In questo articolo desideriamo descrivere le nozioni principali, e le fasi di lavorazione necessarie, per modificare un LNB televisivo a PLL in banda X (per le frequenze dei 10/11 GHz).
La necessità di modificare un LNB nasce per ottimizzare ulteriormente questo genere di oggetti che ci tornano molto utili durante le sperimentazioni, ma talvolta necessitano di alcune operazioni di modifica hardware.
AVVERTENZE
La modifica illustrata in questo articolo si basa sulle nostre sperimentazioni e su un modello LNB prodotto dalla ditta Fracarro.
Le operazioni di modifica da effettuare restano di vostra responsabilità! Effettuate i passaggi descritti in questa guida con cura, prestando attenzione a non danneggiare il delicatissimo circuito che caratterizza questi prodotti, tramite la possibile elettricità statica oppure in caso di modifiche hardware errate.
INTRODUZIONE
Molto spesso, per condurre sperimentazione sulle microonde, ci troviamo a dover ricevere segnali a 10 GHz come nel caso del satellite Es’hail 2 – QO-100.
Utilizzare un LNB televisivo a PLL fa proprio al caso nostro (soprattutto per iniziare), ma se collegato senza alcuna modifica ad un ricevitore, tenderà a ricevere i segnali con un notevole sbandamento denominato “DRIFT”.
Come potete vedere nell’immagine seguente, condivisa nel forum di AMSAT da Flo Heipl – DB8TF, il segnale tende a sbandare.
LA PROBLEMATICA DEL DRIFT
La causa di questi sbandamenti (parecchio larghi di banda), deriva dalla frequenza dell’oscillatore locale interno al LNB, che per raggiungere la IF di conversione (sulla quale riceviamo il satellite), va a moltiplicare i 25 MHz del quarzo interno esistente (già instabili e molto sensibili alle variazioni).
Un’instabilità iniziale del segnale generato dal quarzo, in fase di moltiplicazione di frequenza, dà luogo a questi notevoli sbandamenti sulla IF che riceviamo, provocando delle problematiche nel decodificare e demodulare i segnali, specialmente sintonizzandosi in Narrow Band.
SITUAZIONE INTERNA AL CIRCUITO DEL LNB |
L’LNB monta originariamente un quarzo interno tagliato per la frequenza di 25 MHz. Lo scopo del quarzo è quello di fornire quella frequenza ad un circuito moltiplicatore interno (che moltiplica i 25 MHz originari per 390, ottenendo la frequenza per l’oscillatore locale interno). La nota problematica del quarzo nasce qualora vi siano variazioni termiche oppure altri fenomeni che vanno a rendere instabile il segnale che risulta essere molto sensibile, soprattutto quando l’LNB sta sintonizzando piccoli segnali stretti di banda. La variazione di 1 o 2 Hz moltiplicata per il valore di 390 (il famoso fattore che serve a ottenere la frequenza dell’oscillatore locale) fa si che si crei una deriva molto ampia del segnale sulla frequenza intermedia “IF” del LNB. Questa problematica, che parte dalla frequenza dell’oscillatore locale, va quindi a creare problemi nel circuito di conversione che produce la frequenza in uscita. |
Da questo problema, nasce l’esigenza di ricorrere a un GPSDO necessario per eliminare il problema in partenza, “iniettando” al posto del quarzo interno, un segnale stabilissimo alla stessa frequenza di 25 MHz necessaria a sincronizzare l’oscillatore del LNB anche con segnali piccoli.
IL METODO RISOLUTIVO
Per risolvere questa problematica, occorrerà effettuare una modifica circuitale predisponendo un circuito che serva a inserire il segnale stabile all’interno del circuito LNB; operando in questo modo si andrà a risolvere per sempre lo sbandamento dei segnali. Verrà utilizzata per lo scopo la seconda porta dell’LNB, che dispone di un connettore di tipologia F, per permettere l’inserimento del segnale.
