Scanner palmari e filtro notch 88-108

Su forum e newsgroup si leggono spesso messaggi di utenti scoraggiati dalla mancanza di ricezione sulle VHF basse (70MHz) piuttosto che in banda aerea con apparecchi come gli Icom R2, R5 piuttosto che Yaesu VR120, VR500 e simili. A volte la radio mostra letture elevate sulla barra del segnale pur in assenza di trasmissioni riconoscibili, altre volte si distinguono musica e parole in sottofondo, altre ancora rimane misteriosamente muta e basta. Il problema spesso si acuisce collegando un'antenna esterna.
Purtroppo tutti i ricevitori palmari a larga banda soffrono in qualche misura di intermodulazioni.
Il problema è una diretta conseguenza di voler accontentare la domanda di radio che ricevano "tutto", siano di piccole dimensioni, non richiedano antenne particolari (siano quindi molto sensibili) e non costino un patrimonio. Il trade off si concretizza in filtri all'ingresso dall'efficacia ridotta. Questo va benissimo per la maggior parte della clientela (si pensi ai grandi spazi aperti degli USA), ma ci sono ricadute per chi viva in ambienti a forte inquinamento RF, come i centri cittadini.

Un paio di esempi circuitali
L'Icom R1 fu il capostipite degli scanner di ridotte dimensioni che coprono dalle onde medie a oltre 1 GHz. Lo stadio d'ingresso prevede 4 filtri piuttosto ampi che coprono 0.1-266.7 MHz, 267.7-534 MHz, 534-801 MHz e 801-1300 MHz. In presenza di forti segnali l'R1 soffre sia di poca selettività che di frequenze immagine, tanto da rendere talvolta difficile capire la frequenza esatta di una trasmissione. Performance ed assenza di SSB rendono inutile parlare della copertura 0-30 MHz.
Per comparazione, l'AOR AR8200, radio di categoria e dimensioni superiori nonché più recente di alcuni anni, impiega 9 filtri per coprire il range fino a 2 GHz: 4 sezioni sono dedicate alle VHF 30-240 MHz. Anche l'8200mkII, quando collegato ad antenne esterne manifesta qualche difficoltà, ma non serie come quelle dell'Icom.

I problemi maggiori sono generalmente dovuti alla caterva di KiloWatt rovesciati nel segmento 88-108 MHz, sovraccaricando il nostro ricevitore e desensibilizzandolo su frequenze adiacenti. Un'occhiata all'analizzatore di spettro (a destra), collegato ad un semplice stilo telescopico, mostra in maniera drammatica quanto più forti siano i segnali delle emittenti commerciali rispetto alle utenze circostanti. Se vivete in una valle sperduta* verosimilmente non soffrirete del problema. * "Sperduta" è più appropriato di "dimenticata da Dio" perché senz'altro Radio Maria si riceverà chiaramente. C'è un esempio che rende bene l'idea in termini non tecnici: immaginate di voler ascoltare nella vostra stanza, in sottofondo, un disco di musica ambient dalle atmosfere lievi e rilassanti. Purtroppo in quella di fianco si svolge un concerto heavy-metal a tutto volume. Se la stanza è ben isolata da muri spessi un metro, coibentante e rivestimenti fonoassorbenti avete qualche speranza, altrimenti il vostro sottofondo rilassante finisce per essere del tutto inudibile.

Il rimedio più comunemente adottato è quella di inserire tra radio ed antenna un filtro che attenui la banda 88-108. Filtri del genere, detti elimina banda o notch si trovano presso i negozi specializzati a prezzi attorno ai €40/€50, oppure si possono autocostruire se si hanno dimestichezza col saldatore ed un po' di strumentazione.

Sul sito di Stefano Sella per esempio è disponibile un progetto a 3 celle che ho già costruito in diversi esemplari, sia per me che per qualche amico. Nella mia realizzazione approssimativa il filtro attenua circa 25 dB al centro del range incriminato (98MHz). FIltri commerciali con un maggior numero di celle (5 e più) promettono attenuazioni maggiori.
Senza filtro: segnale di riferimento -36dB	Con filtro: segnale di riferimento -61dB

Se l'interesse è "monotematico", un'altra possibilità può essere rappresentata dall'impiego di antenne monobanda, che si comportano in effetti come un filtro passabanda alla frequenza di taglio della stessa.

