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Sul forum Hamradioweb.org si sono susseguiti alcuni post inerenti l’attenuazione di interferenze da parte di stazioni ravvicinate su bande adiacenti in caso di operatività multi trasmettitore, come potrebbero essere contest e spedizioni; la curiosità di alcuni mi ha spinto a scrivere senza pretese queste poche note, rivolte perlopiù ai neofiti, riguardo a cosa sono gli stub in coassiale e come si costruiscono.
Non tratterò formule particolari, ma farò riferimento ad alcuni valori tanto per dare dei numeri sui quali ragionare.
Scenario: due ricetrasmettitori, due antenne, due bande diverse, operazioni simultanee.
Da calcoli effettuati sui moderni ricevitori la potenza più alta di un segnale ricevibile, che non comporti danneggiamenti a partire dal front-end, è di circa 50 mW (o 17 dBm).
Per paragone considerate che un segnale a S 9+60 corrisponde a circa 50 uW (microWatt).
Quando due ricetrasmettitori hanno le corrispettive antenne relativamente vicine, il segnale captato dall’adiacente ricetrasmettitore può risultare notevolmente più alto di 50mW, causando sicuramente dei danni al circuito di ricezione; questo perché i moderni ricetrasmettitori hanno filtri molto larghi e, seppure attenuino le armoniche a norma di legge, nel nostro caso non riescono ad abbatterle sufficientemente e a non irradiare (captare) altri segnali fastidiosi e “pericolosi” un po’ su tutte le HF. Quest’ultimi sono causati per ragioni tecniche intrinseche dei trasmettitori stessi (ad esempio: rumore di fase, rumore a larga banda).
Ridurre, però, il segnale interferente per il solo scopo di non danneggiare un ricevitore non aiuta nelle operazioni in contemporanea. Avere un falcidiante disturbo continuo a S8 non consentirebbe operazioni facili. Infatti, senza addentrarci troppo in altri dati specifici, l’obiettivo da raggiungere in una stazione con tali caratteristiche è quello di ridurre il più possibile le interferenze, ed magari fino ad arrivare al limite minimo di -135dBm, ovvero il noise floor, cioè generalmente il segnale più basso percepibile da un ricevitore, esso è determinato dalla circuiteria dedicata alla ricezione.
Prime soluzioni
La prima cosa che possiamo fare è ridurre la potenza, questo sicuramente consentirebbe operatività facilitate a discapito, in alcuni casi, delle performance in trasmissione. Stazioni QRP vicine, su bande adiacenti, difficilmente si infastidiscono.
La seconda cosa a noi disponibile è quella di allontanare le antenne fra loro, o almeno girare le direttive in modo che i lobi principali non puntino le antenne vicine. Ma anche questo il più delle volte non è possibile: dobbiamo lavorare una stazione in direzione dell'altra antenna, spesso non abbiamo lo spazio sufficiente per distanziare le antenne (piccole isole, terreni o stazioni condominiali), inoltre, pressoché tutti i contest, ci obbligano a trasmettere in uno spazio relativamente circoscritto (quindi niente multi ognuno a casa sua).
Possiamo diminuire i disturbi usando polarizzazioni diverse per i due sistemi di antenna, il tutto può ulteriormente migliorare se usiamo antenne monobanda dato che le loro caratteristiche deteriorano al di fuori della frequenza di lavoro.
Filtrare filtrare…
Un validissimo aiuto è quello di ridurre le interferenze filtrando i segnali indesiderati. Questo può avvenire con filtri Passa Banda commerciali o autocostruiti (quest’ultimi sperimentati con successo) e/o appunto con stub fatti con cavo coassiale.
La differenza sostanziale tra un PB ed uno stub sta nel fatto che mentre il primo attenua tutto fuorché la banda di lavoro, il secondo attenua solo alcune bande indesiderate, tipo Notch, facendo naturalmente passare la banda di lavoro. La facilità di costruzione, la relativa economicità, le basse perdite di inserzione e la valida ed immediata funzionalità ne fanno però un ottimo sistema di filtraggio.
Lo stub è formato da un pezzo di linea di trasmissione in cavo coassiale aperta o in corto da un lato e connesso, generalmente, ad un’altra linea di trasmissione dall’altra. Il generalmente non è messo a caso, esistono altri tipi di configurazioni più complesse.
Si è soliti applicare con una T lo stub nel punto più vicino al bocchettone d’antenna del ricetrasmettitore o dell’amplificatore. La lunghezza dello stub a secondo dell’uso di solito è di ¼ o ½ onda elettrica. Come per i PB gli stub attenuano sia in ricezione che in trasmissione.
La lunghezza effettiva degli stub dipende dal tipo di cavo utilizzato e più in dettaglio dal suo fattore di velocità. Un cavo di alta qualità attenua di più di uno a bassa qualità, ad esempio un RG213 ha attenuazioni maggiori rispetto ad un RG58. Secondo l’utilizzo il capo non connesso al circuito (o linea di trasmissione) può essere cortocircuitato o lasciato aperto.
