Lezione 16 – Tasmissione Video
PREMESSA
SCHEMA ELETTRICO
SEZIONE ALIMENTAZIONE
SEZIONE VIDEO
SEZIONE SUONO
REALIZZAZIONE E TARATURA
CONCLUSIONE
CONSIDERAZIONI E REALIZZAZIONI DI IK0WPR
PREMESSA
Riporto integralmente le note dell’amico Giovanni Lento, IT9AQF, di Messina (Via Laudano n.16 c.a.p.98122) E-mail sglent@tin.it che non hanno bisogno di commento alcuno per questa splendida realizzazione tecnica:
La possibilità di poter comunicare via radio mentre si vede il proprio interlocutore ha esercitato su me, come su molti radioamatori, un’attrattiva ed un fascino particolari. E’ per questo che, diversi anni fa, ho condotto esperimenti con la TV a scansione veloce, ossia con frequenza di quadro e di riga uguali alla televisione circolare. Si è trattato della costruzione di un trasmettitore ATV sulla banda amatoriale dei 70 Cm., seguendo un progetto tratto dalla VHF Communications. Su questa banda, piuttosto ristretta, il trasmettitore assume una certa complessità. Infatti il segnale, prima di essere irradiato alla frequenza di lavoro, viene generato ad una frequenza più bassa, fatto passare attraverso un filtro vestigiale che ne restringe la larghezza di banda con la eliminazione di una buona porzione di banda laterale e successivamente convertito e amplificato. Inoltre la trasmissione è in AM e questo comporta una cura particolare nell’amplificazione del segnale, che, per essere perfettamente lineare, dovrà essere in classe A, pena la distorsione dell’immagine.
In questi ultimi tempi l’ATV si svolge per lo più sulla gamma dei 24 Cm. Ed in FM.
L’uso della FM consente un’amplificazione del segnale a RF in classe C con la eliminazione di tutte le difficoltà inerenti ad una amplificazione lineare e con il risultato di una televisione a colori di alta qualità.
La ricezione è facilitata dalla possibilità di usufruire di un economico ricevitore analogico satellitare (tipo per Astra), che copre la gamma amatoriale dei 24 Cm. E che, reso obsoleto in seguito all’avvento del digitale, e possibile acquistare ad un prezzo irrisorio.
Le difficoltà che si incontrano nella progettazione di un trasmettitore sui 24 Cm. possono scoraggiare. Esse sono connesse soprattutto con l’elevata frequenza di lavoro e la conseguente stabilità. Sono problemi questi che nel presente progetto mi sono studiato di superare nell’intento di rendere partecipi gli OM, che intendono sperimentare questo tipo di trasmissione, di una apparecchiatura semplice, efficiente e di facile messa a punto.
In questo progetto ciò che permette il superamento delle difficoltà inerenti alla realizzazione di un oscillatore a frequenza così elevata è l’uso del VCO dell’AVANTEK, siglato VTO-8090.
Piedinatura del VCO-VTO-8090(Da sotto),
Si tratta di un dispositivo a 4 pin: due dei quali ricevono l’alimentazione con il negativo connesso direttamente al case; un terzo riceve la modulazione video e la modulazione suono contemporaneamente alla tensione che determina il valore della frequenza; il quarto è il pin d’uscita, che secondo le indicazioni della Casa, fornisce un potenza di 20 mW.(Fig.n.1)
Per la stabilità della frequenza avevo previsto in un primo momento un circuito a PLL, ma in seguito a sperimentazione, l’ho ritenuto superfluo, avendo constatato che il VTO-8090 ha, in un certo qual modo, una sua stabilità intrinseca, che, unita alla larghezza di banda di 15 Mhz del ricevitore, consente una ricezione costante: una volta regolato il trimmer multigiri R11 su 1240 MHz, che è la frequenza di lavoro del trasmettitore, non c’è stato più bisogno di ritocchi. Si comprende quindi l’enorme semplificazione del progetto dovuta a quest’unico dispositivo. Esaminiamo in dettaglio.