NOTA BENE: Tale modifica è stata già effettuata da noi (e in precedenza con successo da moltissimi altri radioamatori), tutti utilizzatori dello stesso tipo di LNB e del satellite QO-100.
I risultati ottenuti sono stati molto positivi!
Per la modifica dell’LNB occorrerà aggiungere un piccolo circuito, composto da un resistore e da un condensatore.
Nel corso di questo articolo vi spiegheremo come procedere per effettuare tutte le modifiche.
ATTREZZATURE NECESSARIE
Per effettuare le lavorazioni sono necessari alcuni strumenti e degli utensili, che ci serviranno ad effettuare nella maniera migliore possibile tutte le operazioni.
Per questa modifica occorreranno:
– Cacciaviti per microelettronica;
– Plettri per l’apertura delle scocche ed un taglierino;
– Stazione saldante (meglio se con stilo e getto ad aria calda, per componenti SMD);
– Dello stagno di buona qualità (o pasta saldante), per saldature elettroniche;
– Delle pinzette di precisione;
– Cavetto di rame finissimo per piste elettroniche;
– Forbici ed altri utensili utili per il fai-da-te.
COMPONENTI NECESSARI
Per realizzare la modifica, occorreranno veramente pochi componenti (vi consigliamo di utilizzare della componentistica SMD):
– LNB Televisivo di nuova generazione per banda X (frequenza 10 GHz), con PLL integrato;
– Condensatore SMD – Capacità 1pF;
– Resistore SMD – Resistenza 100Ω;
– Modulo GPSDO o un generatore di segnale davvero molto stabile (nel nostro caso abbiamo utilizzato un GPSDO, che sarà oggetto nel seguito di questo articolo).
SCHEMA DEL CIRCUITO
Per far funzionare correttamente il circuito, portando all’interno del LNB un segnale privo di disturbi e di componenti elettriche indesiderate, occorre adottare il seguente schema (testato da parecchi radioamatori); sarà necessario collegare tra loro i componenti elencati con la modalità visibile nella seguente immagine.
Nel nostro caso, utilizzando la componentistica SMD con i valori descritti, abbiamo ottenuto un risultato eccellente.
OPERAZIONI DI MODIFICA
Per effettuare la modifica del LNB potrete procedere seguendo questi passaggi. Cercate di essere ordinati, andando a organizzare le componenti smontate, scaricando l’elettricità statica e operando con pazienza! Le operazioni di modifica sono le seguenti, che abbiamo suddiviso in varie fasi:
1. Smontaggio della scocca del LNB
Procedete all’apertura del primo guscio del LNB, svitando le viti di fissaggio, oppure aprendo le plastiche protettive e lo schermo metallico che protegge il circuito.
2. Visione ed analisi del circuito
Una volta aperte le plastiche e lo schermo metallico, andate ad analizzare il circuito localizzando il quarzo saldato nella scheda;
3. Dissaldatura del quarzo SMD
Tramite una stazione dissaldante andate a rimuovere il quarzo SMD esistente, scaldando le sue piazzole (aiutatevi pure con una treccia dissaldante o con un aspira stagno, stando attenti a non lesionare nessuna pista del circuito per sovra temperatura o strappo delle piazzole).
NOTA BENE: Mentre utilizzate la stazione saldante effettuate delle pause durante l’operazione di dissaldatura, evitando di creare danni da surriscaldamento sui componenti! Nel caso di utilizzo della stazione ad aria calda, consigliamo di porre del nastro termico attorno ai componenti SMD circostanti.
5. Creazione del circuito di ingresso per il segnale
Aiutandovi seguendo lo schema fornito nell’immagine precedente, dotatevi di pinzette e di una buona lente di ingrandimento. Non sottovalutate la posizione del LNB sul banco da lavoro (vi consigliamo di fissare il corpo dell’LNB delicatamente in una morsa o in un supporto per circuiti).