Facciamo un esempio pratico.
Supponiamo di tagliare uno spezzone di RG213 ad ¼ d’onda. Elettricamente abbiamo che le impedenze ai due capi del cavo sono opposte: se lasciamo il lato terminale aperto, l’impedenza di ingresso sarà molto bassa, se invece lo cortocircuitiamo all’ingresso avremo un’impedenza molto alta.
Tagliando il cavo a ½ onda troveremo che l’impedenza è uguale su tutti e due i capi, ovvero se lasciamo aperta la parte terminale l’impedenza sarà molto alta sia in ingresso che alla fine del cavo, al contrario, cortocircuitando il lato terminale, l’impedenza sarà molto bassa su ambedue i lati.
L’immagine in alto mostra il grafico di uno stub fatto con cavo H200 ¼ d’onda elettrica cortocircuitato per i 40 metri. La curva celeste evidenzia due profondi picchi rispettivamente sulle bande dei 20 e dei 10 metri, la prima nell’ordine dei 28 dB, la seconda leggermente inferiore.
L’altra cosa interessante da notare riguarda la banda dei 15 metri: un’attenuazione nulla, infatti, risulta ricadere proprio sulla terza armonica di 7 MHz rendendo disponibile questo filtro sia per i 40 che per i 15 metri attenuando 14 e 28 MHz.
Come avrete immaginato questo stub è sì ¼ d’onda sui 40, ma naturalmente è anche ½ onda sui 20 metri, lasciando il lato terminale dello stub aperto il lavoro effettuato dallo stesso sarà completamente rovesciato, ovvero farà passare 20 e 10 metri attenuando 40 e 15 metri, questo a discapito di un lieve spostamento della frequenza di lavoro.
Il seguente grafico mostra uno stub per i 160 metri costruito con RG58.
Questo stub è ¼ d’onda con lato terminale in corto. Osserviamo immediatamente che la qualità del cavo “pesa” sul rendimento di un filtro a stub in cavo coassiale, infatti, l’attenuazione della seconda armonica, a circa 3.600 KHz, risulta essere di appena oltre i 15 dB. Seguono via via le altre armoniche attenuate dai 40 fino 10 metri con valore decrescente.
Per terminare questa prima parte vediamo riassunte in una tabellina come funzionano le due tipologie di stub appena viste, ovvero il ¼ d’onda in corto e il ½ onda aperto.
Nelle prossima “puntata” vedremo come tarare gli stub e come accoppiarli per avere una maggiore attenuazione.
Non tratterò formule particolari, ma farò riferimento ad alcuni valori tanto per dare dei numeri sui quali ragionare.
Scenario: due ricetrasmettitori, due antenne, due bande diverse, operazioni simultanee.
Da calcoli effettuati sui moderni ricevitori la potenza più alta di un segnale ricevibile, che non comporti danneggiamenti a partire dal front-end, è di circa 50 mW (o 17 dBm).
Per paragone considerate che un segnale a S 9+60 corrisponde a circa 50 uW (microWatt).
Quando due ricetrasmettitori hanno le corrispettive antenne relativamente vicine, il segnale captato dall’adiacente ricetrasmettitore può risultare notevolmente più alto di 50mW, causando sicuramente dei danni al circuito di ricezione; questo perché i moderni ricetrasmettitori hanno filtri molto larghi e, seppure attenuino le armoniche a norma di legge, nel nostro caso non riescono ad abbatterle sufficientemente e a non irradiare (captare) altri segnali fastidiosi e “pericolosi” un po’ su tutte le HF. Quest’ultimi sono causati per ragioni tecniche intrinseche dei trasmettitori stessi (ad esempio: rumore di fase, rumore a larga banda).
Ridurre, però, il segnale interferente per il solo scopo di non danneggiare un ricevitore non aiuta nelle operazioni in contemporanea. Avere un falcidiante disturbo continuo a S8 non consentirebbe operazioni facili. Infatti, senza addentrarci troppo in altri dati specifici, l’obiettivo da raggiungere in una stazione con tali caratteristiche è quello di ridurre il più possibile le interferenze, ed magari fino ad arrivare al limite minimo di -135dBm, ovvero il noise floor, cioè generalmente il segnale più basso percepibile da un ricevitore, esso è determinato dalla circuiteria dedicata alla ricezione.
Prime soluzioni
La prima cosa che possiamo fare è ridurre la potenza, questo sicuramente consentirebbe operatività facilitate a discapito, in alcuni casi, delle performance in trasmissione. Stazioni QRP vicine, su bande adiacenti, difficilmente si infastidiscono.