SCHEMA ELETTRICO
Da uno sguardo anche superficiale allo schema emerge l’estrema semplicità del circuito, che, al primo colpo d’occhio, appare diviso in tre parti: la sezione alimentazione, la sezione video e la sezione suono.
SEZIONE ALIMENTAZIONE
L’alimentazione che si richiede deve essere rigorosamente stabilizzata, in quanto da essa viene prelevata, tramite il trimmer R11 ed il diodo D1, la tensione per il VARICAP interno al VTO-8090 che determina la frequenza di lavoro. Una tensione non stabilizzata provocherebbe inevitabilmente degli inaccettabili slittamenti di frequenza, con conseguente scomparsa dell’immagine dal video. Sono ricorso, per ciò, all’uso di uno dei più versatili stabilizzatori di tensione: il noto integrato LM317.
Il valore della tensione, scelto per l’alimentazione dell’apparato, è di 13 Volt, regolati a mezzo del trimmer R30. La scelta è determinata dal fatto che, per una frequenza di 1240 Mhz, il VTO-8090 richiede una tensione al Varicap che si aggira sui 12 Volt, come può constatarsi dalla curva relativa al tuning (Fig.n.2).
Pertanto la scelta di 13 Volt per l’alimentazione generale è facilmente comprensibile. Per ottenere tale tensione all’uscita, si richiede che all’ingresso sia applicata una tensione non inferiore a 16 Volt, pena la mancata stabilità. In particolare è da notare che il condensatore C35 evita la possibilità di autooscillazione, C37 elimina i residui di alternata e D2 protegge il circuito quando si toglie l’alimentazione, evitando che la tensione accumulata da C37 si scarichi in senso inverso all’interno dell’integrato.-
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SEZIONE VIDEO
La sezione Video presenta un circuito incentrato sul VCO dell’Avantek VTO-8090 di cui abbiamo già fatto cenno. Si tratta di un circuito integrato monolitico che è il cuore del trasmettitore ed è alla base della semplificazione dell’apparato. Infatti è sufficiente alimentarlo, perché alla sua uscita si abbia una tensione a RF di circa 20 mW ad una frequenza che può variare da 900 a 1600 Mhz a seconda della tensione applicata al suo ingresso. Nel nostro caso,trattandosi di lavorare su 1240 Mhz, la tensione da applicare al suo ingresso, tramite D1, è (secondo quanto da me sperimentato) di 11,75 Volt, da regolare, come già detto, a mezzo del trimmer R11.
Il circuito formato da C5 e C6, dall’impedenza J2 e da C8, C9, C10 isola la radiofrequenza dall’alimentazione. L’ingresso del VCO, oltre alla tensione per il Varicap, riceve la modulazione video da regolare per mezzo del trimmer R6 e la modulazione suono, attraverso il partitore costituito da R7, R8, e R9. L’ingresso del segnale video è seguito da un circuito pre-enfasi, costituito dalle resistenze da R1 a R5, dall’impedenza J1 e dalle capacità C1 e C2. Il motivo della pre-enfasi è dovuto al rumore FM che aumenta con l’aumentare della frequenza. Pertanto un miglior rapporto segnale-rumore si può ottenere esaltando il segnale video; sarà poi il ricevitore, munito di circuito di de-enfasi, a ristabilire la giusta risposta di frequenza. Al VCO segue un piccolo amplificatore che eleva il segnale a circa 200 mW. Può sembrare cosa da poco, ma su queste frequenze si possono effettuare solo collegamenti di portata ottica e con una buona antenna si va lontano.
L’amplificatore è realizzato su una piastrina a parte ed è formato da due stadi: il primo costruito su TR1, un BFR96TS, accordato sulla frequenza di lavoro tramite L1 e C13 e il secondo su TR”, un BFG135, accordato tramite L2. La bobina L1 è costituita da 3 spire da 0,5 avvolte in aria con un diametro interno di 3 mm. L2 è una strip-line in lamierino di ottone da 5 x 15 mm. L’uscita del segnale, tramite C16, è applicato direttamente al connettore di antenna. Il modulo è montato sull’apposito spazio previsto sulla scheda madre ed è schermato, rispetto a questa, tramite un lamierino di ottone che lo circonda da tre lati. L’alimentazione è fornita per mezzo di due condensatori passanti che attraversano lo schermo.
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SEZIONE SUONO
Come si può osservare, il circuito della sezione suono è semplificato al massimo, ma svolge egregiamente la sua funzione. Esso è costituito essenzialmente da un oscillatore che genera una sottoportante a 6,5 Mhz, modulato in frequenza mediante due Varicap (DV1 e DV2), che ricevono il segnale del suono, amplificato da IC1 e regolato da R23. L’oscillatore è un comunissimo Colpitts, costruito su FT1. La frequenza è determinata dal valore di L3 e C26. Per la realizzazione di L3 si avvolgono 38 spire da 0,22 su un supporto di 5 mm, munito di nucleo regolabile e di schermo. L’uscita del segnale a RF è prelevato sul cursore del trimmer R29, che regola il livello della sottoportante, ed iniettarlo all’ingresso del VCO tramite C30 e R7. E’ da notare che l’ingresso del segnale del suono è previsto per l’uso di un microfono elettrete. Se il suono viene prelevato da una telecamera o da un Video-registratore la resistenza R17 può essere tralasciata. Anche l’ingresso suono è munito di circuito pre-enfasi.
Scheda madre
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REALIZZAZIONE E TARATURA
Il piccolo apparato è costruito su due schede, una scheda madre, che contiene quasi tutto il trasmettitore ed una piccola scheda su cui è montato l’amplificatore a RF il quale è accolto dalla scheda madre nell’apposito spazio che gli è riservato. Il motivo per cui l’amplificatore è montato su una schedina a parte risiede sulla possibilità di poterlo sostituire con un amplificatore più potente, senza dover rifare tutto il trasmettitore. La realizzazione è facilitata dai due circuiti stampati, dal disegno della disposizione dei componenti e dalle fotografie.
Si inizia col montaggio della sezione alimentatore e si passa subito a regolarla sui 13 Volt. Si prosegue col montaggio della sezione suono e, servendosi di un frequenzimetro o di un ricevitore, si regola il nucleo della bobina L3 sino a portare l’oscillatore alla frequenza di 6,5 Mhz da leggere su R29. Si registra quindi il trimmer R23 a metà corsa ed il cursore del trimmer R29 ad un quarto di giro dalla massa. Terminata questa operazione si procede con il montaggio della sezione video, facendo attenzione all’orientamento del VTO8090. Ora si dovrà collegare con uno spezzone di filo rigido la sezione Video all’alimentazione, come visibile nel disegno della disposizione dei componenti e, data tensione, si dovrà regolare il trimmer multigiri R11 sino a leggere all’ingresso del VCO una tensione di 11,75 Volt. Il trimmer R6, che regola l’ingresso del video, viene registrato provvisoriamente per il massimo di segnale. Con questa operazione la taratura della scheda madre è terminata.
Il montaggio della schedina dell’amplificatore è del tipo tutto sopra. Il relativo disegno mostra come dovranno essere montati i componenti. Particolare attenzione dovrà essere posta al montaggio del BFG135. Innanzitutto dovrà essere incollato sulla massa della schedina, per una migliore dissipazione del calore. Quindi verranno saldati sulle rispettive piste: il piedino della base e i due piedini degli emettitori, mentre il piedino del collettore dovrà essere raddrizzato e sollevato da massa e su di esso saldata un’estremità di L2, che, come abbiamo detto, è costituita da una striscia di lamierino di ottone dalle dimensioni di 5 x 15 mm. L’estremità opposta di L2 dovrà essere piegata di 1 mm e saldata sull’apposita pista in modo che per tutta la lunghezza di L2 e la massa vi sia uno spazio di 1 mm. E’ da notare che il connettore di antenna tipo F, è saldato direttamente sulla schedina tramite un ponticello in lamiera di ottone e collocato in modo che il condensatore C16 abbia i reofori cortissimi. Il modulino è circondato dai tre lati da uno schermo di ottone alto 2 Cm.
