Programma per Formule RF
Un semplice programmino di formule per radio-frequenza per gli amanti delle trasmissioni amatoriali.
Descrizione
Salve a tutti,
scartabellando tra le cartelle del mio pc ho trovato un mio vecchio programma scritto in gwbasic nel '92 quando lavoravo in Elettronica Industriale sui ripetitori televisivi.
Non è nulla di chissà che, ma sicuramente utile per tutti gli amici che si occupano di trasmissioni amatoriali o si dilettano nella costruzione di antenne, parabole o filtri per la trasmissione di segnali a radiofrequenza.
Il programma, "Formule.exe" propone un menù di 6 scelte:
1) Frequenze Canali
Un semplice convertitore della canalizzazione televisiva italiana. Inserendo il canale apparirà la frequenza della portante audio/video e il rispettivo oscillatore intermedio.NOTA (canalizzazione analogica ora non più presente perchè sostituita dal DVB-T digitale terrestre ). Si basa sulla seguente tabella frequenze TV :
Ma a che serve se in realtà non esistono più le trasmissioni analogiche?
E' vero, anche le valvole quasi non si trovano più, però sono sempre interessanti e amate....!!
Inoltre è un concetto di base per approfondire poi la trasmissione televisiva digitale terrestre o DVB-T.
2) Conversione dBm / Watt
Conversione potenza RF da DBm in Watt o Watt in DBm, riferito ai dati della seguente tabella e formule :
Il dBm, indicato anche come dBmW, è la notazione utilizzata per il rapporto di potenza in decibel (dB) ad un milliwatt (mW). Il dBm è comunemente utilizzato in una varietà di modi, ma più comunemente si riferisce al rapporto di potenza usate nelle trasmissioni radiotelevisive, reti in fibra ottica, forni a microonde, ecc. Inoltre, il dBm è usato anche come un modo conveniente di misurare la potenza assoluta di qualcosa, perché può essere utilizzato per esprimere valori molto piccoli, nonché valori molto grandi in un compatto di facile lettura.
Il DBm fa riferimento al watt, o più precisamente, il milliwatt, il dBm è una misura della potenza assoluta, invece di potenza relativa. Una misura di dBW è riferito ad un watt o 1000 mW. Questa è una misura della potenza assoluta, nonostante il decibel è quello che è conosciuto come una unità adimensionale (o numero caratteristico o numero puro), di una unità che viene utilizzata per quantificare il rapporto tra due valori diversi. Le Unità adimensionali, come il decibel, vengono utilizzate per assegnare un valore a qualcosa che sono tecnicamente non unità fisiche. Pertanto, le unità adimensionali sono noti come numeri puri.
Il dBm può avere un valore positivo o negativo a seconda della situazione. Un valore positivo dBm indica che vi è un guadagno in termini di potenza, mentre un valore negativo dBm, notato da un segno meno davanti al numero, indica che vi è una perdita di potenza.
Lo svantaggio principale di utilizzo di misurazioni dBm è che non sono attualmente supportati dal sistema internazionale di unità di misura. Pertanto, l'utilizzo di misurazioni dBm nei documenti che si riferiscono alle unità SI è disapprovato. Il decibel, tuttavia, è ancora accettata da tali sistemi.
Zero dBm è pari ad un milliwatt. Con ogni aumento di tre decibel, la potenza è all'incirca raddoppiata. Pertanto, 3 dBm è pari a circa 2 MW. Al contrario, una diminuzione tre decibel ridurrà la potenza di circa la metà. Pertanto, -3 dBm sarà pari a circa 1/2 o 0,5 milliwatt.
La formula per il calcolo del dBm è:
How to convert watts to dBm
The power P(dBm) in dBm is equal to 10 times the base 10 logarithm of 1000 times the power P(W) in watts (W) divided by 1 watt (W):
P(dBm) = 10 · log10( 1000 · P(W) / 1W) = 10 · log10( P(W) / 1W) + 30
so
1W = 30dBm
Example
Convert 20 watts to dBm:
P(dBm) = 10 · log10(1000·20W) = 43.0103dBm
il menù 2 " Conversione dBm/Watt " riassume in pratica la tabella e le formule.
3) Filtri
Calcolo dei filtri RF passa basso; passa banda e filtri combinatori a 2 canali.