Interrogandomi sulla bontà delle due opzioni ho voluto compararne l'efficacia.

Questi sono risultati di una comparazione basata su orecchie e S-meter utilizzando l'Icom R1 nell'ascolto di due segnali di riferimento (chiamati "F1" e "F2") in banda 70 MHz. La discone si trova sul tetto, mentre le altre antenne sono state usate all'interno, in ambiente piuttosto schermato.

	F1	F2
antenna di serie Icom FA-4B	Segnale "8". A squelch aperto si sente musica di sottofondo, udibile anche quando l'utente stia trasmettendo solo una portante non modulata. Lo squelch chiude a "ore 10".	Segnale "9". Disturbo analogo a quello di F1, ma meno pronunciato. Lo squelch chiude a "ore 10".
antenna di serie + filtro	Il segnale aumenta di una barretta, anche se leggermente tremolante. La musica scompare dalla portante non modulata, mentre è ancora udibile qualcosa in sottofondo a squelch aperto. Lo squelch chiude a "ore 10".
stilo 1/4 d'onda tagliato per F1 e F2	Segnale "7". Il disturbo a tratti copre completamente il segnale utile. Se si lascia lo squelch aperto il segnale utile non riesce ad emergere. Lo squelch chiude a "ore 11".	Segnale "9+" con l'ultima barretta leggermente tremolante, nessun disturbo sul segnale non modulato, leggero rumore in sottofondo a squelch aperto. Lo squelch chiude a "ore 10".
discone sul tetto	Aprendo lo squelch la barra del segnale arriva a "8". Lo squelch chiude a "ore 11". Le trasmissioni non si ascoltano per nulla: a squelch chiuso la barra del segnale rimane a "0", a squelch aperto si sente solo rumore bianco.
discone + filtro	Segnale "9+" solido, ma sulla portante non modulata si ascolta chiarissimo il segnale di un'emittente privata. Se il segnale è poco modulato il disturbo può talvolta disturbare la comprensibilità. Lo squelch chiude a "ore 10".

Grazie alla possibilità di controllo via PC ed un software che ho scritto proprio pensando a queste applicazioni, il test si basa su misure più oggettive. L'AOR non ha un vero e proprio s-meter, ma interrogato via pc ritorna un indice RSSI (Relative Strenght Signal Indicator) utile ai nostri fini.

I risultati dei test con le differenti combinazioni di antenne e filtro sono riassunti in questi grafici:
Più descrittivamente possiamo dire che:

• A differenza dell'Icom, in nessun caso interferenze e desensibilizzazione sono tali da annullare completamente i forti segnali locali, ascoltabili in tutte le combinazioni.
• Purtroppo i grafici solo in alcune occasioni hanno catturato attività, ma tutto sommato è più significativo vedere dove si colloca il "pavimento" di rumore del ricevitore.
• Alla verifica di segnali forti e deboli il miglior risultato è garantito dalla combinazione discone + filtro, che rende possibile l'ascolto in chiaro di deboli segnali non ascoltabili in tutti gli altri casi.
• Lo stilo 1/4 d'onda si tira dentro un livello di rumore comparabile alla discone sul tetto e senza filtro. I segnali ascoltabili vengono amplificati nella stessa misura, ma sono gli stessi che -con segnale leggermente inferiore- si possono ascoltare col gommino.
• Mi lascia perplesso il comportamento del "gommino" Icom FA-4B, del quale peraltro ignoro la frequenza di taglio. Collegandolo al filtro il rumore non si abbatte sui 74 MHz, mentre sparisce totalmente sui 78.

