martedì 31 dicembre 2019

QO 100... la mia versione!



Ci riprovo, dopo aver finito di addurre le scusanti generiche, vorrei raccontarvi cosa ho/abbiamo combinato in questo quasi anno di assenza da queste pagine… E’ anche vero che, come sostenevo nel post precedente, aspettavo le “bocce ferme” ovvero di aspettare il “termine dei lavori” ma è anche vero che lo sperimentatore è sempre in work in progress quindi provo a fare una sorta di riassunto delle prove, test, esperimenti e giochi vari di questi ultimi periodi…
C’è anche da dire poi che, come capita spesso ai Viaggiatori, è più bello, interessante, affascinante il viaggio della meta stessa!
Tutta questa premessa per dire che in questi ultimi mesi ci siamo dedicati a realizzare degli apparati atti ad effettuare il traffico, sia in fonia che in ATV sul SAT geostazionario Es’hail per gli amici QO 100. Per quei pochi che non sapessero di cosa si tratta ecco alcuni link, quello tedesco,  quello inglese, IS0GRB e di alcuni utilizzatori come IK4RYB Alessio i I6IBE Ivo
Bando alle ciance, veniamo al sodo… prima di tutto si è pensato alla ricezione.



RICEZIONE SAT QO 100

La banda di ricezione della stazione terrestre è quella dei 10 GHz ( precisamente da 10.489,550 a 10.499 MHz) e qui ci può tornare utile tutto il materiale usato per la normale ricezione dei Satelliti TV commerciali, dalla parabola all’ LNB… anche se con alcune considerazioni da fare.
Qui di seguito uno specchietto delle frequenze in gioco.

Considerando che l’ Oscillatore Locale dell’ LNB è di 9.750 MHz la IF (frequenza di uscita) l’ avremo intorno a 744MHz; si evince facilmente che non ci sono apparati radioamatoriali su queste frequenze se non scanner o chiavette SDR, oppure un'altra soluzione sarebbe quella di variare il valore dell’ OL e portare l’ uscita su una banda radiantistica (per esempio 432 MHZ).
Io per semplicità (ed anche per testare più LNB e sostituirli più facilmente in caso di guasto) ho scelto la prima soluzione (lasciare intonso LNB).
Però (…c’è sempre un “però”) i normali ricevitori SAT commerciali iniziano la loro banda di ricezione intorno ai 950 e terminano circa a 2050 MHz quindi si rende assolutamente necessario un up converter per poter convertire il segnale in  questo range di frequenze e poter così demodulare il segnale ATV in DVB-S/S2.
   

Schema a blocchi di una possibile soluzione

  L’immagine qui sopra riporta la mia prima idea, ovvero convertire il segnale proveniente dell’ LNB, tramite un mixer ed un OL, scegliendo una opportuna frequenza, far si che sfruttando sia la somma che la differenza (della conversione) si potesse avere una uscita sia in VHF (144 MHz) per la fonia ed a circa 1340 MHz per l’ ATV. Insomma prendere 2 piccioni con una fava… Piccola precisazione, anziché usare uno splitter è più opportuno usare un diplexer per VHF, (UHF) e 23 cm (come è stato fatto nelle prove sperimentali sul banco).
Altro “però”… non avendo un oscillatore disponibile a 595, 675 MHz (o meglio un quarzo :N disponibile) ho usato un OL che avevo a disposizione in uno dei tanti cassetti…
La frequenza che avevo a disposizione era di 540 MHz frutto di una precedente realizzazione su un c.s. dono della Sezione ARI di Modena per la partecipazione ad un Simposio di qualche anno fa. 
Schema a blocchi dell’ UP Converter di ricezione

