Preamplificatore per i 144 MHz

In questa analisi presenterò un preamplificatore per i 144 MHz di costruzione "casalinga" ma con prestazioni eccellenti. Con il permesso dell'amico I0FHZ, Ennio di Orvieto, che ne è il costruttore, dare tutte quelle indicazioni che possono essere utili a chi lo vorrà riprodurre per avere un oggtto autocostruito, con caratteristiche superiori o quantomeno uguali a quelle dei migliori Pre in commercio. Ma prima di passare al dettaglio tecnico e alla analisi strumentale vorrei spendere due parole su I0FHZ, perchè è un personaggio con caratteristiche di spicco dal punto di vista radiantistico. Infatti è un vero Radioamatore. Autodidatta e autocostruttore di palese ingegno, riesce ad ottenere risultati brillanti con apparati autocostruiti: cavità, antenne, sistemi di misura, sistemi di puntamento ed elevazione, e così via, costantemente attento alle ultime della tecnica per poter superare ogni giorno il livello già raggiunto. Oltre a questo, e non poteva essere diversamente visto che parliamo di una persona intelligente, Ennio. e modesto e sempre disponibile. Leggevo su Radio Rivista di due nostri amici radioamatori che a spasso per la Danimarca conoscono bene quel paese e anche molti radioamatori del posto avevano fatto visita a due OM dall'attività eccezionale e dalle caratteristiche peculiari. Penso che se i nostri due colleghi facessero una capatina ad Orvieto constaterebbero come abbiamo in casa tutto quello che c'e altrove. Torniamo al preamplificatore.La fig.1 rappresenta il circuito elettrico che è classico ma che di pregevole ha la disposizione fisica dei componenti che consentono di raggiungere valori di guadagno e cifra di rumore veramente eccellenti. Più di ogni spiegazione valgono le foto di fig.2 e fig.3. Come si vede il circuito è alloggiato entro un contenitore (autocostruito) meccanicamente stabile a forma di parallepipedo e dotato di un solo coperchio di accesso. I connettori sono inseriti in modo che la filatura e quasi inesistente e quindi si raggiunge il risultato che i componenti sono tra loro collegati direttamente sui reofori. Il GaAsFET impiegato e un MGF 1202. In fig. 4 vediamo l'andamento della curva di risposta del Pre presentataci dallo scalare Rohde & Schwarz SWP + ZAS. I due tratti verticali più marcati sono i marker che delimitano la banda radiantistica dei due metri; vale a dire: il primo è posto a 144 MHz mentre il secondo a 146 MHz come si può leggere in alto, a destra, sui grafico stesso. Va notato che la dinamica per divisione è di appena 0,2 dB e che quindi all'estremo piu alto in frequenza della banda, cioe a 146 MHz, abbiamo un decadimento del guadagno di appena 0,33 dB: 10 si vede sul grafico a sinistra. Possiamo concludere che la curva è praticamente piatta nell'intervallo di nostro interesse tanto più che il delta di 0,337 dB è relativo al punto di massimo della curva rispetto ai 146 MHz. Siccome il punto di massimo della curva non è in banda, abbiamo in sostanza che la differenza di guadagno tra 144 e 146 MHz è inferiore a 0,3 dB. Sempre esaminando il grafico nominato si noterà che il massimo guadagno e spostato rispetto alla frequenza delia banda due metri. Questo è voluto: e il risultato della taratura in funzione della migliore figura di rumore. E' possibile ottenere anche una risposta più piatta ma ciò non giova alla cifra di rumore che peggiorerebbe un poco. Abbiamo lavorato molto su questo punto, con prove e riprove, ed abbiamo trovato che il miglior risultato lo si ottiene con una taratura che da luogo alla curva sopra rappresentata. E' vero che le variazioni erano francamente modeste e al limite della ripetibilità della misura, ma quanto sopra rappresenta il migliore risultato. Se non guardassimo anche a questi microvalori che radioamatori saremmo? Tenuto conto che Radioamatore significa sperimentatore, naturalmente. Adesso vediamo la fig. 5 plotterata dall'analizzatore di reti H.P. 8753B che ci ripete l'andamento della curva vista in fig.4 ma con il marker a 144,300. Abbiamo in questa punta un guadagno pari a 24,04 dB. Per tutte le misure o calcoli in cui interverrà il guadagno considereremo quindi un valore pari a 24 dB. Abbiamo comunque anche ricavato una tabella con il Noise Gain Analyzer. La tabella e sotto riportata e l'andamento delle curve relative alla figura di rumore e al guadagno sono visibili nella foto di fig.6. I valori sono la media di tre letture consecutive. Cioè quella della cifra di rumore, è pari a 1.0 dB pertanto ogni quadretto vale 0.125 dB. La dinamica, invece, riferentesi al guadagno, che poi non è altro che un doppione della curva gia vista, è pari a 40 dB e quindi ogni quadretto vale 5 dB. Abbiamo poi controllato la compressione e la intercetta del terzo ordine. Per il primo valore abbiamo un decadimento di 1 dB con un segnale di -16 dBm, mentre la IP3 vale -7.95 dBm. La fig.7 ci fa vedere l'analisi con i due segnali distanti 20 kHz che è stata realizzata con l'analizzatore di spettro FSAC della Rohde & Schwarz. I prodotti di intermodulazione, come si vede, hanno, rispetto al livello di riferimento, un delta di 45.51 dB. Pertanto abbiamo: 45.51 Ip3 = -6.7 + 45.51/2 -24 = -7.945 dBm. Come si può notare, il punto di compressione e l'intermodulazione non sono eccellenti, ma dobbiamo anche tenere presente che si tratta di un preamplificatore ad alto guadagno che è stato realizzato esclusivamente o quasi per il traffico EME o, quanto meno, per DX da farsi certo non durante un contest. I valori pertanto sono buoni. A questo punto l'analisi può considerarsi terminata ma una cosa va aggiunta. Questo preamplificatore non è un prodotto eccezionale e unico, ma è ripetibile perchè ne sono stati fatti piu di uno e tutti hanno dato, entro ragionevoli limiti di tolleranza, gli stessi valori trovati nel primo costruito, che è appunto quello che abbiamo provato. Da ultimo vorrei dire che sarebbe bene che tutti coloro che sono capaci e che hanno realizzato qualche cosa di particolarmente valido, la presentassero all'analisi o quanto meno la descrivessero nei dettagli realizzativi in modo che tutti coloro che lo desiderano possano riprodurla. Dico questo anche perchè ricordo che in una manifestazione ad Orvieto, un OM aveva presentato un preamplificatore con soluzioni molto intelligenti per la disposizione meccanica, le quali consentivano di poter tarare il preamplificatore senza influenzare minimamente il circuito. Sono queste realizzazioni che interessano a noi radioamatori e, mi ripeto, invito tutti a presentarle perchè divengano patrimonio comune, patrimonio di cultura per la quale ci distinguiamo dai semplici appassionati della radio, amanti di lucine e di bottoni.