Recentemente ho affrontato la riparazione di questo strumento, un SWR meter (o ROSmetro
che dir si voglia) dopo aver accertato che, ad un certo punto della sua esistenza, ha iniziato a "dare i numeri".
Ho verificato, collegando un carico fittizio affidabile alla sua uscita, che il funzionamento su frequenze VHF era
sostanzialmente corretto, mentre sui 430 MHz venivano indicati rapporti di onde stazionarie elevati (da 2.5 in su) quando
era lecito attendersi letture di 1 - 1.1 circa.
Aperto lo strumento ho individuato la probabile causa in una saldatura
rotta su uno dei connettori SO239. Rifaccio la saldatura, quindi nuovo test con carico fittizio: la situazione era migliorata
parecchio, lo strumento era di nuovo utilizzabile anche se non ancora in modo soddisfacente. In UHF avevo ancora false
stazionarie intorno a 1.5. Stavolta le saldature erano a posto, quanto meno visivamente. Dunque ho approfondito un po'
il principio di funzionamento di questo genere di apparecchi. Semplificando molto, tra ingresso e uscita è posta una linea
di trasmissione con impedenza di 50 ohm, che nel caso in questione è realizzata su circuito stampato. Due piste in rame,
opportunamente disposte e terminate ad un lato con una resistenza verso massa, raccolgono per induzione una frazione dell'
energia in transito nei due sensi. Il segnale elettrico, rivelato mediante un un diodo e un condensatore, muove il
microamperometro; il rapporto fra le due letture, acquisite alternativamente tramite il commutatore FWD/REF, costituisce
il famigerato ROS, indicativo del disadattamento fra trasmettitore e sistema di antenna.
Cosa può andare storto in un circuito così semplice? Eliminati i componenti elettrici rimaneva solo la linea di trasmissione su PCB. Nel rifare le saldature mi ero (frettolosamente) concentrato sui conduttori attivi, trascurando che per il corretto funzionamento della linea è indispensabile il contributo del piano di massa, costituito dal "lato B" dello stampato. Al controllo di continuità era tutto a posto, ma ad una seconda verifica la faccia posteriore del PCB era a massa tramite un giro vizioso formato dal contenitore metallico, viti, cablaggi e via dicendo. Ho effettuato nuovi collegamenti a massa direttamente sui connettori di ingresso e uscita, un ultimo controllo e.. Tombola! Mi sono dato una pacca sulla spalla per la completa riuscita della riparazione e un mezzo scappellotto per essere stato, almeno inizialmente, troppo approssimativo. Almeno ho avuto la conferma che le UHF per loro natura tendono ad intrufolarsi un po' dappertutto e dunque vanno trattate con una certa diffidenza.
Dimenticato in fondo a un cassetto come i 45 giri degli Abba lo strumento qui sopra, costato all'epoca qualche migliaio di lire, non aspettava altro che di tornare in servizio. Fresco delle nozioni apprese nelle ricerche per la riparazione precedente, ho deciso di tentare il recupero. Al momento, il Falkos era già stato depredato dei componenti che costituivano l'inutile accordatore di antenna.
