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Elecraft K3

Un “quasi autocostruito” altamente personalizzabile

ELECRAFT mod K3 è un transceiver multimodo HF-50 MHz 100 watt uscita. Sembra da queste indicazioni iniziali trattarsi di apparato di tipo consueto ma non è affatto un apparato consueto.

ELECRAFT è un’azienda USA che è presente da pochi anni nel mondo amatoriale: progetta e costruisce agli inizi apparati forniti soprattutto in kit ma anche montati quando richiesto. La serie inizia dal mod. K1 e poi passa al più noto mod. K2.

La tecnica evolve e richiede componenti più sofisticati che sono ormai prodotti nei formati SMD e qui la fornitura di apparati in kit si deve fermak3-0-mini-largere: solo aziende specializzate possono montare e assemblare unità con componenti SMD, tutti i componenti oggi sono in formato SMD che tra gli altri vantaggi offrono soluzioni molto sofisticate, dense di componenti singoli, che poi consentono di ottenere prestazioni di livello elevato.

Così Elecraft si adegua e produce il mod. K3 che è fornito sia montato e collaudato e sia in unità che saranno assemblate dall’OM che però non ha più da saldare ma solo da infilare le varie schede nei connettori della piastra base oltre che effettuare il montaggio meccanico.

Elecraft non ha chiuso il feeling felicemente avviato con i suoi kit ma ha mantenuto un dialogo aperto con i radio amatori-costruttori; intanto il mod. K3 ha una configurazione base con unità di potenza da 10 watt output e con solo le unità essenziali e necessarie.

Una notevole serie di moduli è poi offerta in modo che il radio amatore possessore del K3 base possa in seguito espanderlo nelle funzionalità e anche nella potenza elevabile al sacro livello di 100 watt output.

Descrizione

L’apparato che sarà oggetto di questa prova è una realizzazione che incorpora un certo numero dei moduli offerti, ma non tutti. Il ricevitore del mod K3 riceve frequenze da 500 kHz a 30 MHz e da 48 a 54 MHz.

La struttura del ricevitore è a due conversioni con unità DSP a RF; la seconda conversione è infatti a 15 kHz e i segnali entrano nella unità DSP dove vengono elaborati e dove si forma il passabanda regolabile sia in larghezza, Width, che in posizione, Shift.

Questo apparato differisce dal consueto per il valore di prima conversione che è del tipo down-converter: la prima media frequenza è infatti a 8215 kHz e vedremo poi che questa scelta è vincente nel determinare le prestazioni dinamiche del ricevitore.

Il primo mixer è un modulo composto da un H-mode mixer in unione ai componenti adeguati a questo particolare mixer ad alta dinamica.

Segue il filtro roofing, almeno un filtro a quarzi è necessario ma sono presenti cinque “zoccoli” per altrettanti filtri roofing, opzionali, con sei diversi passabanda, da 200 Hz fino a 13 kHz. Amplificazione di IF, seconda conversione con mixer su IC e siamo a 15 kHz. Da ora in poi, compreso lo stadio audio di uscita su altoparlante, è tutto dominio del DSP.

Dal DSP provengono anche i segnali generali per la trasmissione che procedono in senso inverso, ] 5 kHz poi conversione a 8215 kHz e infine conversione alla frequenza della banda scelta; segue l’unità di potenza di 10 watt e. se installata, l’unità di potenza 100 watt.

Siamo ai filtri di uscita e, sempre in opzione, l’unita di accordo d’antenna, il KANT3. Elecrafi K3 si presenta con dimensione medio-piccola, con un frontale occupato da un grande display monocromo e una nutrita serie di comandi comunque ancora manovrabili da dita medie …

La parte retro ha una notevole serie di connettori molli dei quali sono utilizzati da ingressi/uscite relative ad unità opzionali inoltre due ventole smaltiscono efficacernente l’eventuale calore.

Queste scarne notizie racchiudono l’esteriorità dell’Elecralt K3 che invece, come un antico scrigno, racchiude una infinità di preziose funzioni

Particolaritàk3

Il K3 lo chiameremo semplicemente così da ora in poi, he soluzioni tecniche poco comuni che meritano approfondimenti.

I segnali provenienti dall’antenna incontrano, olire a commutazioni varie di servizio, un banco di filtri di banda realizzati su toroidi di sezione T56 che vengono commutati tramite relè appropriati; già questa una ottima soluzione.

Segue un preampli con limitato guadagno e alta dinamica, e un attenuatore, entrambi inseribili o meno. Siamo al primo mixer che è del tipo H-mode con attorno i suoi circuiti di servizio; si tratta di mixer di cui tanto si è scritto e che quando ben realizzato offre il massimo livello analogico possibile nel settore mixer quindi dinamica, o se volete 1P3, di livello molto elevato.

