de Ik8UIF
Illuminatore Chaparrall
per i 10GHz


Illuminatore Chaparrall 10Ghz

Giu/2001

 Questo  progetto  illustra  la costruzione  di  un  Illuminatore del tipo 
 Chaparrall adatto all'utilizzo su parabole del tipo offset.
 La  realizzazione, prettamente  meccanica,  implica la  costruzione della
 transizione da  SMA a Guida d'Onda Circolare  nonche` la  modifica di una
 testa Chaparrall ricavata  da  un  convertitore  sat  tipo  Cambridge III
 dello stesso tipo adottato nel Tx-Dro.

 Un  particolare  ringraziamento  va  a  Nello  Iz8DWT  che  con  infinita 
 cortesia ha realizzato al tornio vari pezzi componenti il progetto.


 TORNITURA

 Ecco disegno e misure dei diversi pezzi da lavorare al tornio:
Schema
il materiale impiegato e` OTTONE salvo la guida d'onda che e` ricavata da un tubo di RAME rigido da 22mm (diametro esterno) del tipo usato per la realizzazione degli impianti di riscaldamento. Per tagliare il tubo nella sua giusta misura utilizzare il tornio. Solo cosi` e` possibile ottenere un taglio netto e preciso ed esente da ovalizzazioni e/o deformazioni tali da impedire l'innesto del tappo. La Guida d' Onda cosi` ricavata risulta essere ottima per la banda dei 10ghz, eccone le caratteristiche salienti: Diametro interno = 20mm (tolleranza di 1 decimo) Frequency Range = 9,97GHz 13,7GHz Il TAPPO per il fondo della Guida d'Onda disponde di una filettatura M4 che accoglie, per la sola fase di taratura, una vite che fara` da aggancio per attuare lo scorrimento all' interno della guida. Tale scorrimento dovra` avvenire in modo dolce ma allo stesso tempo privo di gioco rispetto alla parete della guida, pertanto la fase di tornitura deve essere ben curata e bisogna tenere presente le inevitabili tolleranze sul diametro interno del tubo in rame che non e` costruito per questi scopi... quindi verificare spesso durante la tornitura l' inserzione del tappo. Foto del dettaglio in questione:
Dettaglio Tappo
La Chaparrall-Head Terminata la fase di costruzione di flangia, tappo e guida d'onda dovremo ora procedere al recupero della Chaparrall-Head prelevandola da un LNC del tipo Cambridge III oppure da un Tx-DRO (vedi progetto di modifica) da abbinare successivamente ad un PWR-AMP. La Chaparrall-Head sara` rimossa manualmente tramite un seghetto tagliandola nel punto illustrato:
Taglio Testa
praticare il taglio a ridosso del 3' anello facendo attenzione a lasciare quest'ultimo sul corpo del TX-DRO poiche` in seguito servira` da flangia per l' aggancio del TX alla transizione da Guida d' onda a SMA. Per evitare che le scorie di limatura prodotte dal taglio penetrino all'interno della guida d' onda inserire in quest' ultima un batuffolo di cotone fino a rasentare l' antenna posta nella guida. A taglio avvenuto rimuovere il cotone e pulire bene la guida. Ecco come si presentera` la Chaparrall-Head una volta rimossa:
Testa Rimossa
A questo punto rettificare al tornio la parte appena tagliata in modo che questa non presenti alcuna irregolarita` sul profilo. Sempre al tornio occorre ora adattare la guida d'onda presente nella parte tagliata della Chaparrall-Head al diametro esterno della nostra guida d'onda in rame. In parole povere occorrera` portare il diametro interno della guida Chaparrall-Head a 22mm, ovvero al diamtro esterno della nuova guida d'onda. Durante la tornitura verificare spesso la inserzione della guida che dovra` risultare piuttosto dura. Ecco una foto esplicativa:
Testa Tornita
quest'ultimo intervento permettera` alla Chaparrall-Head di accogliere la Guida d'Onda in modo tale che questa possa scorrere di 2cm al suo interno. Con l'aiuto della ghiera in ottone in precedenza gia` forata praticare i 4 fori da 3,5mm sul secondo anello del collare della Chaparrall-Head. Assemblaggio delle parti Sara` ora necessario procurarsi il seguente materiale: - n. 1 connettore SMA saldabile con SPILLO TIPO LUNGO tagliato a 8mm (misurato all'uscita del corpo in metallo) - n. 1 vite M4 in ottone lunga 40mm con relativo dado in ottone - n. 4 viti M3 in ottone lunghe 15mm con relativi dadi in ottone e rondelle antivibrazione Prima di procedere al montaggio sarebbe preferibile argentare tutte le varie parti ed in particolare il TAPPO di ottone, l' interno della guida d'onda nonche` lo spillo del SMA. Bene, ora e` tutto pronto per procedere all' assemblaggio:
Kit
Procedere quindi come segue: - sul connettore SMA tagliare il tubetto in teflon che riveste parte dello spillo lasciandone circa 2mm alla base. Con della carta abrasiva ravvivare la parte del connettore che andra` saldata alla guida d'onda nonche` la zona circostante il foro di quest'ultima. - Inserire a pressione il SMA nella guida e verificare che lo SPILLO sporga esattamente 7mm all'interno della guida. - Procedere alla saldatura del SMA utilizzando un saldatore di opportuna potenza e lo stagno sufficiente a garantire una buona robustezza alla giunzione evitatando allo stesso tempo di surriscaldare eccessivamente il connettore. Si puo` ottenere una maggiore robustezza creando una fascetta in ottone che imprigioni il connettore verso la guida d'onda. - Avvitare la vite M4 sul TAPPO e bloccarla con il dado-controdado quindi inserire il tappo nella guida e verificare il suo scorrimento che dovra` risultare agevole ma non troppo onde evitare che il tappo si sposti in fase di saldatura finale. Portare la parte interna del tappo a circa 9mm dall' antenna costituita dallo spillo del connettore SMA. - Calzare la FLANGIA nella guida e portarla a circa 2,5cm dal connettore SMA. Come per il tappo la flangia dovra` scorrere sulla guida ma con una certa resistenza. - Inserire a fondo la GUIDA D'ONDA nella Chaparrall-Head e quindi fare slittare la flangia fino alla sua posizione finale. Procedere quindi al suo fissaggio tramite le 4 viti M3 come da foto:
