ARLA/CLUSTER: Cavidades ressonantes

[Manuel Artur Rodrigues]

Boas Carlos.

Já li o teu "jornal de caserna" pelo menos umas três vezes, mas ainda não consegui perceber de onde e para onde voltas-te a aplicar o tal cheirinho de RF com a tal inversão de 180º (como fizeste a desfasagem?  com cabos?)

Sei por experiencia própria, que o valor das fases que cada cavidade apresenta após o seu alinhamento, é muito mais importante para o seu acoplamento, do que propriamente o valor das perdas de inserção, embora tudo seja importante.

Já agora, houve alguém que perguntou, se com esse valor de atenuação o valor de VSWR era aceitável.
È evidente que sempre que há atenuação, é porque há deficiente acoplamento, logo a impedância que lhe será colocada á saída (antena ou outra) será alterada para a entrada, isso implica sempre VSWR, que para cada valor de acoplamento assim será o de VSWR.

73´s
Manuel Artur
CT1AED

De: cluster-bounces  radio-amador.net [mailto:cluster-bounces  radio-amador.net] Em nome de Carlos Mourato
Enviada: sábado, 20 de Novembro de 2010 20:21
Para: Resumo Noticioso Electrónico ARLA
Assunto: ARLA/CLUSTER: Cavidades ressonantes

Caros colegas
Como a necessidade faz o engenho, por vezes temos que queimar uns neurónios na busca de uma solução, que substitua o trabalho efectuado por equipamento de fábrica, que neste caso é carissimo. Prentendo eu evitar a compra de um duplexer de VHF, para utilização num repetidor da ARLA, com uma só antena e um só cabo. É por demais sabido que um duplexer de fábrica custa uma pipa das grandes de massa, e se for de uma marca conhecida facilmente atinge os 2000 euros. Para uma associação que vive de cotas dos associados (ainda por mais de apenas alguns) é uma despesa quase insuportável. Nesse caso, temos que meter mãos à obra, e aproveitar as "latinhas", mais ou menos apropriadas, que alguns colegas conseguem "salvar" de irem parar a algum parque de sucateiros. Foi esse o caso que vos trago aqui.