Riassumendo:

• Sui segnali forti dell'antenna esterna le radio risultano desensibilizzate. L'AOR è comunque utilizzabile, anche se i segnali più deboli possono andare persi. L'Icom invece viene totalmente assordato.
• L'utilizzo del filtro sull'antenna esterna permette la ricezione dei segnali più deboli con l'AOR, mentre rende almeno utilizzabile l'Icom.
• La paradossale miglior resa dell'Icom con le antenne indoor ci indica come la radio ricominci ad essere utilizzabile una volta eliminata la condizione di sovraccarico. Non a caso sui discendenti dell'R1 è stato previsto un attenuatore: in qualche caso la ricezione sarà possibile solo inserendolo.
• Lo stilo 1/4 d'onda migliora la situazione rispetto all'impiego dell'antenna di serie sull'Icom, mente non porta vantaggi sull'AOR. L'aspetto interessante di questa soluzione è il costo "zero", visto che possono bastare un pezzo di filo e un connettore. Di contro, è meno pratica rispetto al gommino e si necessita di un'antenna per ogni banda di interesse ove si debba ripulire il segnale.

Conclusioni.

Dal mio punto di vista di utente che frequenta diverse bande, il filtro notch è senz'altro la soluzione più efficace, permettendo l'uso dell'antenna esterna a larga banda.
In qualche caso lo stilo 1/4 d'onda può portare vantaggi. Data la semplicità costruttiva vale la pena provarlo. Qualora si conti si ricorrere a soluzioni commerciali secondo me vale la pena valutare il prezzo in confronto al filtro.
Per chi fosse interessato all'ascolto di un ridotto range di frequenze, l'accoppiata antenna monobanda + filtro dovrebbe senz'altro essere la soluzione più performante.

Aggiornamento: un "coaxial stub" può essere d'aiuto? Un pezzo di cavo coassiale, inserito con un "T" a mo' di ramo dalla discesa d'antenna è in grado di attenuare molto un segnale per il quale rappresenti un quarto di lunghezza d'onda. Il sistema è molto efficace quando si abbiano interferenze provenienti da un solo canale. Per esempio in UK viene utilizzato per eliminare i cercapersone su frequenze adiacenti a quelle dei satelliti meteo. Il sistema può essere senz'altro efficace ed economico, ma presenta alcuni limiti.
Il maggiore è la ridotta larghezza di banda. Le immagini qui intorno mostrano la risposta in frequenza di uno stub coassiale e del filtro utilizzato per le prove qui sopra, oltre al segnale di riferimento. L'attenuazione è altrettanto marcata, ma la larghezza di banda è molto ridotta. In molte situazioni potrebbe tuttavia essere sufficiente. Si potrebbe aumentarla inserendo ulteriori stubs, ma penso che l'insieme tra difficoltà di taratura e ingombro lo renderebbe meno interessante. Un altro fattore di cui tener conto è che lo stub attenuerà anche le frequenze multiple di quella di taglio: perlopiù non sarà un problema, ma potrebbe per questo essere inadatto ad alcune esigenze.	Segnale di riferimento
Coaxial stub	Filtro a 3 celle

Apr09 Gira che ti rigira, cercando materiale in rete sui filtri notch 88-108, ci si imbatte sempre nella pagina di Stefano Sella. Ho realizzato diversi esemplari del filtro ma non avevo mai misurato con decente precisione quali fossero le reali prestazioni all'interno ed all'esterno della banda di taglio. Di recente un amico mi ha domandato notizie proprio mentre ne sistemavo un esemplare da installare in macchina (lo Yaesu VX7R ne ha bisogno) e ho pensato di tirar giù qualche numero. Il grafico qui sotto rappresenta l'attenuazione in dBm per l'oggetto che vedete a destra: tipicamente è migliore di un di un paio di dB sulle bande amatoriali. E' ragionevole pensare che con tecniche di costruzione meno barbare si possano ottenere risultati migliori. Le misurazioni sono state effettuate con un test set HP/Agilent 8922S di calibrazione tutt'altro che recente, ma per questi usi ce ne avanza.

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Pubblicato: Apr07 - Ultimo aggiornamento: Apr09 Home