Siamo al valore di l”IF che è a 8215 kHz, con relativo filtro a quarzo e qui sono previsti ben cinque filtri, almeno ci sono cinque “zoccoli” mentre il K3 base ne monta uno soltanto, gli altri con diversi passabanda sono opzioni. In realtà le opzioni sono molte più di cinque, alcuni con cinque quarzi prodotti da Elecraft ed altri a otto quarzi prodotti da INRAD per il K3. Sono descritti come fi]tri roofing per ter intendere la funzione di finestra: quello che non passa nella finestra viene eliminato, qui però, diversamente dai filtri roofing degli usuali apparati up-conversion, la frequenza relativamente bassa della IF consente un fattore di merito del filtro molto elevato con fianchi ripidissimi e migliori attenuazioni.

La frequenza di prima conversione è prodotta da un sintetizzatore del tipo DDS/PLL, un mix ben conosciuto e che qui utilizza un solo VCO in grado di spostarsi su tutto il range di sintonia. Dalla stessa unità viene estratto anche il segnale, fisso, per la seconda conversione: la stabilità già ottima può essere migliorata con un TCXO stabile entro 0,5 ppm.

Al mixer segue l’amplificazione di IF con interposizione di un altro Mitro a quarzo avente BW di 15 kHz e il secondo mixer, questo meno sofisticato del primo ma comunque protetto dallo stretto passabanda del filtro roofing  siamo cosi arrivati a 15 kHz e quindi al DSP

Sono possibili due Noise Blanker di cui uno è inserito nel DSR è regolabile ed è adatto ad impulsi di tipo medio. Un altro Noise Blanker viene inserito come unità opzionale nel canale di IH opera come Gale bloccando impulsi di breve durala, tipici da ignizione, anche questo è regolabile. Entrambi sono utilizzabili contemporaneamente quando necessario

Nel DSP vengono effettuate intanto la funzione filtro con selezione di larghezze di banda, larghezze che interagiscono con la selezione dei filtri roofing E sempre che siano installale varie opzioni …) e anche la posizione. Stufi, Nel modo CW è possibile regolare il passa banda in modo da favorire il centro banda, es 500 Hz ma far comparire anche due bande laterali di ridotta ampiezza in modo da avvisare l’operatore della eventuale presenza di segnali affiancati, segnali che non sarebbero udibili con filtro stretto inserito.

Nel DSP vengono effettuate le rivelazioni dei segnali; per i segnali RTTY e PSK ce il decoder e i messaggi appaiono scritti in una sezione del display: non solo questi, anche i segnali CW sono decodificati e scritti sul display e. sempre in modo CW, anche la trasmissione appare scritta: questa particolarità è molto utile in funzione monitor.

Sempre nel DSP si forma la tensione di AGC con la presentazione del segnale Smeter la cui indicazione intanto è tarabile al livello standard e può essere fissata al segnale ricevuto senza che l’inserimento del preampli ne influenzi L’indicazione.

Anche la funzione Noise Reducer, ampiamente regolabile, è effettuata dalla unità DSP Credo superfluo dire delle infinite possibilità che il DSP offre e qui espleta, su alcune ci soffermeremo più avanti. Anche lo stadio audio di uscita è contenuto nella unità DSP ha un doppio canale e la possibilità dell’ascolto bin rate con spostamento della fase di un canale rispetto al main.

E’ presente uno stadio equalizzatore audio a olio bande che è operante sia in ricezione che in trasmissione; specie in ricezione consente di equalizzare la risposta audio in modo più soft o in modo più incisivo a seconda dell’uso: chiacchiera serale o interessante DX

I comandi presenti sul frontale del K3 sono numerosi anche se ergonomici, ma se guardale le foto si vede che sotto ad ogni comando c’è una scritta gialla: è l’indicazione della doppia funzione che il comando espleta quando si entra nel settaggio Non solo ma alcuni comandi fanno anche una terza funzione e quasi tutte le funzioni ausiliarie hanno origine nel DSP che nel K3 è utilizzato al massimo in modo da rendere l’apparato molto flessibile e adattativo.

I segnali di trasmissione hanno lo stesso percorso, hanno origine nel DSP ed escono analogici a 15 kHz dopo vengono convertiti e amplificati fino alla frequenza di banda scelta, amplificati al livello di 10 watt e quindi all’antenna.

Il segnali audio di trasmissione dispongono dell’equalizzatore sempre a otto bande

Il segnale di controllo ovvero l’ALC ha origine e azione nel I ‘ ambito DSP in modo che lutto il percorso di amplificazione TX ne sia governato- c’è un settaggio della potenza banda per banda da effettuare in modo da linearizzare i livelli dì uscita compensando eventuali differenze dovute ai filtri che il segnale TX incontra nel percorso di amplificazione.