Um colega nosso, conseguiu 6 cavidades de umas QRGs dos "passarinhos", que estavam condenadas a qualquer parque de sucatas, e ofereceu-as à ARLA. Estas cavidades têm 10cm de diâmetros e cerca de 90cm de comprimento. Como bom "latoeiro", logo peguei no respectivo material e fiz os primeiros testes de sintonia. Desde o "pistão" no máximo de comprimento até à posição minima, fiz medidas de frequência de ressonância. Fiquei contente de verificar, que a sintonia ia facilmente dos 110MHz até aos 150 MHz...Boa!!
Isto está a correr bem! Sintonizada a "bazuca" nos 145MHz, vamos ensaiar a banda passante a -6dB, fazer alguns testes mecânicos etc! Logo verifiquei que a banda passante, e porque estas cavidades estavam a funcionar como filtro passa banda e não em repetidores, era larga,,,Muito larga!! 1MHz a + ou - 6dB. Apresentando um ATT na banda passante de cerca de 0.8dB. Calma que logo resolveria este ponto, até porque as loops são ajustáveis. A segunda fase foi tentar cortar a "bazuca", pois quase um metro de tubo de cobre de 10 cm não dava muito jeito. Levada a "botija" a uma máquina adequada, pois não cabia num torno, lá cortei a cavidade de modo a ficar apenas com 22,5 polegadas de comprimento, que é a medida standar para 2m. Esperava que essa alteração de comprimento, e a remoção da tampa inferior alterasse completamente a sintonia da cavidade, mas para espanto meu, não alterou nadinha! É de salientar, que no elemento de sintonia interior (o tal pistão) não alterei nada, devido ao comprimento ser adequado aos 2m. O comprimento do tubo exterior, se for maior que o interior, não conta para a sintonia. A tampa de baixo tambem não. No caso, as cavidades eram aberta e assim ficaram (apenas tapadas com uma tampa de plástico ) Assim cortadas e devidamente limpas a 6 cavidades, passei à fase de testes.
A minha ideia era construir um duplexer, com cavidades apenas passabanda ( como tal sem vari-notch) e que me dessem um isolamento adequado entre a QRG de emissão e a de recepção, com o minimo de ATT na banda passante de ambas as frequências. Ora esse isolamento depende da potência a utilizar no emissor, e trabalhar com emissor de 1 watts não é o mesmo do que trabalhar com 40 ou 50w. Um emissor com 50w pode provocar ruido de fase de -60dB a 600, o que para um receptor com uma sensibilidade de -120 dBm é um sinal fortissimo. Não contando com a desensibilização do receptor, para ter uma recepção limpa, teremos que atenuar mais 60dB o sinal do emissor, para obter os tais -120dB. O melhor é atenuar mais uns "pósinhos" para não ficar "á pele" e depois com os sinais fracos dar problemas. Para um emissor até 25/30 watts, consideremos que uma ATT da frequência oposta em 75/80dBs já é adequada.
No entanto, para obeter estes resultados sem atenuar fortemente a frequência 600KHz ao lado é uma façanha que requer mais do que uma simples cascata de  3 filtros passabanda. Claro que os meus primeiros testes foram mesmo medir o circuito de 3 destas cavidades em série, e ajustar para a melhor selectividade, tendo como limite de atenuação na banda passante 1,5/2.0 dBs. Logo pude observar que os resultados foram pobres. A atenuação era já de 1,8 dBs, na banda passante e a 600Khz ao lado não passava dos 30dB. Muito pobre para o fim que eu pretendia. Ainda teria de subir mais uns 45/50dB de atenuação, no deep, e sem aumentar a ATT na banda passante. Era uma tarefa tipo "missão impossível", já que o tipo de filtro, sem um sistema de vari-notch, não me permitia fazer muito mais. no entanto não desanimei e fiz outros testes com outras configurações. Comecei por colocar uma cavidade em bandapass, aproveitando outra em configuração reject-band utilizando apenas um dos loops e removendo o outro. depois de medir, verifiquei que a ATT a 600kHz era agora cerca de 40dB e a ATT na banda passante pouco subiu. Boa!!! A coisa estava a compor-se. Vai de preparar outra cavidade para reject-band, removendo-lhe um dos loops e ligar mais esta com um troço de cabo de 1/8 de onda. E com esta configuração já obtinha cerca de 60dB de atenuação no deep, mas o problema era que a atenuação da banda passante já ia nos 3dBs. Depois de ajustar a acopulamento dos loops não obtive os resultados que desejava. A atenuação no deep ainda não era suficiente, ao passo que na banda passante já era demais. desanimei, arrumei a tralha e pensei "por agora é tudo...depois se vê"...A noite, ao deitar-me a minha cabeça estava "cheia de cavidades, notchs, loops atenuações". Não dormia a pensar naquilo. Que raio! Tinha que ter uma ideia!!! Não justificava uma transformação completa das cavidades para lhe aplicar um vari-notch...Mais valia fazer uma nova. Até que me veio à cabeça, um principio da fisica, mas que eu nunca vi aplicado a estes casos de cavidades. Podia ser uma "palermice", mas tambem nada custava experimentar. A minha ideia era pegar num pouco do sinal de saida, e aplicar na cavidade anteriror, mas desfasado 180 graus, com a finalidade de anular a frequencia do deep, ajudando assim a atenuação nessa frequencia. Quando tive disponibilidade. agarrei-me ao "assunto", "vasculhei" internet, livros paginas web e tudo o que podia ter informação sobre isso, mas nada...Nadinha! nem uma letra sobre cavidades com feedback. Não acreditei muito na minha ideia, mas tambem nada custava