitore, con un range che va da 0 dB a 58 dB, a step di 2 dB o 3 dB. L'impedenza all'ingresso e all'uscita è di 50 ohm.

Purtroppo non mi è possibile mostrare una foto della costruzione interna, in quanto la scatola metallica è saldata. Comunque la tecnica costruttiva è del tutto simile a quella mostrata in questa pagina web:
I8AOE RF attenuator

Interfaccia radio-PC

Si tratta della solita interfaccia da interporre tra l'uscita audio della radio e l'ingresso linea della scheda audio del nostro PC. Gli scopi sono separare elettricamente la radio dal PC e consentire una migliore regolazione del livello del segnale, evitando di saturare l'ingresso della scheda audio.

L'elemento centrale del circuito è un trasformatore di isolamento audio del tipo Bourns LM-NP-1001, scelto in base al costo contenuto in rapporto alla larghezza di banda. Terminato infatti con un adeguato valore di impedenza, di circa 10 kohm, questo trasformatore può esibire una larghezza di banda di oltre 100 kHz, adeguata anche per utilizzare schede audio con frequenza di campionamento di 192 kHz.
Si veda in proposito questa ampia e dettaglata analisi fatta dai Clifton Laboratories:
Bourns LM-NP-1001-B1 600 Ohm Audio Transformer

Un preselettore per LF ed MF

La maggior parte dei radio-ricevitori economici di recente costruzione (ed anche molti ricevitori SDR) non montano al loro interno dei buoni filtri di preselezione (anzi spesso non ne hanno alcuno, se non un semplice filtro passa-basso). I filtri di preselezione sono filtri di banda (BPF, Band-Pass Filter), collocati nella catena di ricezione subito dopo l'ingresso antenna, il cui scopo è quello di far arrivare agli stadi successivi - siano essi amplificatori RF o direttamente il primo stadio di conversione del ricevitore - solo i segnali contenuti all'interno della banda che si intende ricevere, attenuando il più possibile tutti gli altri.
L'opportunità di tale filtraggio deriva in genere dalla necessità di salvaguardare gli stadi successivi dal rischio di saturazione dovuta ad eventuali segnali (al di fuori della banda desiderata) che potrebbero giungere in ingresso con un livello di potenza tale - si pensi ad esempio ad un trasmettitore FM o in onde medie situato a poca distanza - da far uscire gli stadi di ingresso del ricevitore dalla loro zona di linearità.
Il funzionamento degli stadi di ingresso in zona non-lineare (anche detta zona di compressione) darebbe fatalmente luogo ai famigerati (per chi si occupa di radio-ricezione) prodotti di intermodulazione tra le varie componenti del segnale stesso, ovvero tra i singoli segnali presenti all'interno della banda ricevuta. I prodotti di intermodulazione sono segnali spuri (originati dal battimento tra i segnali presenti nella banda di frequenza ricevuta in ingresso dal ricevitore), che possono ricadere all'interno della banda dei filtri degli stadi successivi (in un classico ricevitore supereterodina, si tratterà gli amplificatori a frequenza intermedia o IF), confondendosi e sovrapponendosi quindi con i segnali di cui sarebbe desiderata la ricezione.
Il rischio di IMD (intermodulation distortion) è tanto maggiore quanto minore risulta essere il cosiddetto dynamic range degli stadi di ingresso del ricevitore sotto esame. Nei ricevitori di elevata qualità, siano essi analogici o SDR, il dynamic range è in genere sufficientemente elevato da non richiedere - salvo in casi eccezionali - l'aggiunta di filtri di preselezione esterni.
Senza entrare qui in una trattazione troppo complessa per i limiti di questo spazio, rimando alle numerose risorse disponibili sul web per tutti gli approfondimenti necessari sul concetto di dynamic range dei ricevitori radio, sui parametri che lo descrivono numericamente e sulle tecniche di misurazione di tali parametri. Suggerisco ad esempio i documenti seguenti, che ampliano il discorso e lo inseriscono in un quadro più ampio e senza dubbio tecnicamente più corretto:

I ricevitori moderni (di IK5CON)

Measurement of all products intermodulation (di I2VGO)

Receiver noise figure, sensitivity and dynamic range

Da quanto sopra sommariamente esposto (spero senza cadere in errori troppo grossi) risulta evidente quale possa essere il ruolo di un preselettore esterno per quei ricevitori che non sono dotati di adeguati filtri di preselezione interni. Il preselettore attenuerà il più possibile tutti i segnali che si trovano al di fuori della banda che si desidera ricevere, con ciò riducendo il rischio che gli stadi di ingresso del ricevitore possano finire in condizione di saturazione.

Quando invece si vogliano sopprimere i segnali indesiderati che si trovano al di sopra di una certa frequenza, oppure al di sotto, oppure tra due frequenze note, si potrà ricorrere a filtri passa.basso, passa-alto o notch. Tipico è il caso del filtro notch impiegato per sopprimere i forti segnali delle emittenti commerciali FM compresi tra 88 e 108 MHz.

Naturalmente la condizione di saturazione potrà anche essere causata da segnali che si trovano all'interno della banda desiderata. Un attenuatore variabile in questo caso potrà essere di qualche aiuto, con l'avvertenza che potrebbe attenuare i segnali di piccola intensità, presenti nella banda desiderata, tanto da farli sparire al di sotto della soglia di rumore del ricevitore.

Concludo questo post presentando è la realizzazione di un semplice preselettore per MF ed LF, con regolazione della frequenza centrale del filtro, che ha suo tempo ho descritto sulle pagine del blog AIR-Radiorama.

Semplice preselettore per LF ed MF - Prima parte

Semplice preselettore per LF ed MF - Seconda parte