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Ho analizzato i componenti interni concludendo che, per il funzionamento in V/UHF, avrei potuto riutilizzare il contenitore, connettori, strumentino, commutatore FWD/REF e potenziometro, sostituendo le parti attraversate dalla radiofrequenza. Troppo lunga la linea di trasmissione, inadeguati i diodi rivelatori. In rete mi sono imbattuto in alcune realizzazioni che per la linea di trasmissione impiegano un tratto di cavo coassiale a 50 ohm sul quale, tra calza e anima centrale, vengono posizionati i conduttori di pick up del segnale diretto e riflesso. Osservando la linea in aria del Falkos ho deciso di crearne una mia versione; ricavate le dimensioni tramite l'immortale RadioUtilitario ho abbozzato il progetto:
Per la realizzazione dei due tubi concentrici che costituiscono la linea di trasmissione ho deciso di utilizzare un foglio di ottone da 3/10 mm comprato tempo fa in ferramenta. Con le dimensioni indicate si ottengono due tubetti di 5 e 12 mm di diametro che, infilati l'uno nell'altro, formano una linea coassiale in aria con impedenza teorica di circa 52 ohm. Ottimo. Tagliati i fogli alle dimensioni opportune, con sofisticatissimi strumenti (il gambo di un cacciavite e un pennarello) li ho modellati e, accostati i margini, saldati provvisoriamente testa a testa partendo dal centro verso l'esterno. Poi ho realizzato le due rondelle spaziatrici e, dopo averle infilate sul tubo interno, ho posizionato i pick up in rame smaltato da 8/10. Completate le saldature e posizionato il tubo esterno, il risultato è questo:
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Da notare che se dopo aver modellato i tubi il risultato non è perfetto, la posa dei distanziatori migliora sensibilmente la situazione, tanto che almeno a prima vista la geometria è impeccabile. Per l'ultima rifinitura delle rondelle ho usato una limetta a grana finissima e la dovuta dose di calma & gesso, in modo da farle incastrare al loro posto senza necessità di ulteriori fissaggi meccanici, colla o altro.
Per i diodi rivelatori la scelta è caduta, dopo accurata analisi (del cassettino dei componenti), sui BAT 83, shottky con bassa capacità di giunzione, che dovrebbero essere utilizzabili fino a 2 GHz. Diodi, condensatori e resistenze di terminazione sono saldati direttamente al tubo da 12 mm con connessioni molto corte; il resto della circuiteria, funzionando sostanzialmente in corrente continua, non necessita di accorgimenti particolari. Al momento di posizionare la sonda all'interno dello strumento mi sono posto il problema di come collegarla ai SO239; infatti, essendo lunga circa la metà della precedente, si profilava la nesessità di inserire un piccolo tratto di cavo coassiale. Questa soluzione, oltre a presentare qualche criticità sia meccanica che elettrica, sarebbe anche stata scarsa esteticamente. Osservando meglio il contenitore, dal momento che si era creato dello spazio in seguito alla rimozione dei componenti dell' accordatore e che l'accoppiamento delle parti in lamiera lo avrebbe consentito, ho optato per una "customizzazione" radicale. E' bastata una sola sessione di "Lime & Martelli" per piegare parte del frontalino sul lato destro, accorciare il coperchio posteriore e ricreare la flangiatura necessaria a richiudere il contenitore. Ho deciso di mantenere visibili i fori originariamente destinati ai comandi dell' accordatore, ad imperitura memoria del glorioso passato, seppure chiusi da un contropannello interno ricavato dalle parti appena tagliate. Giudizio sul risultato? A me il nuovoo look del Falkos non dispiace affatto.
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Per verificare il buon esito del progetto ho eseguito alcune prove su carico fittizio utilizzando come generatore RF una radio portatile V/UHF con potenza selezionabile a circa 1 e 5 watt. La prima verifica ha riguardato la sensibilità del potenziomentro di regolazione del fondo scala, e ha dato riscontro positivo sulle due bande e con potenze diverse. La "prova del nove": con il commutatore su REF, la lancetta dello strumento rimane praticamente immobile in VHF, intorno a 1.5 in UHF. Accettabile?
Per verificare meglio l'attendibilità delle misure ho deciso di fare un'ulteriore
passo avanti. Nel caso di carichi resistivi puri il ROS equivale al rapporto fra le impedenze, dunque ho costruito un carico
fittizio da 100 ohm nell'intento di indurre lo strumento a indicare il valore di 2.
Dopo qualche ricerca trovo il progettino Carga fantasma para UHF che sembra promettente e adatto alla bisogna. Simpatico anche il nome..
