Yaesu FT-ONE

Agosto 1983: la prima pubblicità dell'FT-ONE apparsa su una (compianta) rivista per radio-appassionati. Quindicenne, privo di esperienza di ricetrasmissioni (avrei preso la concessione di operatore CB l'anno dopo) ma già appassionato, mi innamorai di questa radio: era grande, piena di comandi, strumenti, display e lucette! Irraggiungibile con la mia paghetta...

Passando gli anni, ed entrato nel "mondo della radio" e dei circuiti elettronici, ho conservato l'idea che questo ricetrasmettitore avesse qualche marcia in più, nonostante il progredire della tecnologia e il susseguirsi di nuove ammiraglie!

Nel 2015 - 32 anni dopo - entrai in possesso di questo bellissimo esemplare, grazie a un OM toscano.

Tenuta bene ed equipaggiata con quasi tutti i filtri opzionali, la radio presentava solamente due leggere modifiche, peraltro ripristinabili senza lasciare tracce: l'illuminazione con LED bianchi dei due strumenti analogici e un selettore posteriore - incastrato nel dissipatore - per la gestione del ventilatore (sempre acceso, velocità ridotta e spento). 

Però... collegato all'antenna, il mio FT-ONE ha manifestato una serie di difetti - sicuramente dovuti al tempo - che ho risolto con pazienza, riportandolo, come mi prefiggo con ogni apparato che dimori nel mio shack, a come "mamma lo fece". Qui di seguito, descrivo i problemi riscontrati e gli interventi compiuti per risolverli.

Per prima cosa, l'ascolto in banda laterale (USB ma anche LSB) era possibile solo decentrando il PBT (comando Shift), perchè in posizione centrale la voce usciva snaturata, come si può ascoltare nel video. Era evidente che un qualche oscillatore locale fosse fuori taratura. Lo stesso problema si riscontrava in trasmissione, rendendo indecifrabile la modulazione per il corrispondente.

L'espressione un qualche si è rivelata azzeccatissima. Infatti, collegato il frequenzimetro ai test points indicati nel manuale di servizio:

Considerato che i filtri SSB di seconda IF e dell'IF Shift (PBT) hanno una BW di 2,7 kHz circa (= 1,3-1,4 kHz dal centro banda), è evidente che il disallineamento portasse alla desensibilizzazione, quando intervenivo sul comando di Shift per rendere comprensibile il segnale ricevuto! Il problema, però, non era d'immediata soluzione: non bastava, infatti, intervenire sui punti di taratura per riportare gli oscillatori ai valori prescritti.

Con la proverbiale "pazienza di Giobbe" ho cercato in lungo e in largo sul Web un produttore di quarzi, che ancora li tagliasse su specifica e li fornisse in modiche quantità (possibilmente un pezzo). Trovatolo (http://www.krystaly.cz), ho ordinato i quarzi sostitutivi (la foto illustra quello da 15,5110 MHz per il LO USB e il relativo test report allegato dal produttore).

Purtroppo, non disponendo dei "parametri mozionali" che caratterizzano ogni quarzo, gli esemplari forniti rappresentavano un miglioramento ma non la perfezione. Così sono intervenuto sulle reti di taratura degli oscillatori, previste per i modi USB, LSB, AM e con il comando Width / Shift (v. componenti evidenziati, oltre ai quarzi, nello stralcio di schema della Local Unit).

Infatti, Yaesu ha disegnato i circuiti dell'FT-ONE con abbondanza di componenti e, quindi, di possibili punti d'intervento, permettendomi così un accomodamento eseguibile semplicemente sostituendo i valori degli stessi. Con pochi tentativi di sostituzione, questo è il risultato per l'oscillatore locale di portante USB (in cui ho portato C57 a 33 pF).

La foto a fianco illustra il riallineamento ottenuto per l'oscillatore locale di portante LSB (in cui ho portato C56 a 33 pF, dopo avere sostituito il quarzo).

NB: queste modifiche mi hanno permesso di ottenere le frequenze specificate, mantenendo i rispettivi punti di taratura (trimmer capacitivi) a metà corsa.

Qui appare la frequenza dell'oscillatore del circuito Width / Shift riallineato, sostituendone il quarzo. In questo caso, infatti, il nuovo risuonatore è risultato molto simili al quarzo originale, e non ho dovuto intervenire sugli altri componenti del circuito per ripristinare la frequenza, mantenendo intorno a metà corsa i punti di taratura.

Il video seguente dimostra, finalmente, l'ascolto corretto di una stazione in LSB, con i comandi Width / Shift centrati.

(in progress...)

(in progress...)

(in progress...)

E' noto, a quanti abbiano usato un FT-ONE, che in questa radio il ventilatore è 1) sempre acceso e 2) non proprio silenzioso! 

A seguito delle lagnanze dei possessori, credo, la casa madre sviluppò un kit di modifica, per limitarne il funzionamento alla sola trasmissione e in funzione della temperatura dello stadio PA. Lo schema "Original" a fianco, preso dal foglietto accluso al kit, evidenzia come il motorino sia, infatti, collegato stabilmente al positivo di alimentazione a 13,5 V del PA (contatti #1 e #2 del connettore multipolare). 

La soluzione è estremamente semplice: un diodo e un termostato bimetallico.

Nello schema "After modification", il nuovo diodo (D06) prende alimentazione dalla linea "TX 13.5V" del PA (attiva in fase di trasmissione, per pilotare i circuiti di polarizzazione dell'amplificatore), mentre il termostato (TS01) si chiude sul positivo 13,5 V quando la temperatura supera un certo valore, indipendentemente da tutto.

L'immagine a fianco, presa dalle istruzioni del kit, rappresenta l'assieme del PA e le modifiche da apportare. Purtroppo, il foglio non indica la temperatura di cambio di stato del termostato bimetallico.

Quindi, prima d'intervenire sul mio FT-ONE, ho deciso di cercare informazioni utili ad evitare di stressare i transistor finali: ad esempio, prendendo a confronto altri RTX.

Il Kenwood TS-440S ha un circuito di controllo termostatico del ventilatore di raffreddamento del PA (e della protezione), e il suo service manual spiega chiaramente - con il diagramma di stato raffigurato - il suo funzionamento.

Sebbene differenti, i finali del TS-440S - due 2SC2879 in push-pull - hanno la stessa temperatura di giunzione (175 °C) di quelli impiegati nell'FT-ONE - due 2SC2290.

I due ricetrasmettitori hanno un sistema di smaltimento termico simile. Ho scelto, quindi, di usare le stesse soglie di temperatura di controllo.

Ho scelto la soluzione elettronica anche per il mio FT-ONE: un termistore a coefficiente negativo (NTC), un comparatore a finestra (o "trigger di Schmitt") basato su un amplificatore operazionale e un MOSFET di potenza sufficiente per il motorino del ventilatore.

Il circuito da me sviluppato, che tengo tra le dita e il cui schema è rappresentato sotto, attiverà il ventilatore oltre i 50 °C e lo fermerà sotto ai 45 °C.

L'NTC (RT1) - da me appositamente scelto nella versione con occhiello per fissaggio con vite, nello stesso punto dove il kit Yaesu aveva previsto il termostato - misura 10 kOhm a 25 °C e ha caratteristica B(25/100) = 3988 K. E' comunemente reperibile presso i distributori al dettaglio di materiale elettronico. Con questi dati ho potuto calcolare (v. tabella seguente) i valori resistivi alle temperature d'interesse e il funzionamento (tensione d'uscita U e corrente I) del partitore di tensione nel quale l'ho inserito, sul lato a massa. Sul lato d'alimentazione del partitore (stabilizzata a 8 V) è invece presente un resistore da 10 kOhm (R2).

Con la corrente I ho verificato la dissipazione dell'NTC alle temperature considerate (v. grafico elaborato, come i valori in tabella, da un foglio di calcolo di Excel). Il componente scelto può tollerare, stando al data sheet, 150 mW a 25 °C: alla stessa temperatura corrisponde la massima potenza dissipata nel mio circuito (1,6 mW).

Il comparatore a finestra è di tipo invertente, realizzato con un amplificatore operazionale CA3130: questo dispositivo può operare con alimentazione singola, da 5 a 15 V.

Questo trigger di Schmitt, calcolato per una finestra d'isteresi compresa tra 2,12 V (a 50 °C) e 2,43 V (a 45 °C), è caratterizzato da una rete resistiva (R3-R4-R5) dai valori non proprio usuali, ma comunque reperibili nella "serie E96", anch'essi acquistabili al dettaglio presso i distributori. Sebbene previsto, non avevo a disposizione il trimmer R6 per la regolazione dell'offset: non l'ho montato ma il circuito commuta comunque alle temperature di progetto (l'ho collaudato mettendo l'NTC a contatto con il termosifone e misurandone la temperatura con un termometro a infrarossi, che uso per lavoro...).

Un MOSFET a canale N di media potenza e facile reperibilità - un IRF530, che avevo nel cassetto - è direttamente pilotabile dall'operazionale e dissipa assai poco: avrei potuto evitare il dissipatore, dato che, senza quello, nelle prove di funzionamento con il ventilatore dell'FT-ONE è sempre rimasto tiepido. Ma quel dissipatore, spuntato fuori dallo stesso cassetto, mi piaceva...

Tra l'uscita dell'operazionale e il MOSFET ho interposto un diodo (D1) con la funzione di sbarrare la tensione proveniente dall'ingresso "TX 13.5V" del PA, in congiunzione con un altro diodo di sbarramento (D2).

E questo è il lato componenti del circuito, che ho disegnato con il software Eagle. Ho quindi trasmesso il file Gerber a un produttore di PCB, che per un modico prezzo mi ha inviato una minima serie di 5 pezzi. Su richiesta posso inviare agli OM interessati il PCB e alcuni componenti (la NTC, la rete R3-R4-R5, il CA3130). 

Non so a cosa servisse, ma la finestrella presente sul coperchio del PA, cerchiata nella foto a fianco, si presta perfettamente per il passaggio dei pochi collegamenti che il circuito richiede: il positivo d'alimentazione stabile del PA "13.5V", il positivo di trasmissione "TX 13.5V", il ventilatore, l'NTC. Il negativo a massa è l'involucro metallico.

Sulla destra di quella finestrella sono presenti due sedi per fissaggi non utilizzate nel mio FT-ONE, che ho deciso d'impiegare per il circuito di controllo del ventilatore. L'unica modifica resasi necessaria è un terzo foro, che ho praticato vicino al lato destro (v. foto), che fungerà anche da collegamento di massa del mio circuito.

Dei tre supporti, raffigurati montati sul coperchio del PA, quello superiore è isolato, perchè vi andrà a posizionarsi sopra il MOSFET, che si trova a tensione positiva.

Le foto seguenti illustrano le fasi di cablaggio e di fissaggio del circuito. L'inserimento della PA Unit nell'FT-ONE richiede un po' d'attenzione, ma riesce ugualmente.

Il video seguente dimostra l'audio finalmente esente dal fastidioso rumore di sottofondo del ventilatore durante la ricezione e la sua entrata in funzione durante la trasmissione.