Insieme all’ OL per effettuare una conversione si rende necessario un mixer, nella fattispecie ho usato un TUF2, sempre, ovviamente, di recupero. Nella porta di ingresso ho collegato il segnale proveniente dalla parabola mentre la porta IF l’ ho collegata direttamente alle uscite verso i ricevitori, SSB e TV SAT, avendo cura di disaccoppiare quest’ ultima con un condensatore per evitare che la telealimentazione provochi dei problemi… Il segnale di ingresso, proveniente dalla parabola, non va direttamente al mixer ma attraversa un filtro di canale per TV terrestre (opportunamente riallineato in banda),  con guadagno unitario, che ha la funzione di “ripulire” quanto giunge dalla antenna.
Altro particolare interessante è stata l’ aggiunta di un commutatore a 3 posizioni per selezionare il valore di telealimentazione da inviare all’ LNB e precisamente 12 volt per la fonia con polarizzazione Verticale ed i 18 volt per l’ ATV per quella Orizzontale, la terza posizione (quella intermedia) nessuna alimentazione sul connettore “F” per ingressi provenienti da altre fonti che non necessitano di alimentazione. Per ricavare i 18 volt è stato usato un piccolo alimentatore step up cinese (non godono della mia massima fiducia ma in questo caso è stato sufficiente).
Sono anche state ricavate due uscite prima del mixer per inviarle alla chiavetta SDR ed all’ FRG 9600, non mi sono sbagliato sul disegno ma effettivamente il segnale per lo scanner è stato prelevato in maniera capacitiva, in maniera piuttosto “lasca” tanto il segnale era esuberante…!


Vista dell’ Up Converter in fase di assemblaggio

Come si evince facilmente, nella parte alta della foto è sistemato l’ OL a 540 MHz, subito sotto il piccolo stampato del mixer mentre nella parte bassa, aperto, il filtro di canale attivo, sintonizzato sulla IF a circa 745 MHz, per finire, in basso a sinistra l’ alimentatore step up che fornisce i 18 Volt per la polarizzazione orizzontale per la ricezione dell’ ATV, poi sui pannelli avanti e retro tutti i circuiti accessori come gli ingressi le uscite, commutatore, interruttore, led ecc…   

  Primi test, l' angolo dell' ATV ed FRG 9600

Questa è una visione d’ insieme dell’ angolino della mia stazione dedicato alla ricezione di QO 100, al centro troneggia un TV che funge da monitor, a destra partendo dall’ alto, un paio di RX TV SAT, nella fattispecie sto usando un DigiQuest 8010, sotto l’ FRG 9600 per la fonia, ancora sotto lo “scatolotto” che ho descritto sopra, mentre i basso un vecchio misuratore di campo per monitorare la uscita della IF.

Screenshot della videata di SDR Console

Mentre quella sopra è la schermata del software “SDRconsole” che gestisce la chiavetta RTL Dungles; è questo forse il miglior software per questo tipo di utilizzo, gestisce lo shift permettendoti di leggere direttamente la frequenza del SAT, ma la cosa più interessante è che permette “l’aggancio” della ricezione al beacon della telemetria sopperendo così alla instabilità del PLL all’ interno dell’ LNB.

Screenshot della videata di DVB-S_gui

Altro software interessante, questa volta per gestire la demodulazione dei segnali video (DVB-S2), è il DVB-S_gui, programmino semplice ma un po’ complicata la gestione di tutti i parametri, bisogna prenderci mano…! Senza dilungarmi nelle spiegazione rimando all’ ottimo sito di Ivo I6IBE a questo link.
Per una ricezione più “seria” della DATV su qualche prossimo post.
Questo per sommi capi è stata la realizzazione dell' up converter per la ricezione del QO 100, tralasciando le tante prove, le avventure e disavventure e le interferenze della nota radio, interferente per antonomasia (che io ho a poco più di 500 metri)...!

TRASMISSIONE su QO 100

Viste le modalità di ricezione passiamo alla trasmissione ed è proprio qui che si scatena la libido del Radioamatore e qui che si estrinseca maggiormente l’estro e la creatività del vero OM; scherzi a parte, almeno secondo me, la trasmissione ha decisamente un fascino particolare…ma veniamo alla descrizione sommaria del convertitore in trasmissione!
La filosofia adottata è circa uguale e contraria a quella del convertitore in ricezione l’ unica variante sono le frequenze in gioco, qui si tratta di traslare un trasmettitore per le V o UHF sulla banda dei 2.4 GHz che rappresenta la frequenza di ingresso del Trasponder del SAT QO 100.
Lo schema a blocchi qui  sotto riportato rappresenta la soluzione adottata nella mia realizzazione.
  Schema a blocchi del Up-Converter per QO 100 