Per i segnali digitali è da notare che in caso di operazioni portatili o random si può utilizzare un tasto generando segnali in CW che vengono convertiti in RT-TY o PSK e così trasmessi; non è prevista la connessione ad una tastiera, si veda su Radio Kit febbraio 2008 una tastiera elaborata da I0CG adatta anche ad altri apparati e che qui può essere vantaggiosamente utilizzata.

Il firmware del K3, che è open cioè continuamente aggiornabile, opera tramite un microprocessore custom; questo consente operazioni molto veloci, consumo ridotto in quanto il micro cip consuma solo quando vengono richieste operazioni, e infine genera un livello di “spifferi” molto ridotto.

Opzioni e espansioniK-Line1

Se scriviamo di K3 dobbiamo sempre intenderci se trattiamo la versione base, comunque perfettamente funzionante, o una versione con opzioni che, se tutte installate, rendono il K3 un altro K3.

Unità KBPF3 è una unità filtri di ingresso RX perla ricezione a copertura generale

I filtri di ingresso forniti di base sono a banda stretta ovvero coprono bene le bande amatoriali e quindi sono poco adatti alle bande BC; i filtri a banda stretta sono una garanzia della copertura amatoriale con netta escursione delle bande extra amatoriali; si programmano per essere utilizzali sia dal ricevitore Main oppure dal sub ricevitore.

Unità KBN3 che è un Noise Blanker del tipo Gate Control, molto sofisticato con specifica azione su impulsi molto brevi.

Unità KRX3 è un secondo ricevitore, sub-receiver. che è eguale al principale in Tutto con stesse funzioni e con propri filtri, altri cinque filtri a cristallo, inoltre ha un proprio VCO e deve essere anche prevista l’unità scambio antenna.

Installando questo KRX3 il K3 diventa in pratica un doppio ricevitore che può avere funzioni eguali oppure diversificate: è così anche possibile la ricezione in modo diversificato sempre che si disponga di due antenne diverse e separate in distanza.

Unità KPA3 questa è l’unità di potenza 100 watt, il pilotaggio avviene dalla unità 10 watt normalmente presente, è composta da due MOSFET più le polarizzazioni: ha un proprio dissipatore mentre vanno anche montate le due ventole di raffreddamento posteriori che fanno parte del KPA3.

Unità KAT3 questo è l’accordatore automatico, adatto sia alla potenza di 10 watt che a quella di 100 watt: ha circuito del tipo “elle” e quindi adatto ad un vasto range di accordo.

Unità KDVR3 è il registratore vocale: ha capacità di registrare per 90 secondi suddivisi in quattro messaggi.

Questo è l’elenco delle opzioni installabili alla data del presente articolo; ho letto di recente di una opzione, non prodotta dalla Elecraft, che preleva i segnali RF da una connessione posteriore e presenta su uno schermo lo spettro di ricezione come già avviene per alcuni apparati made in Ja-pan.

Ci sono poi delle unita particolarì prodotte da Elecraft che tornano utili per alcuni settaggi; tipico lo XG1 (oppure lo XG2 ) che genera segnali calibrati in ampiezza adatto quindi alla taratura dell’indicazione di Smeter con S9 = -73dBm.

Note alle misure

Forzatamente, per limiti di tempo, le misure sono state quelle essenziali e soprattutto intese a verificare se i dati di misura prodotti da Elecraft e anche da QST sono veritiere e fino a che punto riscontrabili.

La curiosità della verifica viene dal livello molto elevato dei dati colà pubblicati.

Come potete leggere anche le misure da noi ottenute sono di livello superiore alla media e di non poco tenendo conto che la spaziatura tra i segnali dei generatori è di soli 5 kHz. Va precisato che le misure pubblicate da Elecraft, che sono poi quelle di QST, sono ottenute impiegando un filtro Roofing di 500 Hz BW e filtro DSP a 400 Hz. Nelle nostre misure il filtro Roofing è di 2,8 kHz BW mentre il filtro DSP è a 400 Hz.

Nella misura della potenza di uscita in modo SSB/USB si è fatto uso del generatore a due toni che è presente nello stesso K3 proprio in vista di eventuali verifiche

Misure

Apparato Elecraft K3, matricola 01814. Firmware 3.14 alla data del 17/6/2009. Ha installato un solo Filtro Roofing con BW di 2,8 kHz ad otto quarzi; fornitura Elecraft-INRAD.

1 – Noise Floor

Frequenza 14,250 MHz; modo USB; AGC medio (settaggio a default) Filtro Roofing come sopra descritto; Filtro DSP = 400 Hz.

  • Con Pre inserito livello N.F. = -134 dBm
  • Con Pre escluso livello N.F. = -128 dBm

2 – IMD del 3 ordine.

Frequenze immesse 14,300 e 14,295 MHz, spaziatura tra i segnali di 5 kHz.

Condizioni come per 1a prova.

