Amateur Radio Society: "10GHz FACILI" prima parte: TX 10GHz CON MODULO "HB100"

Questa serie di articoli fa seguito a un paio di "serate tecniche" che ho tenuto presso le sezioni ARI di Ivrea e di Genova, in cui ho parlato di questa possibilità per iniziare a trasmettere e a divertirsi in microonde (10GHz, per ora).

In queste due slide sono riassunte le caratteristiche salienti del progetto:

Rimando gli interessati alle slide delle serate e alla registrazione video delle medesime.

In fondo a questo articolo troverete tutti i link ai fornitori dei componenti e agli articoli di approfondimento.

il modulo "HB100" è un dispositivo utilizzato primariamente come "radar doppler" nei sensori di presenza "volumetrici" e nei sistemi di misurazione della velocita' di un oggetto.

Sostiuisce i vecchi moduli con diodo Gunn, noti impropriamente come "Gunnpplexer", molto apprezzati dai radioamatori negli anni 70, con cui si realizzarono i "gigafoni", ovvero RTX portatili molto performanti (per i tempi).

l'HB100 richiede una singola alimentazione a 5V, valido quindi per essere alimentato da un "power bank" per telefonini e consuma una trentina di mA.

E' possibile modularlo in WBFM iniettando l'audio (o il video) nella porta "IF" del modulo, sfruttando la curva tensione-capacità della giunzione di uno dei dei diodi mixer (idea di Paulo CE3VNA).

Detto ciò, procediamo con la costruzione del trasmettitore.

Questo è lo schema che utilizzo normalmente:

schema completo del trasmettitore

Come potete vedere non c'è nulla di complicato. Sono veramente pochissime saldature.

Il modulo microfonico è un piccolo mostro: utilizza il chip MAX9814, amplificatore con AGC della MAXIM. L'ho scelto perchè ho voluto improntare il tutto alla massima semplicità, visto che questo articolo è pensato per gli OM alle prime armi.

E' comunque possibile sostituire il modulo audio con un piccolo preamplificatore audio, semplice ma con prestazioni minori del MAX9814.

Vi propongo uno schema di un possibile modulatore convenzionale:

Modulatore alternativo senza MAX9814 (aumentare R2 a 680k)

Come vedete nello schema del TX compare un resistore in parallelo al power-bank, senza valore indicato. Purtroppo per alcuni power-bank i circa 30mA di consumo dell'HB100 sono troppo pochi e quindi tendono a spegnersi. Il resistore serve appunto a fornire una corrente aggiuntiva che costringa il Power-bank a rimanere acceso. Nei tre modelli testati, uno non richiede alcun resistore, un altro invece vuole 100 ohm, il terzo si accontenta di un LED con in serie 220 ohm. Tutto dipende quindi dal power-bank che adottate.

Chi vuole invece usare una classica batteria da 6 o 12V non ha bisogno di questo artificio, ma si ricordi che i 5V devono essere stabilizzati, quindi utilizzare un regolatore di tensione (7805 per batterie a 12V).

SUPERANDO I 5.2 V SI BRUCIA IL GASFET INTERNO ALL'HB100 !!!

(nel dubbio mettete uno zener da 5.1V tra ingresso +5 dell'HB100 e GND!)

il potenziometro da 2k va regolato in modo che l'inviluppo di modulazione occupi un canale di circa 150kHz, parlando con voce normale nel microfono.

Il montaggio può essere effettuato su una basetta 1000 fori, non essendoci collegamenti interessati da RF.

Per ottenere una sufficiente stabilità di frequenza dall'HB100 è necessario posizionarlo in modo che risulti il più lontano possibile da masse in movimento (mani, persone), oppure schermarlo adeguatamente, per esempio mettendolo dentro a un'antenna horn come ho fatto con il mio prototipo di "DROplexer":

Come potete vedere dalle foto, tanta schermatura con nastro metallico, e ancora non basta..
L'deale è comunque mettere l'HB100 dentro a una scatoletta plastica, in modo da isolarlo dal vento, e piazzarlo su un piccolo supporto autonomo, tipo mini cavalletto fotografico.
Tutta l'elettronica e il microfono sono ad almeno un metro di distanza, connessi con il modulo tramite un cavetto schermato con 2 conduttori più schermo (GND, +5V, audio). Ottimi si sono rilevati i cavi bianchi da sistema antifurto (noti agli elettricisti come "2 per 0.22 mmq più schermo").

(setup di Paolo IK1ZYW)

Come avrete capito, per le prime prove, e per i QSO in vista ottica fino a una cinquantina di km, non è necessaria un'antenna esterna, ma è sufficiente quella a "patch" interna all'HB100.

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ALTRI TIPI DI MODULI PER 10GHZ

Oltre all'HB100 esistono in commercio, e nel surplus, altri moduli per 10GHz, più o meno simili, alcuni anche migliori dal punto di vista meccanico. L'amico installatore di sistemi antifurto potrebbe averne, dismessi da impianti obsoleti, pronti per essere utilizzati.

C'è anche un ottimo modulo della Microwave_Solution, venduto da RS_COMPONENTS (Codice RS 883-7844). Costa più del doppio degli HB100, ma ha una meccanica spettacolare ed è dotato di vite di regolazione della frequenza.

altro tipo di modulo

modulo Microwave_solution

Purtroppo parecchi di questi moduli non si lasciano modulare tramite l'iniezione dell'audio sulla porta "IF", a causa di una diversa circuiteria interna, e quindi occorre realizzare un modulatore classico che sovrapponga l'audio alla tensione di alimentazione "5V" del modulo.

Lo schema di questo tipo di modulatore non è nulla di trascendentale:

schema modulatore tradizionale per moduli non HB100

I due diodi 1N4148 in antiparallelo servono per clippare i picchi dell'audio, allo scopo di evitare che si verifichi il superamento della tensione massima di alimentazione del modulo.
Allo stesso scopo serve il diodo zener, segnato come "OBBLIGATORIO".
Chi scrive si è messo sulla coscienza almeno un paio di HB100 durante le prove iniziali..
L'alimentazione (da 8V in sù) può derivare da una batteria a 12V, oppure da due power_bank in serie, come vedremo meglio in seguito.

Nel prossimi articoli analizzaremo nel dettaglio il sistema ricevente (ancor più semplice!) e sopratutto come mettere in frequenza il TX, pur non disponendo di strumentazione.

Per ogni delucidazione o domanda non esitate a contattarmi: