IW2CEC INTRODUZIONE ATV

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1 Chi ha letto il capitolo dedicato alle microonde si sarà reso conto che ho evidenziato i vantaggi delle alte frequenze vantaggi dovuti essenzialmente al ruolo che le antenne ricoprono in un sistema di comunicazione radio. Il potere delle antenne di concentrare il segnale in fasci ristretti si esprime come guadagno in db ed essendo l'antenna uno strumento reversibile (funziona allo stesso modo in Tx come in Rx) ci dà la possibilità di usufruire due volte del suo guadagno, appunto in Tx e in Rx. Queste interessanti considerazioni mi hanno portato ad operare fin dall'inizio della mia attività radioamatoriale in VHF ed UHF in seguito in SHF.Ma poichè su queste bande i collegamenti terrestri sono limitati in distanza rispetto alle HF,mi sono dedicato al collegamento via satellite(oscar-10 OSCAR-13).Con questi satelliti si collegava tutto il mondo e le distanze percorse superavano i Km.Un'altra caratteristica delle bande più alte è la LARGHEZZA di BANDA DISPONIBILE questa è indispensabile per operare in ATV e soprattutto per operare con sistemi in modulazione di frequenza che richiedono 28 MHz di banda,se poi vogliamo realizzare dei ponti radio impiegando più frequenze i MHz necessari sono parecchi. In Valtellina,data la geografia,sono indispensabili i ponti radio ed ho scelto di realizzarli utilizzando la stessa banda,ossia la banda X (10 GHz).Esistono varie tipologie di ponte ATV i più diffusi prevedono l'ingresso in 1240 MHz e l'uscita in MHz altri utilizzano i 2400 MHz oppure 5600 MHz.Uno dei più interessanti è situato nel Veneto sul monte Pizzoc (IR3UEA) copre tutte le bande sia in Rx che in Tx.Dotato di una matrice che tramite telecomando consente all'operatore di scegliere la banda d'ingresso e quella d'uscita del ponte permette di sperimentare in pratica tutte le bande ATV sia in trasmissione che in ricezione.le antenne con guadagno modesto (12dB) hanno un fascio ampio per coprire una vasta area e permettere a tanti radioamatori di operarlo. Alcune considerazioni teoriche sui ponti ATV in uso. Utilizzare bande diverse su ingresso e uscita del ponte porta il vantaggio di una facile separazione tra ingresso e uscita( non servono filtri per evitare il rientro della Tx sul ricevitore).il ponte dovrebbe operare con antenne omnidirezionali o comunque con ampi fasci mentre il radioamatore che vi accede con direttive alto guadagno puntate sul ponte questo perchè il ponte deve essere ricevuto da molte stazioni e in diversi luoghi mentre il singolo operatore ottiene il massimo rendimento mandando il proprio segnale solo dove serve,ossia sul ponte.questo si ottiene più facilmente se il ponte ATV riceve in 10 GHz e trasmette,per esempio,in 1240 MHz.Le frequenze basse sono più adatte per una trasmissione circolare di tipo omnidirezionale con anche una certa potenza RF da parte del ponte.al contrario il radioamatore che deve arrivare al ponte con fascio stretto e ben mirato (inutile mandare segnale dove non serve)ottiene questo più facilmente a 10 GHz con una piccola parabola e poca potenza R.F. invece è più diffuso,almeno in Italia,il ponte ATV che trasmette a 10 GHz e riceve a 1240 MHz perchè? Forse per ragioni storiche perchè è più facile per l'hobbista realizzare un Tx a 1200 MHz che a 10 GHz?In Valtellina valle stretta e lunga il problema dei ponti si pone in maniera diversa.le poche stazioni che si vogliono collegare tra loro si avvalgono del sistema PuntoPunto a formare tuttalpiù una breve catena composta da 4 o 5 punti ove i punti intermedi fanno da ripetitore solo i due estremi non hanno questa funzione. -1-

