Commutatore d'antenna tramite CI-V

Descrizione breve

Un veloce riassunto delle caratteristiche

• La frequenza di lavoro del trasmettitore viene letta dal protocollo CAT della Icom (CI-V).
• Sulla base della banda operativa e della configurazione caricata, il control box commuta l'antenna.
• Il sistema funziona in modalità automatica (antenna commutata in base alla frequenza) o semiautomatica (si può scegliere qualunque antenna indipendentemente dal CAT).
• E' possibile configurare fino a 7 antenne distinte.
• Il sistema funziona SOLO sulle bande radioamatoriali dai 160 ai 6 metri (è una limitazione software che può anche essere modificata se necessario).
• L'abbinamento BANDA/ANTENNA e il nome di ciascuna antenna sono configurabili da menù.
• La commutazione viene inibita durante la trasmissione
• Il control box è completamente optoisolato dal trasmettitore.
• La presenza del computer non è necessaria grazie all'opzione TRANSCEIVE del CI-V (vedi oltre) e al funzionamento manuale.
• Il sistema è compatibile (non testato) anche con radio ICOM "vecchie" purchè dotate di CAT.

La necessità

Credo sia cosa abbastanza comune avere, per le bande HF, più antenne: ad eccezione delle verticali multibanda, infatti, è ben difficile trovare un'antenna che sia in grado di gestire dignitosamente tutto lo spettro HF.

COMMUTATORE

Nei miei shack ho sempre avuto a disposizione almeno 3 antenne per le HF: la classica 3 elementi yagi, un dipolo per le bande WARC e "qualcosa" per i 40 metri (dico qualcosa perchè sono sempre alla ricerca della soluzione ottimale per questa banda). Nella stazione radio attuale, in particolare, le antenne sono ancor più numerose e in breve tempo sono arrivato a dover gestire dalle 4 alle 5 antenne per le HF: ed ovviamente si è subito posto il problema di come fare a commutarle agevolmente.
Inizialmente, come tutti, mi sono procurato un commutatore manuale a 4 vie "classico" (l'ho modificato sostituendo i PL con N) ma anche questa soluzione ha mostrato ben presto i propri limiti costringendomi a mettere "in cascata" un commutatore remoto. E non ci vuole molto a capire che, con questa configurazione, ad ogni salto di banda ero costretto a controllare i due commutatori, con l'evidente rischio di sbagliare.

Nell'estate 2011 decisi che era necessario automatizzare quest'ultima parte della stazione commutando automaticamente le antenne sulla base della banda attualmente in uso. Il problema era, ovviamente, il come ottenere questo risultato, partendo dal comune presupposto che nessuna delle soluzioni già pronte soddisfava pienamente le mie esigenze.
La soluzione da adottare doveva infatti rispondere alle seguenti caratteristiche (non in ordine di importanza):

• Semplicià costruttiva: dato che il tempo da dedicare alla radio è poco, il progetto doveva essere velocemente realizzabile anche perchè l'esperienza insegna che i progetti belli e grossi raramente vengono portati a termine
• Indipendente: l'unità di controllo deve poter lavorare anche in modalità manuale oltrechè automatica, ovvero l'impostazione selezionata automaticamente deve essere "sovrascrivibile" (es. selezionare un'antenna diversa dalla predefinita - vedi il caso di due antenne per la stessa banda).
• Configurabile: deve essere possibile cambiare velocemente le impostazioni del dispositivo.

I primi tentativi

Inizialmente l'idea era quella di sfruttare una funzione di logger32 tramite la quale è possibile pilotare i pin di uscita della porta parallela in base alla banda selezionata. Sebbene la strada fosse interessante, presentava nel mio caso due grossi problemi: il primo è che comunque sarebbe stato necessario fare un circuito per "sovrascrivere" l'impostazione durante il funzionamento manuale; ma il secondo, e ben più grave problema, è che non avevo a disposizione altre porte parallele, dato che l'unica presente è già utilizzata per l'interfaccia rotore ARS. Tra l'altro ho notato che ultimamente alcuni produttori non mettono nemmeno più la porta parallela; e, prima che qualcuno possa dirlo, NO gli adattatori USB-LPT non vanno bene perchè sono pensati per pilotare le stampanti e non consentono di gestire, nella maggior parte dei casi, i singoli pin.

Mi sono quindi ricordato che la mia radio ICOM mette a disposizione, su una delle prese accessorie, un'uscita per i BAND DECODER che consiste semplicemente in un valore di tensione proporzionale alla banda attiva. In realtà una veloce indagine porta ad una amara conclusione: per qualche strano motivo (immagino compatibilità con le vecchie radio, ICOM è infatti solitamente molto conservativa) tale uscita non prevede nessun livello per le bande WARC! Ora, io capisco assolutamente la retrocompatiblità, ma le WARC ci sono ormai da 30 anni e immaginavo (sbagliando) che quando gli ingegneri hanno progettato il mio IC756PRO fossero stati informati della loro presenza.

L'idea

Dopo aver fatto tutti i tentativi "semplici" ho inziato a pensare che l'unico modo per decodificare correttamente anche le bande WARC era quello di andare a leggere direttamente la frequenza tramite CAT: peccato però che nel mio caso la porta CI-V (il protocollo CAT di ICOM) fosse già impegnata in quanto il 756 è collegato al PC, senza considerare la necessità di utilizzare un dispositivo "intelligente" e di doversi imparare come funziona il protocollo CI-V.

La parte "fisica" ovvero come collegare il mio "coso" alla radio, mi preoccupava meno dato che il CI-V è un sistema a BUS formato da soli due fili sui quali è possibile collegare più radio (fino a 4): avrei quindi messo il mio control box in parallelo al BUS con la semplice funzione di "ascoltare" il colloquio tra la radio e il PC. Su Internet ci sono molti siti che spiegano in maniera approfondita il funzionamento del CI-V del quale riporto alcuni punti salienti:

• Il collegamento CI-V altro non è che un normale protocollo seriale in standard TTL (0 - 5V) dove i due canali TXD e RXD sono "uniti insieme". Le interfaccie CI-V, infatti, sono costituite da un semplice MAX232 che altro non fa che traslare i livelli
• Ogni dispositivo sul bus CI-V è identificato da un indirizzo (da configurare sulla radio - il controller, ovvero il PC, ha sempre lo stesso indirizzo E0)
• La comunicazione tra PC e radio avviene tramite sistema di polling ovvero il computer, ogni x millisecondi, richiede informazioni alla radio (questo sistema è in realtà comune a tutti i produttori)
• All'interno di un BUS CI-V è possibile configurare una radio con l'opzione TRANSCEIVE in modo che tale radio "piloti" le altre: in pratica, quando si cambia modo/frequenza sulla radio "master", viene inviato sul BUS uno speciale messaggio "di broadcast" che obbliga le altre radio a sintonizzarsi sulla stessa frequenza/modo della master. Ovviamente le radio devono coprire le stesse frequenze, ovvero non è possibile sintonizzare un IC820 sui 20 metri.

Anche per la parte "intelligente" la risposta era abbastanza scontata: la scelta è caduta su una scheda ARDUINO che avevo preso qualche mese prima con l'intento di realizzare un multiplo voltmetro/amperometro per un alimentatore da laboratorio (nota: il progetto di questo alimentatore va avanti da oltre 15 anni. Ogni volta che mi ci rimetto, trovo subito qualcosa di più eccitante da fare!).