Le frequenze di IMD3 appaiono a 14,305 e 14,290 MHz

  • Con Pre inserito livello di IMD3 = -37 dBm
  • Con Pre escluso livello di IMD3 = -28 dBm

2bis – Livelli Dinamica e IP3

Livelli ottenuti per calcolo. Spaziatura tra i segnali di 5kHz

  • Con Pre inserito il livello Dinamica = 97 dB
  • Con Pre escluso il livello Dinamico = 100 dB
  • Con Pre escluso il valore di IP3 = 22 dB

3 – IMD del 2 ordine

Frequenze immesse 8,00 e 6,15 MHz

Condizioni come per 1 prova. Filtro DSP 2,8kHz.Con Pre escluso.

  • Livello di IMD 2° ord a 14,195 MHz = -28 dBm
  • Livello di IMD 2° ord a 1,850 MHz = -16 dBm

4 – Indicazioni dello Smeter

Frequenza 14,250 MHz. Condizioni come prova 3.

  • Lo strumento indica S9 con -73dBm
  • Lo strumento indica S5 con -97dBm

Nota – lo strumento va settato prima del futuro uso tramite un generatore calibrato oppure con l’accessorio XG1 della Elecraft. Dopo la taratura manterrà, in linea di massima, la scalatura di -6dB per ogni punto; sempre tramite settaggio la lettura risulterà indipendente dall’inserimento o meno del Preampli.

5 – Potenza trasmissione

Frequenza 14,250. modo USB. Senza unità di 100watt (condizione K3 base)

Con segnale audio a due toni la potenza risulta = 10 watt al limite del flat-topping

  • Stesse condizioni in modo CW la potenza risulta = 15 watt
  • Frequenza 1,85 MHz modo CW la potenza risulta = 15 watt
  • Frequenza 24,9 MHz modo CW la potenza risulta = 14 watt

Prodotti armonici sono a -38 dB nella banda 1,85 MHz, a -58 dB nella banda 14,25 MHz, minori nelle altre bande.

In questo K3 è montata una unità di potenza da 100 watt non prodotta da Elecraft per quanto molto simile

Frequenza 14,25 MHz. Modo USB.

Con segnale audio a due toni la potenza risulta = 98 W al limite del F-T. Nota – l’unità di potenza qui utilizzata è un prodotto della Communication Concept mod EB63; richiede un certo adattamento meccanico, viene fornita senza dissipatore e senza ventole, ma in compenso ha un costo molto inferiore al KPA3. (www.communication-concept.com)

Commenti finali

Purtroppo questa volta non abbiamo potuto lare le prove pratiche, quelle con antenna, tasto e microfono e questo per mancante del tempo necessario.

Per quanto ho potuto “ascoltare” il K3 durante le varie misure posso dire che le qualità ci sono e sono notevoli.

Occorre però, per poterle apprezzare e utilizzare, instaurare un feeling tra l’operatore e il suo K3 cosi come avviene per un apparato autoprogettato e autocostruito.

Già. un autocostruito e qui si ritorna all’origine dei progetti Elecraft: un apparato auto progettato e auto costruito ha delle caratteristiche ben noie solo al suo “genitore”. Nel K3 sono tante e tali le possibili varianti che i numerosissimi settaggi consentono che in pratica il K3 diventi personalmente settato e sarà in grado di offrire il meglio nella misura in cui il suo possessore definisce le sue scelte operative, senza contare le opzioni che è possibile installarcelo detto è almeno opportuno fare alcuni rilievi tecnici.

Non c’è dubbio che i “numeri” riscontrati e riportati nelle misure pongono il K3 tra i top, se non al top, delle prestazioni finora riscontrate nel settore dei ricevitori amatoriali; viene quindi da chiedersi dove il progetto Elecraft eccelle; è qui infatti che sorgono delle domande. Se escludiamo il ben noto Perseus di Nico Palermo che utilizza tecnologia totalmente digitale, numerica, resta solo il progetto Flex Radio che presenta livello di alta dinamica a spaziatura stretta ma quello è un circuito SDR con front-end di tipo a conversione diretta e ha quindi le sue giustificazioni.

11 K3 ha recuperato antichi criteri progettuali, li ha massimizzati con l’impiego di modem) devices. vedi il primo mixer del tipo H-mode, poi utilizza una IF a 8.215 MHz, (quasi come il vecchio ma sempre valido Drake R4B/C) e filtri di buona fattura e i risultati sono venuti. Da lì non da altre scoperte. Schema tanto valido da consentire poi che il DSP libero da eventuali problemi, leggi scarsa dinamica e scadente filtraggio, qui può dare il meglio. Il software basato su un semplice (quasi … } microprocessore offre infine un vasto campo di aggiustamenti e settaggi che. come già abbiamo detto, consentono di personalizzare il K3

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