testar. Assim, coloquei os loops que tinha retirado das cavidades que estavam em reject-band, com a finalidade de retirar do loop da cavidade de saida, uma porção de RF para alimentar o loop da cavidade intermédia. Assim fiz!...Liguei o analizador, e apareciam uns 3 deeps, o que indicava que algo se tinha alterado com aquela ligação que eu acrescentei entre os dois loops. Comecei a afinar pacientemente as frequência de ressonância das cavidades, que foram alteradas com a reposição dos loops, de modo a fazer coincidir os deeps...Eureka!!! a ATT já era agora de 70dBs e o melhor é que se notava uma diminuição da atenuação na banda passante, que era agora de 2 dbs. O tal feedback estava a resultar!!! fiquei animado...quase sorridente! Agora havia de explorar a situação. Ajustei cuidadosamente o acopulamento dos loops do feedback rodando-os em relação ao tubo extensivel da cavidade, resintonisando a cavidade a cada "mexidela", e os resultados eram cada vez melhores. estava no bom caminho. depois de muito trabalho e de muito mais paciência, conseguia chegar ao resultado de atenuação do deep mais de 85dbs e a ATT de banda passante menor do que 2 dB. Em certa altura atingi mesmo os 100dBs de atenuação no deep, mas já era uma sintonia muito critica, de modo que estabilizei pelos 85dBs. Penso que o efeito é o principio do multiplicador de "Q" muito usado antigamente para aumentar a selectividade dos receptores. No entanto nunca vi na net nem em livros nada descrevendo este principio aplicado a duplexers. Como tal, atrevo-me, e até literatura em contrário, a batizar  este sistema de "NOTCH REFLEX"...Se encontrarem algo sobre feedback em cavidades ou filtros passivos de RF informem-me.
Este sistema, preencheu os requisitos de filtro adequado a ser usado na parte re recepção, acrescentando até alguma caracterisca passa banda à frequência de minima atenuação que se situa abaixo da frequência do deep. Este aspecto muito importante nos duplexers, depende da reactância da cavidade. Se esta é inductiva, então o deep é acima da banda passante, se a reactância é capacitiva, será abaixo. Como está, serve perfeitamente para o lado do receptor ( num duplexer o filtro de RX deve atenuar ao máximo a frequencia de TX e o de TX a frequência de RX ), pois deixa passar neste caso os 145.100 Mhz e atenua 85dB os 145.700Khz. Para o filtro do emissor, precisa de ser ao contrario. Isto é: Precisa deixar passar os 145.700 e atenuar ao máximo os 145.100kHz. Como na parte do emissor não é necessário uma caracteristica de passa banda, decidi ligar 3 cavidades e reject-band, e ver o efeito. A atenuação obtida foi de 70 a 80 dbs, mas a pendente de pass-band  era como no caso do receptor antes do deep o que não podia ser. Alem disso a ATT de banda passante já era de 3 dbs, embora no lado da emissão isso não seja muito importante, pois pedemos controlar a potencia do emissor. Tais factos representavam uma componente inductiva na cavidade que tinha que ser anulada. Assim, peguei numa cavidade, retireilhe o loop e olhei para ele, pensando numa maneira de cancelar a componente inductiva. Como os loops não são muito grandes. devem ter uns 5cm de comprimento a inductancia tambem não devia ser muita, e pensei que talvez colocar um condensador em paralelo com o loop, pelo lado de dentro da cavidade podia ter algum resultado. Assim fiz. Coloquei um trimer e fiz testes. com capacidades acima de cerca de 25 pF começava a notar-se uma melhoria na banda passante e já acima do deep, aumentei varias vezes a capacidade do trimer e cheguei ao ponto em que a atenuação já era maior. Depois de varias medidas, obtive o valor de 47pF a colocar em paralelo com o loop. Um belo deep e uma atenuação da banda passante de apenas 0,8 dBs...E acima do deep, o que era necessário para a emissão. Depois de colocar os 3 filtros em cascata, e de ajustar cuidadosamente o sistema, obtive cerca de 90dB de deep com uma atenuação de 1,5 dB na banda passante. A funcionar correctamente, este conjunto permitirá que um repetidor até 50 watts, funcione apenas com uma antena.
Assim terminei por agora as minhas "investigações e divagações" sobre filtros passabanda, duplexers, notchs, etc!! Os resultados foram muito bons! a fase seguinte vai ser juntar tudo dar os ajustes finais, e testar em campo. Até lá fiquem com este longo e-mail. depois darei mais noticias sobre o assunto.

Peço desculpa por uma das fotos estar muito desfocada, pois tirei-a com o telemóvel enquanto puxava a alavanca da máquina para cortar o tubo de cobre da cavidade. Fica a ideia de como cortei a "bazuca".

73 de CT4RK




--
Best 73 from: regards from: CT4RK Carlos Mourato - Sines - Portugal

 Warning
Save the Radio Spectrum! Eliminate Broadband over Power Line.

Salve o espectro electromagnético!. Não use a rede electrica para transmitir dados. Os "homeplugs power line" e a tecnologia "power line" causa fortes interferencias noutro serviços sem voce se aperceber. Diga não à tecnologia power line. Proteja o ambiente electromagnético. Utilize tecnologia de redes sem fio, denominadas wireless.
-----------------------------------------------------------

-------------- próxima parte ----------
Um anexo em HTML foi limpo...
URL: http://radio-amador.net/pipermail/cluster/attachments/20101122/dc2a251c/attachment.html