Come per la parte di ricezione anche in questo caso ho adoperato tutto materiale “surplus”già presente nei miei cassetti, mensole e scaffali…
Nello specchietto le varie possibilità sfruttando le vari frequenze di IF in riferimento alle bande radiantistiche a disposizione, la mia scelta è caduta sui 2 metri essendo riuscito a recuperare un quarzo a circa quella frequenza.
Esaminiamo velocemente lo schema  a blocchi, partendo da sinistra troviamo l’ingresso del TX in VHF che viene subito chiuso su un carico da 50 ohm che poi, tramite un trimmer (non rappresentato nello schema), va ad un mixer bilanciato tipo M1H della Macom, componente molto interessante e versatile costituito da uno scatolino connettorizzato  con 3 SMA, si presta bene a sperimentazioni veloci (per saperne di più clicca qui), sulla seconda porta entra OL a circa + 17dBm e sulla terza esce il segnale TX convertito a 2.4 GHz.

“Scatolino” dove è racchiuso il carico fittizio ed il trimmer per la regolazione del livello della potenza verso l’ ingresso IF del mixer.


Mixer passivo M1H (didascalia superflua… come si legge bene dalla foto)


L’uscita del mixer attraversa un filtro passa banda in cavità sintonizzato ovviamente al centro banda  dei 2.4 GHz che ha la funzione di eliminare la frequenza immagine e quella dell’ OL, l’ oggetto è quello della foto sottostante…


Filtro in cavità, ritarato più in basso rispetto alla frequenza stampigliata sul fianco…

Poi il segnale, si spera ripulito, fa un giro attraverso il circolatore che in questo caso ha una doppia funzione, quella classica di isolare e tenere l’ impedenza costante ma anche quella, se tolto il carico sulla terza porta, iniettandoci un segnale di ricezione si può trasformare tutto l’ ambaradan in maniera “reverse”, ovvero usare il sistema anche in ricezione…

Dopo tutti questi giri il segnale va rimpolpato e questo compito lo assolve un driver derivato da un vecchio strumento di misura che con i suoi oltre 20 dB di guadagno è relativamente sufficiente a pilotare il PA.
 (Anche se da caratteristiche di targa sembra "fuori banda" ancora 2,4 GHz mantiene un buon guadagno)

Nelle prime sperimentazioni ho voluto provare come amplificatore finale (per gli amici PA) un modulo di provenienza “telefonica” poi ho optato per il classico finale per WI-FI uno di quelli che prometteva potenze esagerate (8 Watt “cinesi”) che poi nella pratica arriva a poco più di 3 Watt…!

 Nell’ immagine sovrastante mentre era in prova sul banco…

Manca ancora un accenno all’ Oscillatore Locale che, manco a dirlo, è di provenienza surplus, ma surplus veramente, roba da ponte radio degli anni 70/80… però sembrava fatto apposta per la frequenza di uscita e per il quarzo che avevo a disposizione!
OL lato Quarzo e moltiplicatori vari...

OL lato finale e filtro.

Il cristallo recuperato oscilla intorno a 125,250 MHz che poi, moltiplicato per 18, arriva a 2254,5 MHz che sommato alla frequenza di 145,750 MHz generata da un RTX produce il valore della frequenza di ingresso al trasponder del QO 100 pari a 2400,250 MHz (nuovo centrobanda “nb”a partire dal 14/02/2020)

Come apparato di IF/modulatore in VHF ho usato sia il classico FT817 Yaesu che l’ Elad Duo più trasverter SSB Electronics (regolando la potenza in “QRP”, circa la stessa dello Yaesu) ottenendo risultati analoghi (non ho ancora provato con Adalm Pluto).
Dimenticavo… alla fine del tutto ho inserito un isolatore, ovvero un circolatore con sulla terza porta un carico fittizio, per compensare eventuali disadattamenti di impedenza e/o dimenticanza di inserire un carico adeguato in uscita (50 ohm).


Un paio di immagini nelle fasi di assemblaggio/montaggio e misure...

Da prove eseguite “al volo” questa configurazione  è congrua per operare in SSB sul satellite, nei test abbiamo utilizzato una parabola primo fuoco da 1 metro con illuminatore costituito da un’ elica di 4/5 spire; per l’ ATV e relativi PA ne riparliamo… alle prossime!