Particolare Ghiera
Notare come la flangia vada a sostituire il 3' anello del collare lasciato sul case del TX-DRO. Il collare costituito dai 3 anelli sara` il punto di fissaggio dell' illuminatore al braccio della parabola esattamente come avveniva in origine sul LNC. A questo punto verificare che sia possibile, con una certa forza, fare slittare sulla Guida d'Onda l'intero corpo della Chaparrall-Head fino alla sua completa estrazione. Tale operazione permettera` successivamente la regolazione del SWR nella fase di taratura. Ecco come si presentera` l' interno dell' Illuminatore appena assemblato:
Particolare Interno
si notino sul fondo della guida l'antenna ed il tappo inseriti. TARATURA Per la fase di taratura sono necessari i seguenti strumenti: - accoppiatore direzionale per la misura del Return-Loss - carico fittizio 50ohm - generatore RF - analizzatore di spettro oppure un Bolometro oppure un diodo detector per il rilevamento dei livelli di potenza FWD e SWR. Ecco il sistema adottato per il rilevamento del Return-Loss:
Misura ReturnLoss
La misura si basa sulla lettura relativa della tensione presente ai capi del diodo rivelatore in guida d'onda da cui e` possibile calcolare il Coefficiente di Riflessione e quindi il SWR ed il Return-Loss del sistema di antenna. Avremo pertanto:
= Vref/Vfwd quindi SWR = (1+) / (1-) RetLoss(dB) = -10 * LOG10()
Con il sistema assemblato come da foto procedere come segue: - per il momento togliere la Chaparrall-Head dalla guida d'onda - collegare la Guida d'Onda alla TEST-PORT tramite LO STESSO cavetto UT141 (intestato SMA) che poi si utilizzera` sulla parabola. Orientare la guida d' onda in modo che la sua uscita non abbia ostacoli nelle immediate vicinanze - collegare un voltmetro analogico con portata Vcc 1v f.s. all'uscita del detector - accendere il generatore impostato sulla frequenza di utilizzo finale - leggere la tensione rilevata ed eventualmente cambiare portata sul voltmetro affinche` la lettura possa essere a circa meta` scala. - TUNE1 Spostare LENTAMENTE il TAPPO della Guida d'Onda fino a leggere la MINIMA tensione. Cambiare scala fino a rendere apprezzabile la lettura attuale e regolare ancora il tappo per la minima tensione. Se e` tutto OK avrete una tensione talmente bassa da risultare illeggibile sul voltmetro. Possibilmente sostituirlo con un oscilloscopio impostato in CC con una divisione sull'asse Y di 10mV/div. Ripetere la regolazione del tappo fino alla minima lettura. Effettuata la regolazione IL TAPPO NON DOVRA` PIU` ESSERE SPOSTATO! - TUNE2 spegnere il generatore ed inserire la guida d' onda nella Chaparrall-Head per circa 2cm. Riaccendere il generatore e SPOSTANDO la Chaparrall-Head trovare il punto ove avviene la MINIMA LETTURA DI TENSIONE, valore che dovrebbe essere assai vicino alla lettura effettuata nella fase Tune1. Ricordate che il TAPPO regolato in precedenza NON VA PIU` TOCCATO! Ecco un disegno esplicativo delle due operazioni:
Tuning oprations
- annotare la tensione rilevata che chiameremo Vref - spegnere il generatore ed inserire il WR90 DETECTOR sulla FWD-PORT mentre il CARICO FITTIZIO andra` inserito sulla SWR-PORT - accendete il generatore e prendete nota della tensione letta sul diodo-detector la quale sara` di molto superiore alla Vref. - annotare la tensione rilevata che chiameremo Vfwd - a questo punto saremo in grado di calcolare il SWR ed il RETURN-LOSS del nostro Illuminatore Esempio pratico di calcolo Le misure che seguono sono quelle ottenute sull'esemplare di questo articolo: Vref = 7,5mV Vfwd = 360mV da cui otteniamo il Coefficiente di Riflessione = Vref/Vfwd = 7,5/360 = 0,0208 e quindi il rapporto di SWR SWR = (1+)/(1-) = 1,0208/0,9792 = 1,042 : 1 ovvero un RETURN-LOSS pari a RetLoss = -10 * LOG10() = -10 * -3,363 = 33,6dB FASE FINALE A questo punto si dovra` procedere alla saldatura del TAPPO e della FLANGIA prestando la massima attenzione affinche`, durante questa fase, non si abbiano spostamenti che pregiudicherebbero la taratura appena terminata. Per lo scopo utilizzare un saldatore di potenza adeguata e la quantita` di stagno sufficiente a coprire l'intera circonferenza del tappo e della flangia verso la guida d'onda. Avete appena finito di realizzare un Illuminatore Chaparral di ottime caratteristiche che non manchera` di darvi molte soddisfazioni! 73s de Ik8UIF Alberto



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