Nelle trasmissioni a radiofrequenza sono indispensabili i filtri per evitare interferenze e disturbi, dalle gamme VHF radioamatoriali, alle trasmissioni radio, televisive e satellitari ad alta frequenza.
Come tutti sapete i filtri passa/basso si utilizzano per attenuare tutte le frequenze superiori a quella che decidiamo sia di taglio, pertanto ad esempio se vogliamo calcolare un filtro passa/basso per i 50 MHz una volta realizzato troveremo alla sua uscita tutte le frequeze da 0 a 50 MHz senza attenuazione mentre ogni ottava superiore a quella fondamentale subirà un'attenuazione di una certa quantità di decibel.
I fltri passa/alto invece vengono utilizzati per attenuare tutte le frequenze inferiori a quella che decidiamo sia di taglio,quindi se ad esempio calcoliamo un filtro passa/alto per i soliti 50 MHz ritroveremo alla sua uscita tutte le frequenze superiori ai 50 MHz senza alcuna attenuazione mentre ogni ottava inferiore alla frequenza di taglio o fondamentale subirà un'attenuazione di una certa quantità di decibel.
I filtri passa/banda invece si utilizzano quando abbiamo bisogno di far passare solo un ristretto range di frequenze attenuando sia quelle inferiori che superiori alle due frequenze di taglio, infatti i passa/banda sono composti da un filtro passa/alto che dovremo calcolare sulla frequenza più bassa che vogliamo far passare e da un filtro passa/basso che calcoleremo sulla frequenza più alta che vogliamo far passare senza attenuazione e questi due filtri sono collegati in serie tra di loro formando una "cella".Una precisazione per i passa/banda è di stare attenti alla larghezza di banda che vogliamo far passare in quanto se calcolata troppo stretta verranno attenuate parzialmente anche le frequenze che ci interessano, pertanto è bene calcolarli in modo di avere una larghezza di banda di almeno 15 MHz.
Esempi di filtri passa/basso :
Esempi di filtri passa/alto :
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Il calcolo del filtro nel programma è a 4 celle; 3 bobine e 4 condensatori, per frequenze da 88 a 150 Mhz.
I filtri combinatori :
Tali filtri servono per trasmettere su una sola antenna diversi canali; un esempio molto comune è rintracciabile nelle trasmissioni nelle frequenze VHF - UHF. Vengono definiti “combinatori” proprio perché servono a combinare in una sola antenna diversi canali. La praticità e la validità di simili prodotti è evidente.
Basta pensare quanto può essere più pratico poter disporre di una sola postazione e una sola antenna su cui vengono applicati diversi servizi su diversi canali, invece che impiegare diverse antenne in diversi siti. Oppure per i radioamatori che hanno più di un trasmettitore e vogliono lasciarli collegati su un'unica antenna.
Ve ne sono sul mercato di differente natura: alcuni sono costruiti mediante cavità risonanti e consentono di miscelare anche canali molto vicini tra loro ma richiedono una precisione costruttiva molto elevata.
La costruzione di tutti questi filtri richiede una notevole precisione ed ecco perché esistono aziende specializzate solo in questo settore e quelle italiane sono molto rinomate nel mondo.La gamma di filtri è ampia, sono detti combinatori a 2 canali o diplexer; combinatori per tre canali o triplexer; combinatori per 4 canali o quadriplexer, ecc.
Per la realizzazione di questi filtri possono essere utilizzati degli accoppiatori a linee in cavita oppure accoppiatori ibridi a linee incrociate:
Con la seguente disposizione schematica, basta inserire le frequenze dei canali in MHz che si vogliono accoppiare,il tipo di cavo usato ( scelto dalla tabella che appare a schermo), e vengono visualizzate le misure in mm del cavo di collegamento linea rifasatrice. Infatti le misure devono essere precise, in quanto le due frequenze devono " transitare" nel filtro raggiungendo l'uscita con la minore perdita possibile, viceversa nell'ingresso 1 si deve avere la massima attenuazione della frequenza destinata all'ingresso 2. Allo stesso ingresso 2 si deve avere la massima attenuazione della frequenza destinata all'ingresso 1 :
Si può, con l'opzione 2 ottimizzare il filtro, dopo aver collegato in ingresso Freq.A un generatore con la frequenza del canale, l'ingresso Freq. B e l'uscita di antenna caricate con terminazioni a 50 ohm, dopodichè sulla presa del carico si misura la massima attenuazione del segnale. Spostando la frequenza del generatore, se la misura è compresa tra 3 e 5 MHz, il filtro può considerarsi correttamente allineato. Se la misura è maggiore di 5 MHz, allora bisogna effettuare la correzione digitando l'opzione 2 ed inserendo il valore di frequenza misurata superiore ai 5 MHz che dava per risultato la massima attenuazione del segnale. (L'operazione consiste nell'accorciare il cavo di linea rifasatrice). Se per caso il programma dà come valore un segno positivo in mm, equivalente ad allungare il cavo di line rifasatrice, in questo caso invece di sostituire il cavo con uno più lungo, si può accorciare il cavo corto del filtro.
