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Autocostruzione richieste di aiuto, scambio di esperienze e informazioni, progetti e tutto quanto riguarda questo aspetto fondamentale dell'essere radioamatori

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Old 07-05-19, 20:20   #1
IK7JWY
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Sampler resistivo autocostruito

[da un vecchio articolo a suo tempo da me pubblicato nel magazine , ora chiuso]

L'accessorio in esame, che potrei definire un signal sampler resistivo, serve a "spillare" un pò di radiofrequenza dal segnale oggetto di misura che, altrimenti, sarebbe troppo forte per il mixer di un analizzatore di spettro. Se, ad esempio, volessimo studiare la purezza spettrale di un transceiver a piena potenza (generalmente 100 W) , è evidente che non dovrebbe mai venirci in testa l'insana idea di collegare direttamente l'uscita dell'RTX all'ingresso dell'analizzatore di spettro, pena l'immediata distruzione dell'attenuatore di ingresso e del mixer dell'analizzatore. In questo caso ci torna utile, appunto, l'accessorio illustrato in questa pagina. Esso, in pratica, consiste in un partitore resistivo che, contemporaneamente, prelevi un minimo di segnale e faccia vedere all'analizzatore di spettro i canonici 50 Ohm. Poichè le misure di purezza spettrale si effettuano su carico fittizio, ho approfittato di questo fatto per inserire il partitore nello stesso contenitore di un carico fittizio a suo tempo autocostruito. Osservando così il resistore rappresentato dal carico fittizio immediatamente seguito dal partitore resistivo, si nota come l'insieme possa essere guardato come un attenuatore a PI-greco.



In realtà, carico fittizio e partitore resistivo hanno genesi e storia separate, ma in questo particolare caso, avendo utilizzato una resistenza intermedia di 10 kOhm, l'idea di trattare l'insieme come una cella di attenuazione a PI-greco non è peregrina, anzi ci consente, attraverso la teoria dei doppi bipoli attenuatori simmetrici, di determinare subito l'attenuazione complessiva vista dall'analizzatore di spettro, nonchè la potenza assorbita dai tre resistori in gioco.
In definitiva, lo schema circuitale risultante è il seguente:



Considerata la possibilità di simulare questo semplice circuito con il software MicroCAP, l'analisi fornisce il seguente risultato:



Nel grafico è riportata in blu la semionda (per semplicità) positiva del segnale a RF misurato nel nodo 1 (prima dell'attenuatore) e in rosso la semionda positiva del segnale a RF misurato nel nodo 2 (a valle dell'attenuatore), come se si facesse una misura con l'oscilloscopio. In particolare, si è amplificato il segnale nel nodo 2 di un fattore 100 per renderlo più evidente. Come si vede nel grafico, la tensione di picco nel nodo 1 è 451,91 mV, la tensione di picco nel nodo 2 è, depurandola del fattore 100) pari a 1,13 mV. Rapportando questi due valori si ottiene immediatamente il valore dell'attenuazione in dB:
A = 20 * log [V(2)/V(1)] = 52 dB
come, del resto, già si sapeva grazie alla teoria dei dobbi bipoli attenuatori applicata al caso specifico.
Vediamo ora più da vicino l'accessorio effettivamente autocostruito:





Il carico fittizio e il partitore sono stati sistemati entrambi in uno stesso contenitore in alluminio di forma parallelepipeda. Dal contenitore fuoriesce uno spezzone di cavetto RG174 alla cui estremità libera è innestato un connettore maschio BNC per il collegamento all'analizzatore di spettro. Questo realizzato è un prototipo, sicuramente da migliorare. In particolare andrebbe prestata maggiore cura alla separazione tra il partitore e il collegamento tra presa coassiale PL e carico fittizio, per evitare che la RF proveniente dal D.U.T., anzichè fluire verso il carico fittizio, salti pericolosamente verso il partitore. Ciò potrebbe accadere a causa delle inevitabili reattanze capacitive che potrebbero presentare a certe frequenze valori più bassi della resistenza intermedia del partitore, diventando, così, una scorciatoia per la RF.
Ho provato questo prototipo insieme ad un oscillatore per la banda degli 80 m (vedi articolo in questa stessa area speciale) del portale. Quello che segue è il set-up di prova:



