Italian Amateur Radio Station IZ8JFD
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1 AT 654

SWL I4-2979/BO

Emma, antenna attiva MW

EMMA, ANTENNA ATTIVA MW

INTRODUZIONE

Emma è una antenna attiva per la ricezione delle Onde Medie, il cui schema elettrico è il risultato di una combinazione tra gli schemi elettrici di 3 progetti pubblicati su Nuova Elettronica. Cioè, il kit LX.1076/A, il kit LX.1030 ed il kit LX.1031. Il primo è uno dei moduli di cui si compone il kit LX.1076, una antenna attiva per la ricezione da 1,7 a 30 MHz (le frequenze HF). Il secondo è una antenna attiva per ricezione delle Onde Lunghe. Il terzo è l’alimentatore per quest’ultima. Emma può essere utilizzata all’esterno, mediante l’apposita bulloneria per il fissaggio a palo, o all’interno. E, come tutte le antenne che utilizzano un circuito risonante in cui è presente la classica bacchetta rettilinea di ferrite, mostra una spiccata direttività, che consente di discriminare i segnali che si desidera ricevere, semplicemente, cambiando l’orientamento di detto circuito.

SCHEMA ELETTRICO

Schema elettrico dello stadio di sintonia e dello stadio preamplificatore RF
Schema elettrico dello stadio di sintonia e dello stadio preamplificatore RF
Il circuito di Emma è composto da tre stadi: lo stadio di sintonia, lo stadio preamplificatore RF, e lo stadio di alimentazione. Il primo, lo stadio risonante, è costituito da un circuito LC parallelo, nel quale L è rappresentata da un induttore avvolto su una bacchetta rettilinea di ferrite lunga 20 cm ed avente diametro pari ad 1 cm (della quale, purtroppo, non conosco il tipo di mescola). L’induttore è dato da 55 spire di monofilo di rame smaltato, avvolte senza spaziature e localizzate al centro della bacchetta, con presa centrale collegata a massa (e corrispondente alla 28esima spira). C, invece, è costituito da 2 diodi varicap BB112, in serie tra loro e collegati a catodo comune. La tensione di polarizzazione applicata a ciascun diodo ha una escursione che va da 0 a 12 Vdc: questo consente, ad ogni BB112, una corrispondente escursione che copre tutti i valori di capacità che il diodo è in grado di assumere. Ciò, in aggiunta al valore fisso di L, permette ad Emma una copertura, in sintonia, di tutte le frequenze, in Onde Medie, destinate al broadcast in modulazione d’ampiezza (da 500 a 1700 kHz, circa). Poichè L rappresenta una sorgente di segnale RF bilanciata, essa è stata collegata ad un amplificatore differenziale realizzato con due JFETs tipo J310: una coppia di condensatori ceramici, ciascuno posto tra una estremità di L ed il gate di uno dei transistors presenti nel differenziale, preleva le due semionde del segnale RF (prodotto dalla risonanza dello stadio di sintonia) e le porta all'ingresso del suddetto amplificatore, dalla cui uscita il segnale prosegue (ora, sbilanciato) verso lo stadio preamplificatore. L'utilizzo di tale amplificatore differenziale consente un accoppiamento ottimale tra lo stadio di sintonia (sorgente bilanciata) e lo stadio preamplificatore (carico sbilanciato): agendo come una sorta di balun "attivo", il differenziale aggiunge una quota di guadagno all'intero circuito di Emma e permette uno sfruttamento del segnale RF in arrivo dallo stadio di sintonia migliore di come sarebbe se questo fosse collegato direttamente allo stadio preamplificatore. Qui sono presenti un mosfet BF966 ed un fet J310: il primo, configurato a source comune, effettua l’amplificazione del segnale RF; il secondo, configurato a drain comune, viene impiegato come buffer d’uscita e come adattatore d’impedenza, per consentire un adeguato adattamento tra l’uscita dello stadio preamplificatore di Emma ed il cavo coassiale che collega il suo contenitore stagno (all’interno del quale sono ospitati i primi due stadi dell’antenna) con l’alimentatiore della stessa. Il terzo ed ultimo stadio, quello di alimentazione, ruota intorno ad un integrato LM317 sul cui pin d’uscita è presente una tensione elettrica compresa tra 12 e 15 Vdc, impostabile mediante un  potenziometro posto sul pannello frontale dell’alimentatore. Questa è la tensione elettrica di alimentazione del preamplificatore di Emma, che giunge ad esso lungo il suddetto cavo coassiale. Alimentarlo a 12 o a 15 Vdc non comporta sostanziali differenze nel funzionamento del preamplificatore stesso, ma serve a polarizzare lo stadio di sintonia dell’antenna. Infatti, un transistor PNP BC328, assieme ad altri componenti (tra i quali, un diodo zener), riesce a ricavare, dai 3 Vdc di escursione nell’alimentazione elettrica del preamplificatore, una tensione elettrica variabile e compresa tra 0 e 12 Vdc, che viene applicata ai diodi varicap del primo stadio di Emma per sintonizzare l’antenna sulla frequenza desiderata.