2 Per realizzare questi collegamenti punto-punto ho scelto di operare in 10 GHz perchè, con solo 10 mw di potenza RF ed antenne paraboliche primo fuoco da 40 cm max 80 cm,si ottengono ottimi risultati.vediamo come si è sviluppata la cosa nel corso dei molti anni passati a trafficare con sistemi radio in microonde.sono sempre stato interessato ai sistemi di trasmissione di immagini dalla SSTV (TV a scansione lenta) fino alla ATV a colori.a partire da Maggio 1979 (v. Nuova Elettronica N 66) ho realizzato RTX in 10GHz prima operanti in fonia e poi in TV. Un sistema molto usato in Italia all'epoca prevedeva l'uso di una cavità antifurto con oscillatore a diodo GUNN da 10 mw dentro la stessa un diodo SCHOTTKY svolgeva la funzione di MIXER per la ricezione miscelando la frequenza in arrivo dall'antenna con quella dell'oscillatore GUNN.In questo modo con un unico oscillatore da 10 mw si trasmetteva e si effettuava la conversione di ricezione,il corrispondente doveva operare in modo analogo trasmettendo su una frequenza superiore o inferiore della nostra di 30 MHz in quanto il valore di F.I. più usato era di 30 Mhz.La modulazione era effettuata sovrapponendo la FONIA alla tensione continua di alimentazione del diodo GUNN in questo modo si modulava in FM ma contemporaneamente anche in AM l'onda portante generata a 10 GHz sistema che comunque in FONIA permetteva di ottenere risultati accettabili. Il collegamento avveniva in DUPLEX dato che il sistema operava in contemporanea sia in trasmissione che in ricezione. La deviazione di frequenza data dalla modulazione era di +/- 1MHz in tal caso la banda occupata era di 2 MHz. Il difetto principale era la poca stabilità di frequenza dell'oscillatore GUNN inoltre la larghezza di banda non era sufficiente per trasmissioni video,questo sistema veniva usato solo per fonia. Per risolvere il problema della stabilità di frequenza si passò all'uso dei GUNNPLEXER cavità che contenevano tre diodi; un DIODO GUNN un DIODO SCHOTTKY e un DIODO VARICAP che aveva la funzione di sintonia elettronica infatti applicando ad esso una tensione continua compresa tra 1 e 20 Vcc si variava la capacità e di conseguenza la frequenza di risonanza della cavità a microonde,questo permetteva di variare la frequenza dell'oscillatore GUNN e quindi di spostare o correggere a piacere la frequenza trasmessa e ricevuta. Negli RTX per FONIA con AFC sul ricevitore,era possibile un controllo automatico della frequenza risolvendo il problema della stabilità.la modulazione era ottenuta applicando il segnale modulante sul VARICAP in tal modo si otteneva una vera modulazione di frequenza in quanto si andava a variare solo la frequenza della portante AF e non anche l'ampiezza come avveniva modulando sull'alimentazione del GUNN. -2-

3 Questa ottima FM era adatta anche per segnali più complessi di quelli AUDIO come appunto i segnali VIDEO inoltre la deviazione FM poteva essere maggiore si raggiungevano i +/- 13 MHz occupando 27 MHz.Questi valori erano gli stessi adottati dallo standart ATV-FM in 10 Ghz. Vediamo qualche schema a blocchi di questi interessanti RTX per fonia con GUNNPLEXER. -3-

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5 I 2 RTX in foto permettevano un collegamento duplex in FONIA oppure un collegamento SIMPLEX in ATV quello che lavorava con la frequenza più alta aveva l'invertitore VIDEO nel ricevitore dato che la conversione di ricezione invertiva la banda. L'inversione della banda ricevuta in FONIA FM non dà alcun problema ma nel caso di una trasmissione VIDEO il risultato è un'immagine negativa ossia con le parti bianche riprodotte nere e viceversa.per evitare questo,poichè uno dei due apparati doveva per forza di cose trasmettere su un frequenza inferiore rispetto all'altro,io per riconoscerli adottai il sistema dell'identificazione(a)e(b)inserendo solo dove necessario l'invertitore VIDEO.Tutti i miei apparati realizzati di seguito per questo motivo furono contrassegnati con una lettera (A) (B)(C)(D)(E)(F)(G)(H)(I)...questo si rilevò utile anche per distinguerli in caso di modifiche o personalizzazioni particolari sui singoli apparati. Con questi apparecchi era possibile fare collegamenti AUDIO IN DUPLEX fino a distanze di 30 Km le due antenne dovevano essere in vista ottica. Io prima facevo il rilievo con GPS delle coordinate dei punti da collegare poi calcolavo la distanza ed infine provavo il collegamento in pratica con i portatili,se le distanze erano di pochi Km era possibile inviare un VIDEO B/N.Quando si operava in VIDEO il collegamento era in SIMPLEX ma poiché chi trasmetteva un VIDEO lo rivedeva sul proprio apparato -5-

6 (funzione monitor utile per verificare l'inquadratura della telecamera)poteva vedere delle rigature sulle immagini quando il corrispondente metteva la nota B.F. per richiedere il cambio.lo scambio era agevole e non necessitava di alcun supporto AUDIO su altre bande.con la regolazione del livello di modulazione si adattava l'apparato all'impiego FONIA//VIDEO// richiesta cambio con nota B.F. CARATTERISTICHE TECNICHE TX= 10 mw ANTENNA TROMBA G= 20 db POTENZA IRRADIATA = 1 W ERP POLARIZZAZIONE=H MODULAZIONE FM REGOLABILE DA 0 A 1 MHz BANDA = 2 MHz (ADATTA FONIA DUPLEX OPPURE VIDEO B/N SIMPLEX) RX= N. F. 15 db -6-