Ho misurato all'analizzatore di spettro l'ampiezza del segnale RF emesso dall'oscillatore sia con interposto l'accessorio in esame sia connettendo direttamente l'oscillatore all'analizzatore di spettro, in questo caso senza alcun rischio, visto che l'uscita dell'oscillatore è di appena 5 dBm, contro i 30 dBm massimi tollerati dall'analizzatore di spettro.
Attraverso la comodissima funzione Marker Peak Search dell'A.S. è stato agevole leggere l'ampiezza del segnale nelle due situazioni:



Con l'accessorio interposto: -46,7 dBm



Collegando direttamente l'oscillatore all'A.S.: 5,2 dBm
L'attenuazione complessiva del signal sampler autocostruito, quindi, si ricava subito sommando il valore assoluto delle due precedenti lettura:
A = 46,7 dBm + 5,2 dBm = 51,9 dB
praticamente coincidente con il valore teorico atteso.
In merito alle potenze assorbite dai tre resistori in gioco, nell'ipotesi di una potenza disponibile Pd pari a 100W, questi sono i valori risultanti dalla teoria (per i simboli fare riferimento allo schema circuitale sopra riportato):
P1 = 99,499 W
P2 = 0,5 W
P3 = 0,001 W = 1mW
[un grazie a i3hev per le discussioni via e-mail e a quanti vorranno scrivermi per ulteriori delucidazioni, consigli etc]
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73 de IK7JWY Art : "You don't need FT8 /FT4 to hear me in HF, I'm not a pulsar."
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Last edited by IK7JWY; 07-05-19 at 20:24.
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Old 07-05-19, 21:32   #2
I0XJ
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Re: Sampler resistivo autocostruito

TNX per le info. La misura con l'analizzatore a 3,78 MHz conferma il valore teorico.

Presumibilmente a quelle frequenze non occorre la compensazione capacitiva del partitore, come si fa ad es. negli oscilloscopi ed in alcuni wattmetri terminali.
Non so se hai qualche misura alle frequenze più alte.

73 John i0XJ
I0XJ non  è collegato   Reply With Quote
Old 08-05-19, 16:04   #3
IK7JWY
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Re: Sampler resistivo autocostruito

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Originally Posted by I0XJ View Post
Non so se hai qualche misura alle frequenze più alte.
Purtroppo no. Non ho mai avuto un generatore di segnali, che copra almeno le HF
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Old 09-05-19, 10:02   #4
I0XJ
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Re: Sampler resistivo autocostruito

Comunque, prendendo in considerazione il sampler da 40 dB costruito da W7ZOI per il suo power meter , la compensazione (nel suo caso fatta con una capacità costituita da un tratto di conduttore affiancato ai resistori del partitore) nel campo delle HF potrebbe non essere rilevante.

La traduzione in italiano dell'articolo di W7ZOI si può trovare a questo link:
http://www.fabinet.it/rs-1-2002-pc.pdf

73 John i0XJ
I0XJ non  è collegato   Reply With Quote
Old 09-05-19, 16:08   #5
I0GOD
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Posts: 463
Re: Sampler resistivo autocostruito

Sul ben noto carico fittizio "Cantenna" ho inserito un piccolo compensatore ceramico 5/25 pF per avere la risposta piatta in frequenza da 2 a 30 MHz. Il partitore in quel caso è 100K su 1 K con resistenze AB che sono antinduttive. La resistenza da 100K presenta un piccolo valore di capacità che non posso misurare perchè mi ci vorrebbe un ponte di precisione, ma che si può annullare con una piccola capacità posta in parallelo alla resistenza da 1 K da dove si preleva il segnale per il diodo rivelatore. Il metodo è largamente usato sugli oscilloscopi Tektronix nella parte degli attenuatori di scala.
73 Godifredo
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