Matrice RF

Cari amici,
eccomi qui nuovamente a raccontarvi l’ultimo progetto terminato.
Un breve antefatto. Nella mia stazione ci sono 3 apparati che uso a rotazione secondo le circostanze, poi ci sono 3 antenne diverse per le 8 bande HF. Non vi sto a raccontare quante volte mi sono sbagliato a collegare l’antenna giusta sull’apparato in uso, fortunatamente senza danni ma non è mai troppo tardi per combinare qualche pasticcio. Ho deciso di costruire una matrice RF in grado di scegliere in modo autonomo la antenna giusta semplicemente prendendo l’informazione dai miei apparati. In questo modo non mi devo più preoccupare di commutare le antenne per essere certo di avere il giusto carico per la banda in uso.
Il primo approccio è stato quello di usare un PIC precisamente Arduino. Dopo averlo acquistato ho capito che Arduino lavora su stringhe seriali e per questo usa una UART mentre i dati dai miei apparati escono con una struttura binaria parallela su 4 o 6 bit. Giocoforza ho dovuto accantonare Arduino e ripiegare su un microcontrollore parallelo. Con i microcontrollori ci ho giocato agli inizi della mia carriera (8080 e 8086) ma questo tipo oggi non è più disponibile sul mercato, così la scelta è caduta sullo Z80 della Zilog.Usando questo processore ho capito che molte cose sono diverse da quello che avevo usato tanti anni fa e così ho dovuto ripartire da zero.
Lo Z80 è contemporaneo dello 8086 ma contrariamente a quest’ultimo è ancora disponibile sul mercato e così dicasi delle sue periferiche. Con un poco di pazienza si riesce ad avere a prezzi contenuti (6/8 euro), lo stesso dicasi dei PIO e delle EPROM.

Una volta scelta la CPU ho dovuto reperire le porte di interfaccia, dette PIO che sono dei chip piuttosto grossi con 2 porte programmabili ad 8 bit. Con questa architettura occorrevano 2 PIO, per avere in totale 4 porte delle quali 3 in ingresso, una per ogni apparato, e 1 in uscita per la matrice di commutazione.
Lo schema è classico con un generatore di clock a 2 MHz, una EPROM 27C256 a 32 Kbyte e una RAM 62256.
Il programma è stato sviluppato in Basic, poi assemblato dal software Z80IDE che genera il file *.HEX per programmare la EPROM. Per questo uso ho fatto uso di un programmatore di EPROM messomi a diposizione da Eugenio, IW0BEC che ha avuto la pazienza di cancellare con gli ultravioletti le EPROM usate durante il debugging.
Il programma occupa circa 1 kbyte ed effettua un polling dei 3 apparati finchè trova su una delle 3 porte un dato utile diverso da zero (se è zero l’apparato è spento). Una volta letto il dato lo decodifica e genera un codice su 6 bit dove informa la matrice RF su quale antenna/banda deve commutare. Ho previsto un display con dei LED per dare conferma visiva di quale apparato è in uso e quale antenna. Il tempo di aggiornamento del dato è di 40 millisecondi e per raggiungerlo è stato necessario mettere una routine di WAIT per rallentare l’esecuzione dello Z80 che sarebbe stata troppo veloce.

Il codice generato viene inviato al decoder IC7 che pilota 7 driver in grado di fornire la 12V sulle linee che comandano la matrice. La matrice RF è un blocco di 5 banchi di filtri RF passa basso tipo Chebichef o Cauer secondo la banda, in grado di abbattere drasticamente la 2° armonica. Le bobine sono costruite in rame argentato in aria e sono montate su un grosso stampato formato A4 in vetronite con i condensatori di accordo a 1000 V in mica argentata. Il dimensionamento dei filtri è stato fatto per una RF di 2 KWatt quindi c’è ampio margine nell’utilizzo. I relays sono i 6561 in grado di portare una corrente di 30 A sui contatti ed hanno un contatto a bassa induttanza che garantisce una minima alterazione di impedenza sulla linea. Ogni relay assorbe circa 100 mA quindi un totale di 200 mA per ogni filtro inserito. Tutto il circuito è stato inserito dentro una scatola blindata di ottone di spessore 1.5 mm per assicurare una elevata schermatura verso l’esterno. Le uscite sono state raggruppate secondo la configurazione delle mie antenne quindi una uscita per i 40/80, una per le WARC e una per i 10/15 e 20 metri.

I filtri sono dei Chebitchef del 5° ordine per gli 80, i 40 e i 30 metri mentre sono dei Cauer del 5° ordine per i 20/17 metri e per i 15/12/10. Il taglio della seconda armonica è 20 dB a 7 Mhz, 25 dB a 14, 25 dB a 20.4, 25 dB a 28 e 16 dB a 42 MHz. Con queste rejezioni qualunque apparato/PA sta 50 dB sotto alla fondamentale in qualsiasi banda.
Per concludere oggi basta accendere uno dei 3 apparati connessi alla matrice che questa si posiziona sulla banda prescelta e la mantiene finchè l’apparato non viene spento inseguendo i cambi gamma con le varie antenne, comodo!

73 Godifredo I0GOD