Su di esso sono praticati due fori per i condensatori passanti e un foro a ponticello per il passaggio e la saldatura del condensatore C7, che trasferisce la RF dal VCO all’amplificatore. Lo schermo, che per chiarezza del disegno è rappresentato più largo dei lati del modulino, è in realtà delle stesse dimensioni ed è saldato all’interno direttamente sui tre lati della schedina. Una volta ultimato, il modulino troverà posto sull’apposito spazio della scheda madre, saldandolo, in diversi punti, a mezzo di spezzoni di filo rigido, alla massa sottostante.
Terminate tutte queste operazioni, non rimane che montare il tutto in un contenitore metallico, adoperando dei distanziatori metallici. Il connettore d’antenna, previo apposito foro, dovrà fuoriuscire dal retro del contenitore, dove verrà fissato con l’apposito dado.
Per la prova su banco e una fine messa a punto, ho costruito un dipolo aperto della lunghezza di 12 Cm (1/2 d’onda) e l’ho montato a 6 Cm di distanza (1/4 d’onda) da un riflettore metallico dalle dimensioni di 12 x 18 Cm, ricavato da un foglio di vetronite ramata. Ho collegato, quindi, questa piccola antenna al trasmettitore con uno spezzone di cavo coassiale da 75 ohm. A qualche metro di distanza ho posto il ricevitore satellitare (senza antenna, data la vicinanza) collegato al televisore e l’ho programmato per la frequenza video (1240 Mhz) e per la frequenza suono (6,5 Mhz).
Collegato il trasmettitore ad un video-registratore ho trasmesso un film. L’immagine è subito comparsa sul video e l’ulteriore messa a punto è consistita nel ritocco della deviazione video (R6) e della deviazione suono (R23), mentre il livello della sottoportante suono è rimasto nella posizione di pretaratura e non c’è stato alcun bisogno di ritoccare la frequenza della sottoportante.
Le prove all’aperto sono state effettuate in portatile coprendo distanze superiori a 10 Km. Come può osservarsi dalla foto ho montato sul contenitore, in corrispondenza del VCO, un piccolo ventilatore che mi consente di tenere acceso il trasmettitore per ore senza surriscaldarsi.
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CONCLUSIONE
Sono portato a pensare che questo mio piccolo trasmettitore ATV, per la sua semplicità ed efficienza, interesserà più di un radioamatore, il quale si chiederà dove poter acquistare il VCO dell’Avantek, difficilmente rinvenibile nei negozi di elettronica. Personalmente, in seguito a lunga ricerca, l’ho trovato presso la Ditta RF Elettronica – Via Dante 5, 20030 – SENAGO – (MI), presso cui mi sono fornito dei rimanenti semiconduttori. Chi volesse in seguito aumentare la potenza del trasmettitore, potrà usarlo come eccitatore di un amplificatore ibrido, facile da realizzare, perché necessiterebbe soltanto dell’alimentazione , di un adeguato dissipatore e di un collegamento all’antenna. Circuito stampato scheda madre.
Termino sapendo di essere stato prolisso, ma anche nella consapevolezza di essere stato in questo modo di aiuto ai meno esperti. Sono comunque a disposizione per qualsiasi chiarimento ed eventualmente anche per i circuiti stampati.-
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CONSIDERAZIONI E REALIZZAZIONI DI IK0WPR
Non ci sono considerazioni da fare su questa meravigliosa realizzazione dell’amico radioamatore Marco Lento (IT9AQF) ed anche di suo figlio Marco che con vero spirito radiantistico si sono sacrificati, magari anche economicamente, per portare alla luce e con umiltà questo perfetto progetto.
Nella lezione n.15 abbiamo trattato i Diodi Varicap. Bene, ora vi renderete conto del perché di questa lezione e della loro importanza nell’elettronica in generale.
Sia Ik0WPR (Sandro) e sia i componenti del www.cedicet.it hanno realizzato ben tre versioni di tale apparato realizzando collegamenti di ben 47 km circa con antenna parabolica. Ecco la versione fotografica di Sandro:
Fine. 9 Luglio 2006.