Dunque monto 12 resistenze da 1200 ohm su uno sfrido di vetronite su cui ho appoggiato al centro una striscia di 3 mm a creare
una linea di trasmissione lunga quanto basta a collegarvi le resistenze, saldo un maschio BNC a crimpare e provo il carico con
lo strumento "buono". Le letture indicano un ROS di 2:1 in VHF, appena oltre in UHF. Riprendo fiducioso i test. Il Falkos indica
1.3:1 in VHF, circa 3 in UHF. What the hell.. ?? Ricontrollo, niente da segnalare. Scambio ingresso e uscita, forse
l'accoppiatore non è simmetrico.. nulla. Sposto i conduttori di pick up aderenti al tubo esterno, poi in posizione mediana fra
i due tubi. Nada de nada. Provo anche a modificare sperimentalmente il valore delle resistenze di terminazione: nessun
miglioramento. Qualcosa impediva il funzionamento corretto. Dove non può la conoscenza, arriva la cocciutaggine. Ho lasciato
sedimentare qualche giorno, poi ho trovato un ulteriore spunto nell'ultimo documento linkato in fondo:
L'autore ha realizzato la sonda RF sovrapponendo due strati di piastra ramata, posizionando nel mezzo i due conduttori di pick up. Utilizzando un calcolatore online ho verificato l'impedenza della linea di trasmissione così realizzata: circa 6 mm di larghezza, spessore del dielettrico 2 x 1.6 mm, costante dielettrica 3.7-4. I conti tornano; decido quindi di testare anche questa soluzione. Nel mio caso ho tagliato la piastra in modo tale da saldarne gli estremi direttamente sui connettori di ingresso e uscita, mantenendo a circa 4 cm la lunghezza dei pick up. I fili utilizzati sono in rame smaltato da 2/10 mm distesi sul lato isolato della piastra; tramite quattro forellini sbucano sul lato ramato dove sono saldati ai gruppi diodo-condensatore e alle resistenze da 100 ohm. Sopra ad essi, fissata con del biadesivo, una bandella di vetronite ramata larga 6 mm completa la linea di trasmissione. Prima del montaggio nel contenitore ho rimosso la circuiteria originariamente destinata a misurare la potenza in transito, di "generatori di numeri casuali" ne avevo abbastanza. Ecco il Falkos riconfigurato nella sua "release 2.0":
| Falkos SWR meter, versione 2.0: accoppiatore direzionale realizzato su stripline | ||
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Nell'ordine, rifaccio i test precedenti. Su carico di 50 ohm la lancetta rimane immobile (ROS 1:1) in VHF, si muove appena in UHF. Incoraggiante, ma non necessariamente indicativo del corretto funzionamento. Collego il carico a 100 ohm: 2:1 in VHF, 2.2:1 in UHF. Come dire, chi la dura la vince, ma è stata dura!
| ROS 2:1 su carico da 100 ohm. | ROS 1:1 quasi perfetto su carico da 50 ohm. In UHF! |
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D: Perchè la linea in aria non ha funzionato?
D: Soddisfatto del risultato?
D: Ne è valsa la pena?
D: Prossima sfida?
Riporto alcuni fra i documenti nei quali mi sono imbattuto e che sono stati
particolarmente "illuminanti". Chapeau gli autori per l'ottimo lavoro:
R: Ottima domanda, forse il rapporto dimensioni/lunghezza d'onda non è corretto, forse i fili di pick up
erano troppo grossi.. Peccato, l'oggetto era molto carino. Me ne faccio una ragione in tre.. due.. uno.. DONE.
R: Come non potrei? Oltre a funzionare bene è anche un ottimo esempio di economia circolare, che di questi
tempi fa anche politically-correct.
R: Dal punto di vista economico forse no, ma almeno adesso in fatto di rosmetri (e di rosari alternativi...
) potrei scrivere un trattato.
R: Al tempo, per un po' devo approfondire la legge di.. OOHHHHMMMMMMMM......
A lavori ultimati, per il Falkos è l'inizio di una nuova vita:
Credits
Rosmetro V-Uhf di IK0RKS
DUE ROSMETRI DI DIVERSA CONCEZIONE (IK0BDO)
Carga fantasma para UHF (LU1AR)
A Pocket-Size, Direct-Reading VHF SWR Meter (KA2WFJ)
praz2004 chiocciola libero punto it