Procedete con i passaggi successivi:
5a) Preparate il circuito disponendo un polo del resistore SMD saldato a GND (potete saldare direttamente il resistore oppure collegarlo a GND tramite una pista di prolungamento);
5b) Saldate il condensatore SMD al restante polo libero del resistore SMD appena fissato;
5c) Collegate con una pista in rame aggiuntiva il circuito appena saldato al connettore F secondario del LNB; Saldate quindi la pista al polo caldo del connettore F;
5d) Collegate l’estremità libera del condensatore SMD alla piazzola in uscita del quarzo rimosso, utilizzando la piazzola di uscita esistente diretta verso il chip del LNB.
Le sperimentazioni sull’LNB a PLL sono state condotte assieme a Sandro IW3REM. L’LNB modificato nelle foto superiori, è il risultato di una sperimentazione collettiva.
Se avrete seguito tutte le indicazioni fornite, trovato un buon compromesso con la temperatura del saldatore ed effettuato dei collegamenti solidi senza effettuare saldature fredde, dovreste aver ottenuto un risultato simile a quello riportato nelle immagini precedenti.
NOTA BENE: I circuiti degli LNB sono simili tra loro, ma talvolta possono variare, ed il collocamento dei componenti potrebbe risultare differente. Analizzate attentamente la posizione della piazzola in uscita del quarzo e le aree sulle quali effettuare l’intervento.
COLLEGAMENTO AL GPSDO
Una volta effettuata la modifica del circuito interno del LNB, aver rimontato con attenzione il suo guscio protettivo ed ottenuto un LNB modificato, sarà il momento di effettuare il collegamento al GPSDO per verificare la funzionalità delle modifiche apportate.
Per il collegamento al GPSDO seguite i successivi passaggi:
1. Procuratevi uno spezzone di cavo coassiale 75Ω di tipologia TV SAT;
2. Collegate la porta modificata dell’LNB all’uscita “OUT” del GPSDO, per mezzo di un cavo con connettore F (lato LNB) e connettore SMA-M (anche tramite un adattatore – lato GPSDO);
3. Collegate all’entrata “GPS-IN” del GPSDO l’antenna patch per gli 1.5 GHz (fornita in dotazione), che dovrà essere rivolta verso il cielo e posizionata in un punto privo di ostacoli;
4. Fornite tramite un alimentatore 5V DC USB la tensione al GPSDO, collegandovi alla porta “I/O USB” del dispositivo;
5. Collocate i dispositivi vicino alla parabola, ed effettuate un buon cablaggio, fissando il modulo all’interno di un contenitore stagno per esterni;
6. Aggiungete un ulteriore protezione plastica (es. un contenitore trasparente) all’antenna patch, per evitare che grandine o intemperie ne danneggino il suo guscio.
CONFIGURARE IL GPSDO
Per inserire all’interno del LNB la frequenza corretta tramite il dispositivo GPSDO, dovrete programmare il modulo realizzato da Leo Bodnar, tramite l’apposito software che dialoga via USB; sarà necessario impostare il GPSDO in maniera molto precisa, ma intuitiva. Per il settaggio del GPSDO vi consigliamo di consultare le informazioni del software, cliccando questo link.
Effettuando una corretta configurazione a 25 MHz, otterrete sicuramente degli ottimi risultati eliminando tutti i “drift” indesiderati! Assicuratevi che la modifica funzioni, effettuando una ricezione di qualche segnale tramite un ricevitore (meglio se SDR), verificando la corretta ricezione e l’assenza di sbandamenti.
CONCLUSIONI
Ci auguriamo che questo articolo via possa essere stato d’aiuto per la comprensione teorica e la costruzione pratica dei circuiti. Vi consigliamo di provare l’utilizzo dell’LNB sulla frequenza radioamatoriale dei 10 GHz, utilizzando una buona parabola per ascoltare qualche segnale satellitare e non solo…
Per qualsiasi curiosità o quesito da sottoporci, potrete utilizzare l’apposita sezione “commenti” presente al termine di questo articolo. Vi salutiamo e vi auguriamo delle buone sperimentazioni!
Un saluto dal Team di IV3 RadioLab.
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