REALIZZAZIONE

Foto 01
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Foto 01 - Il circuito, la bacchetta di ferrite e il contenitore plastico di Emma.
I componenti dei primi due stadi di Emma (sintonia e preamplificazione RF) sono stati montati e saldati sul circuito stampato del kit LX.1076/A. Ad esso è collegata una piccola basetta (ricavata da una basetta più grande, di tipo millefori) sulla quale si trovano i componenti che che trasformano la variazione nella tensione elettrica di alimentazione dello stadio preamplificatore nella tensione elettrica (parimenti, variabile) applicata ai diodi varicap dello stadio di sintonia.
Foto 02
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Foto 02 - La parte in "eccesso" di ferrite e la relativa copertura.
La bacchetta in ferrite e i due suddetti circuiti stampati sono ospitati all’interno di una scatola per impianti elettrici (in plastica, stagna) Gewiss GW 44 003. Due dei 4 lati di questa contengono, ciascuno, 2 fori attraverso i quali è possibile accedere all’interno della scatola: ad uno di tali 2 fori (lungo lo stesso fianco) è stato applicato un raccordo tubo-scatola utile per la connessione meccanica (probabilmente, stagna) a tubi in plastica (le “canaline” impiegate per la posa dei cablaggi negli impianti elettrici) aventi diametro pari a 16 mm.
Foto 03
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Foto 03 - Primo piano dell'avvolgimento sulla bacchetta di ferrite.
Lungo il lato della scatola opposto a quello già considerato, nel foro corrispondente al foro al quale è stato applicato il primo raccordo tubo-scatola, si fissa un secondo raccordo (dello stesso tipo). Una volta avvolto l’induttore sulla bacchetta in ferrite, questa viene inserita all’interno di uno dei due raccordi tubo-scatola in modo che, attraversando l’interno della scatola, la bacchetta entri nel secondo raccordo.
Foto 04
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Foto 04 - Il connettore BNC d'uscita dello stadio preamplificatore RF.
L’inserimento ha termine quando l’induttore si trova (più o meno) esattamente al centro della scatola. A questo punto, è possibile saldare i terminali dell’avvolgimento sul circuito stampato del preamplificatore. Gli estremi della bacchetta che fuoriescono dai raccordi possono essere coperti e protetti fissando, a ciascun raccordo, un manicotto in plastica rigida per canaline aventi diametro pari a 16 mm.
Foto 05
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Foto 05 - La bulloneria per il fissaggio a palo.
Il lato “scoperto” di ogni manicotto, a sua volta, può essre protetto con qualunque tipo di chiusura che risulti sufficientemente aderente al corpo del manicotto medesimo da poter essere considerata stagna (nel mio caso, ho utilizzato due tappi in gomma del tipo usato per coprire i piedi delle sedie – ciascun tappo ha diametro pari a 18 mm). Il connettore d’uscita del preamplificatore può essere un SO239 o una femmina BNC (entrambi, per fissaggio a pannello mediante dado):
Foto 06
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Foto 06 - Lo stadio di alimentazione.
esso va applicato ad un rettangolo di alluminio (preferibilmente) il quale, all’interno della scatola, va fissato (con alcune striscie di nastro biadesivo, o altri tipo di collante) ad una delle due pareti al centro di ciascuna delle quali è presente un singolo foro, così che, attraverso esso, il connettore possa sporgere verso l’esterno. Il collegamento tra il connettore ed il preamplificatore può essere realizzato con qualche centimetro di cavo coassiale RG174.
Foto 07
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Foto 07 - Il trasformatore ed il circuito dello stadio di alimentazione.
Sfruttando i due punti, presenti all’interno della scatola, per l’applicazione a muro della stessa, è possibile fissare Emma a palo utilizzando la bulloneria impiegata in molti tipi di antenne TV per tale scopo (cioè, un morsetto tenuto in sede con due bulloni tra i quali esiste un interasse pari a 5 cm). Per la realizzazione del terzo stadio, l’alimentatore di Emma, valgono le indicazioni presenti nel numero di Nuova Elettronica (rivista 146/147, numero doppio) all’interno del quale è stato pubblicato il relativo progetto.

FUNZIONAMENTO

Emma è sempre stata utilizzata all’interno della stazione (cioè, non è mai stata fissata a palo per funzionare all’esterno, nonostante ciò sia possibile). Da questo punto di vista, per avere un’idea del suo comportamento, basta prendere in considerazione l’emissione di RAI Radio1, che trasmette da Catania (a 1062 kHz, modulazione AM) e che io ricevo con rapporto RS pari a 59+40 (ed, non di rado, oltre). Al termine delle trasmissioni da Catania (in corrispondenza della mezzanotte), ho difficoltà ad ascoltare la programmazione notturna della RAI (il “Notturno Italiano”) irradiata dalle stazioni di Milano (900 kHz), Roma (1107 kHz) e Napoli Marcianise (654 kHz): continuo a ricevere il segnale di RAI Radio1 (anche se non so, di preciso, da dove provenga), ma esso deve combattere con i segnali di altre emittenti, sulla stessa frequenza, e con il rumore di fondo. Per quanto riguarda l’ascolto DX, le prime (e, al momento, uniche) esperienze di ricezione di questo tipo sono state dedicate alla ricerca delle emittenti che, fino agli anni ’90, trasmettevano in Onde Medie con programmi in Italiano (e che, poi, con l’avvento del terzo millennio, si sono spostate in Onde Corte, senza più trasmettere nella nostra lingua): ciò ha permesso di constatare l’ottimo rendimento di Emma nel ricevere emittenti internazionali, con un rapporto RS medio non inferiore a 59 per i segnali provenienti dall’Europa e dal Bacino del Mediterraneo (ovviamente, la ricezione a lunga distanza avrebbe un netto miglioramento qualora l’antenna fosse installata all’esterno).