4) Att. di tratta
Calcolo dell'attenuazione di tratta per il puntamento di parabole o antenne direttive.Immettendo i valori delle frequenze; km della distanza; potenza del trasmettitore; diametro delle parabole;lunghezza dei cavi di collegamento; ulteriore perdite di connessione varie, il programma darà come risultati il valore di attenuazione del segnale sulla tratta utilizzata, il teorico livello di ricezione del segnale trasmesso e i guadagni delle antenne di trasmissione / ricezione.
Ci sono mille motivi per andare a operare su frequenze sempre più alte. Innanzi tutto per esplorare nuove bande non ancora conosciute, (l'uomo esplora l'ignoto per soddisfare la sua curiosità). Ai radioamatori sono concesse ampie bande in microonde,cerchiamo di usarle. Le motivazioni tecniche sono molte ,elenchiamone alcune:LARGHEZZA DI BANDA più si sale di frequenza più c'è banda disponibile; molti MHz per emissioni che richiedono grande ampiezza. Il radioamatore effettua per lo più collegamenti mirati,ossia tra due o più stazioni ma non è una broadcasting quindi dirige il suo segnale in una data direzione , questa direttività si ottiene vantaggiosamente anche con piccole antenne sulle frequenze più alte. Energia consumata ridotta in quanto non si usano KW-RF ma W-RF. Ridotte interferenze con altri sistemi radio e potrei continuare per molto ,ma vediamo solo gli aspetti più importanti.
LARGHEZZA DI BANDA =(ADATTA FM A LARGO SPETTRO)
GUADAGNO ANTENNA DIRETTIVA=(FASCI STRETTI POCHI GRADI)
BASSO CONSUMO ELETTRICO=(RF DI POCHI mW o W)
RIDOTTE DIMENSIONI ANTENNE=(ANTENNE PICCOLE ECONOMICHE)
ALTA EFFICENZA DEI COLLEGAMENTI=(POCA ENERGIA MOLTI KM)
Con questa semplice formula calcoliamo l'attenuazione di tratta in (dB) di un collegamento in ottica.
A(dB)=32.45+20 Log F(MHz)+20 Log D(Km)
Se utilizziamo questa formula constatiamo due cose interessanti,la prima è che se inseriamo nel dato DISTANZA un valore in Km doppio rispetto a un dato precedente otteniamo un valore di ATTENUAZIONE in dB maggiore di 6 dB. Questo è abbastanza ovvio,per distanze maggiori ci servono impianti più potenti e performanti. La seconda è che se inseriamo nel dato FREQUENZA un valore in MHz doppio rispetto ad un dato precedente anche in questo caso otteniamo un valore di ATTENUAZIONE in dB maggiore di 6dB. Si potrebbe pensare a questo punto che non convenga usare le bande di frequenza più alte,ma non è così le microonde pagano vedremo come sfruttarne le opportunità offerte dalle bande più alte, si tratta di scegliere le antenne giuste.
5) Rx Sat
Calcolo degli angoli caratteristici di puntamento di antenne paraboliche per la ricezione satellitare.
Inseriti i dati di longitudine del satellite, gradi, posizione, e inseriti i gradi di latitudine del ricevitore, il programma calcola i valori di Azimut ed elevazione in gradi per il puntamento delle parabole.
6) Uscita dal programma
Foto della schermata principale del programma "Formule"
Sicuramente il programma scritto in dos, e vecchio di 20 anni non sarà certo competitivo e all'avanguardia con i vari programmi che esistono tutt'oggi, ma comunque è stata un'opportunità per scrivere due righe e condividerle con gli amici della community.
Qui il file da scaricare per il programma " Formule" :
UserFiles/Claudio83/File/FORMULE.ZIP
Saluti a tutti gli amici di Grix da Claudio.