La seconda cosa a noi disponibile è quella di allontanare le antenne fra loro, o almeno girare le direttive in modo che i lobi principali non puntino le antenne vicine. Ma anche questo il più delle volte non è possibile: dobbiamo lavorare una stazione in direzione dell'altra antenna, spesso non abbiamo lo spazio sufficiente per distanziare le antenne (piccole isole, terreni o stazioni condominiali), inoltre, pressoché tutti i contest, ci obbligano a trasmettere in uno spazio relativamente circoscritto (quindi niente multi ognuno a casa sua).
Possiamo diminuire i disturbi usando polarizzazioni diverse per i due sistemi di antenna, il tutto può ulteriormente migliorare se usiamo antenne monobanda dato che le loro caratteristiche deteriorano al di fuori della frequenza di lavoro.
Filtrare filtrare…
Un validissimo aiuto è quello di ridurre le interferenze filtrando i segnali indesiderati. Questo può avvenire con filtri Passa Banda commerciali o autocostruiti (quest’ultimi sperimentati con successo) e/o appunto con stub fatti con cavo coassiale.
La differenza sostanziale tra un PB ed uno stub sta nel fatto che mentre il primo attenua tutto fuorché la banda di lavoro, il secondo attenua solo alcune bande indesiderate, tipo Notch, facendo naturalmente passare la banda di lavoro. La facilità di costruzione, la relativa economicità, le basse perdite di inserzione e la valida ed immediata funzionalità ne fanno però un ottimo sistema di filtraggio.
Lo stub è formato da un pezzo di linea di trasmissione in cavo coassiale aperta o in corto da un lato e connesso, generalmente, ad un’altra linea di trasmissione dall’altra. Il generalmente non è messo a caso, esistono altri tipi di configurazioni più complesse.
Si è soliti applicare con una T lo stub nel punto più vicino al bocchettone d’antenna del ricetrasmettitore o dell’amplificatore. La lunghezza dello stub a secondo dell’uso di solito è di ¼ o ½ onda elettrica. Come per i PB gli stub attenuano sia in ricezione che in trasmissione.
La lunghezza effettiva degli stub dipende dal tipo di cavo utilizzato e più in dettaglio dal suo fattore di velocità. Un cavo di alta qualità attenua di più di uno a bassa qualità, ad esempio un RG213 ha attenuazioni maggiori rispetto ad un RG58. Secondo l’utilizzo il capo non connesso al circuito (o linea di trasmissione) può essere cortocircuitato o lasciato aperto.
Facciamo un esempio pratico.
Supponiamo di tagliare uno spezzone di RG213 ad ¼ d’onda. Elettricamente abbiamo che le impedenze ai due capi del cavo sono opposte: se lasciamo il lato terminale aperto, l’impedenza di ingresso sarà molto bassa, se invece lo cortocircuitiamo all’ingresso avremo un’impedenza molto alta.
Tagliando il cavo a ½ onda troveremo che l’impedenza è uguale su tutti e due i capi, ovvero se lasciamo aperta la parte terminale l’impedenza sarà molto alta sia in ingresso che alla fine del cavo, al contrario, cortocircuitando il lato terminale, l’impedenza sarà molto bassa su ambedue i lati.
L’immagine in alto mostra il grafico di uno stub fatto con cavo H200 ¼ d’onda elettrica cortocircuitato per i 40 metri. La curva celeste evidenzia due profondi picchi rispettivamente sulle bande dei 20 e dei 10 metri, la prima nell’ordine dei 28 dB, la seconda leggermente inferiore.
L’altra cosa interessante da notare riguarda la banda dei 15 metri: un’attenuazione nulla, infatti, risulta ricadere proprio sulla terza armonica di 7 MHz rendendo disponibile questo filtro sia per i 40 che per i 15 metri attenuando 14 e 28 MHz.
Come avrete immaginato questo stub è sì ¼ d’onda sui 40, ma naturalmente è anche ½ onda sui 20 metri, lasciando il lato terminale dello stub aperto il lavoro effettuato dallo stesso sarà completamente rovesciato, ovvero farà passare 20 e 10 metri attenuando 40 e 15 metri, questo a discapito di un lieve spostamento della frequenza di lavoro.
Il seguente grafico mostra uno stub per i 160 metri costruito con RG58.
Questo stub è ¼ d’onda con lato terminale in corto. Osserviamo immediatamente che la qualità del cavo “pesa” sul rendimento di un filtro a stub in cavo coassiale, infatti, l’attenuazione della seconda armonica, a circa 3.600 KHz, risulta essere di appena oltre i 15 dB. Seguono via via le altre armoniche attenuate dai 40 fino 10 metri con valore decrescente.
Per terminare questa prima parte vediamo riassunte in una tabellina come funzionano le due tipologie di stub appena viste, ovvero il ¼ d’onda in corto e il ½ onda aperto.
Nelle prossima “puntata” vedremo come tarare gli stub e come accoppiarli per avere una maggiore attenuazione.
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