7 Con ANTENNE da 20dB il fascio era di 15 non troppo stretto per consentire un orientamento manuale senza eccessive difficoltà ma abbastanza preciso e indicativo della direzione del segnale (informazione utile per il successivo montaggio delle parabole di un eventuale stazione fissa.)per verificare la visibilità ottica di un collegamento si può usare un semplice puntatore LASER(visibile a qualsiasi distanza anche di giorno) ma dato che il fascio RADIO è molto più ampio e in caso di ostacoli molto vicini viene interferito è buona norma verificare la fattibilità con una prova pratica. Questi portatili con antenna a tromba da 20dB generando un fascio di 15 sono adatti allo scopo.le parabole impiegate in seguito con fasci da 4 o 5 quindi molto più stretti non incontrano sicuramente difficotà dovute ad una non perfetta portata ottica (per la tranquillità del Signor Fresnel e nostra!) -7-

8 Dopo aver effettuato traffico in fonia con collegamenti DUPLEX fu possibile,con piccole modifiche,trasmettere anche dei VIDEO B/N in SIMPLEX ma data la piccola deviazione di frequenza (+/- 1 Mhz) e la banda limitata a 2 MHz la qualità risultava scadente e non era possibile una trasmissione VIDEO a COLORI. Ad una cosa mi abituai da subito e cioè alla comunicazione in DUPLEX e non ci rinunciai più.nei prossimi schemi a blocchi vediamo un confronto tra un sistema per sola FONIA con CAVITA' ANTIFURTO ed un sistema con CAVITA' GUNNPLEXER ed RX-SAT per trasmissioni ATV a colori.il sistema per ATV non prevede un'apparato portatile con piccole antenne a tromba ma bensì una stazione base con due antenne paraboliche. -8-

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12 Come si vede dal confronto le differenze RTX con cavità e RTX con GUNNPLEXER sono notevoli, solo la potenza RF è la stessa. Con antenne da 40 cm il guadagno è di 30dB quindi abbiamo una ERP in TX dieci volte superiore. La RX non è paragonabile oltre ai 10 db in più di guadagno d'antenna la cifra di rumore è dieci volte più piccola grazie all'uso di un LNB televisivo con oscillatore modificato. La modulazione FM è diecivolte più ampia così come la banda occupata,si passa da 2 MHz a 27 MHz. Questo ci permette una banda utile trasmessa di almeno 10 MHz. La nostra banda base contiene oltre ad un segnale video a colori anche una sottoportante audio a 6.5 MHz rimane spazio per unatrasmissione dati con velocità fino a 4 Mb/s tutto questo in FULL DUPLEX. La separazione Tx/Rx è ottenuta montando le due parabole con polarizzazioni opposte ossia una orizzontale l'altra verticale oppure una circolare destra l'altra circolare sinistra sullo stesso palo separate in altezza (basta un palo da 2 mt). Le antenne sono collegate alla base con tre cavi (2 RG58 per il TX) (1 cavo TV-SAT per Rx). Le portanti RF distano 100 MHz con polarizzazioni opposte la separazione Tx/Rx è sufficiente, non occorrono filtri. In questo modo possiamo spostare le frequenze a piacere con una separazione compresa tra MHz tutto il traffico tra stazioni o tramite ponte radio si svolge in 10 GHz. La poca stabilità di frequenza del G.P. Si compensa con un ottimo AFC nel ricevitore si può agire anche sul G.P. Variando la tensione continua (BIAS=4 Vcc) sul VARICAP con sistema manuale (SINTONIA FINE TX) o con riferimento a PLL quarzato. In questo caso si sfrutta il diodo SCHOTTKY di ricezione non usato, in riferimento al quarzo e con una tensione continua di errore si pilota il VARICAP. Il diodo di Rx (SCHOTTKY) non impiegato può essere utile per monitorare la potenza trasmessa Io ho optatato,vista l'alta affidabilità del G.P. Per la soluzione più semplice del Tx ossia quella che non prevede nessuna funzione di controllo o monitoraggio. Tutto è demandato al ricevitore ove un AFC ed un AGC permette di ricavare informazioni sulla frequenza e sulla intensità del segnale ricevuto. Ritengo più utile avere i valori sul segnale ricevuto per effettuare valutazioni sulle temperature, sul corretto puntamento delle antenne e sulla propagazione del segnale. -12-