Un Lineare UHF con Arduino

Il Modulo P.A. da 120W 70cm

L'ispirazione per confrontarsi con l'autocostruzione e la sperimentazione elettronica è tra le cose più preziose che dovrebbero rimanere dalla partecipazione ad una fiera o mercatino dell'elettronica.
A maggior ragione tale ispirazione deve uscire spontanea girando per il Mercatino di Marzaglia, che è tra le poche iniziative che possono davvero rappresentare lo spirito del Radioamatore, come avviene negli "hamfest" americani.
La maggiore intensità con cui, finalmente, porto avanti alcune attività Radio ha quindi contribuito a far nascere il progetto per un nuovo traguardo. Si tratta di realizzare un amplificatore lineare da 100W in 70cm gestito da Arduino, di cui il modulo P.A. qui di lato, surplus di una stazione radio cellulare, sarà il cuore.

L'idea di un lineare per i 70 cm. mi era venuta qualche mese fa, come naturale conseguenza delle partecipazioni ai trofei ARI in UHF.
In realtà l'idea di utilizzare un lineare non mi aveva convinto del tutto, anche a causa dei consigli del guru dell'autocostruzione Giovanni I0XJ, espressi quando io ho sottoposto l'idea sulla mailing list di UrbeMicrowave Team.
L'incremento di potenza da 45 a 100W è di soli 3 dB con notevole aggravio del fabbisogno energetico, soprattutto in considerazione del setup in postazione mobile senza alimentazione di rete. Se l'obiettivo è quello di una maggiore potenza irradiata, l'accoppiamento di più antenne è sempre la soluzione privilegiata.
Nonostante il consiglio negativo, però, l'occorrenza del Mercatino di Marzaglia l'11 maggio mi ha comunque spinto a guardare se ci fossero state soluzioni di amplificatore lineare a basso costo. D'altronde, la disponibilità di un lineare non esclude la possibilità di accoppiare più antenne, come passo successivo, e di combinare gli effetti.

A Marzaglia, come ormai avviene negli ultimi anni, ho incontrato due colleghi di Roma, Roberto IZ0CKM e Claudio IW0REF, che partecipano assiduamente al mercatino con il loro banco di materiale dedicato alle bande superiori, dai 144 in su.
E proprio Roberto mi ha proposto il modulo che ha dato inizio a tutto il progetto.

Il modulo P.A. dopo una bella pulizia dell'involucro metallico

Questo modulo era la sezione P.A. di una stazione GSM, previsto per il funzionamento continuo in classe C (cioè in FM).
Funzionamento continuo significa una intensità di utilizzo di un ordine di grandezza superiore a quello di un contest in SSB. Per cui si tratta sicuramente di un modulo robustissimo. Esternamente si presentava piuttosto male in arnese, ma aprendo il coperchio superiore si può vedere che la circuiteria interna è in ottimo stato e i transistor (BLU60) sembrano ancora poco stressati.

I due transistor finali BLU60

Il modulo originario comprendeva anche uno primo stadio amplificatore che permetteva di pilotare i finali anche con qualche decimo di Watt. Tale modulo era stato rimosso, in modo da poter pilotare il finale con potenze tipiche degli apparati amatoriali, da 1 a 20 Watt.
Roberto mi ha spiegato che era stato modificato seguendo le indicazioni di un articolo apparso su RadioKit nel 1999 che parlava proprio di quel modulo.
Questo rivela la sua età, ma considerando che Roberto in questi 13 anni lo ha usato solo occasionalmente, che la costruzione è di qualità elevata e che si tratta di un lineare a stato solido, posso dire che è un modulo che girerà ancora per molto tempo.
La modifica consiste nel polarizzare i BLU60 in modo da farli funzionare in classe A, mediante l'aggiunta di un transistor che fornisce la corrente di base ai due finali.

L'idea di aggiungere un modulo di controllo a microcontrollore è nata dal constatare che il modulo P.A. fornisce sei linee analogiche di misura che riportano il livello di potenza in ingresso, quello in uscita e, interessantissimo, anche la potenza riflessa dall'uscita. In questo modo è possibile calcolare il R.O.S istantaneo.
Altre due linee riportano il livello di tensione sul collettore dei due finali, per controllarne il bilanciamento di polarizzazione.
Roberto aveva aggiunto un connettore DSUB e un commutatore che selezionava la linea e la inviava ad un microamperometro.
A quel punto mi è venuta l'idea di sostituire alla rete di controllo analogica un circuito basato su microcontrollore.
Data la mia grande simpatia verso lo spirito che anima il progetto Arduino, ho deciso di usare Arduino UNO come modulo controllore.
In questo modo potrò sperimentare sia la revisione di un modulo di potenza in UHF che la programmazione e l'integrazione di Arduino.

Il progetto finale dovrà integrare i seguenti moduli:

• Modulo P.A. come descritto sopra
• Modulo Controllore (Arduino)
• Modulo Display frontale
• Modulo Commutazioni, che piloterà 2 relè coassiali a 24V, già reperiti sempre a Marzaglia)
• Modulo Alimentazioni, che dovrà generare i 24 V per i relè e gli 8 V per il controllore.

Il valore della realizzazione di questo progetto, non sarà solo l'aver realizzato un accessorio complesso che troverà uso in campo (cosa che comunque da sempre grande soddisfazione), ma anche e soprattutto alimentare il gusto dell'autocostruzione e della sperimentazione, che sono le opportunità, potrei dire, fondamentali e definitive dell'intera passione radioamatoriale.

Nelle prossime puntate, vedremo che progressi ci saranno.