Radiali sollevati ed isolati dalla “terra”. la migliore soluzione per una antenna verticale HF
due interessanti documenti scritti da Rudy N6LF
“An Experimental Look at Ground Systems for HF Verticals”
“A Closer Look at Vertical Antennas With Elevated Ground Systems”
— aggiornamento progetto —
… e accettabili compromessi …….
ovvero : la verticale a modo mio ……
un collega mi ha chiesto di aiutarlo a realizzare una verticale in banda 80 metri, con possibilità a comando di utilizzo in 160 ed eventualmente anche in 40.
Parametri di progetto: spazio ridotto, impatto visivo ed ambientale accettabili, buona efficienza
andiamo con ordine
[progetto]
la teoria di funzionamento e progettazione di una verticale è chiara e ampiamente diffusa seppur con diverse interpretazioni. Nel nostro caso per ragioni anche meccaniche, uno stilo di circa 20 metri (1/4L) è impraticabile, quindi….
Per esperienze precedenti si è scelto di non installare un sistema di tiranti. Nonostante i forti venti presenzi in zona non si sono verificati particolari problemi….. salvo la normale “dinamica” meccanica……
[adattamento] quanto riguarda l’adattamento, la scelta di effettuarlo alla base è la via più semplice e aperta ad interventi evolutivi
Si può costruire un induttanza fissa con prese multiple commutabili oppure utilizzare un induttore variabile motorizzato e controllato a distanza. Ho scelto di utilizzare due induttanze variabili in serie che consentono un migliore affinamento del sistema radiante. L’intero sistema di adattamento è contenuto in una scatola stagna posizionata alla base dell’antenna.
è a tutti gli effetti un classico L-Match. Se realizzato con materiali idonei permette di ottenere la massima efficienza pur essendo circuitale te molto semplice.
Potrebbe essere sostituito da una induttanza a prese multiple ma qui c’è il vantaggio di poter posizionare le prese in qualsiasi punto ed il bypass della sezione non utilizzata minimizza le perdite
[configurazione 80m]
Come detto lo stilo di base deve risuonare ed essere utilizzabile in banda 80 metri. La differenza dimensionale tra 1/4L e la lunghezza effettiva del radiatore è minima, quindi con un semplice induttore (variabile nel caso specifico) in serie impostato a poco più di 5uH si è ottenuto il perfetto adattamento, con minimo al confine tra CW e SSB ma comunque utilizzabile senza difficoltà fino ai limiti della banda assegnata. I primi test di funzionamento hanno dato risultati molto positivi ed incoraggianti. Sono seguiti testi di tenuta in keydown a 100 e 500w e infine a 1Kw che non hanno evidenziato difficoltà di sorta. L’induttanza variabile è un surplus (ricambio NOS) di stazione HF navale di alta potenza di produzione nazionale.
[configurazione 160m]
Siamo prossimi ad 1/10L quindi serve un rinforzo el circuito di adattamento.
La configurazione più semplice per l’uso anche in 160 è l’inserimento, a monte di quello per gli 80m, di una seconda induttanza variabile, di valore adeguato e con la funzione di portare in risonanza lo stilo in banda ed adattarlo al meglio, da inserire sul circuito quando necessario. Per l’induttanza si è scelta la versione XL di quella utilizzata in 80. Stessa provenienza e stesso costruttore, dimensioni e valori elettrici decisamente più importanti. Sommando poco più di 38 uH a quelli già in uso per gli 80 si è ottenuto un adattamento ottimale in banda 160M. C’è un lieve disadattamento eventualmente compensabile, con l’ATU incorporato nell’RTX che non influisce su rendimento generale. Sono seguiti test di funzionalità e “tenuta” come per gli 80M
[selezione banda]
La selezione della banda è stata la scelta più complessa e dispendiosa (in tempo)
varie le possibili soluzioni
Scartata quella manuale, la configurazione a doppio relè pur se realizzabile introduce troppi elementi di “rischio” soprattutto in caso di uso intensivo (contest)
Analizzando il lavoro di altri sperimentatori, in particolare di Phil (AD5X) ho scelto un approccio più diretto e semplice
La commutazione “fisica” è realizzata con un relay sottovuoto NOS surplus di provenienza ex URSS facilmente reperibile online o sui mercatini a prezzi modici.
la denominazione occidentale è V2V-1V (originale B2B-1B) ed ha le seguenti caratteristiche
| *Tensione di lavoro a 30 MHz: max. 4 kV *Tensione di lavoro a 3 MHz: max. 5.5 kV *Corrente a 30 MHz: max. 15 A *Corrente a 3 MHz: max. 35 A *Frequenza max: 30 MHz *Tensione bobina: variabile da 10 a 30v in base al caso tipica 24v *Tensione rilascio bobina : da 1 V *Tempo di commutazione tipico: 35 ms *Capacità in chiusura: 2.2 pF *Resistenza di contatto: 0.015 Ω *Resistenza bobina: 180 – 200 Ω *Isolamento bobina: 500 V / 500 MΩ *Temperatura di lavoro: -60 – +100 °C *Vita operativa stimata: 100,000 commutazioni |
 |
 |
Per valutarne meglio le dimensioni : i due morsetti ai lati del bulbo in vetro sono M8!
scheda tecnica (in originale) V2V-1V
In uscita è presente un choke RF di tipo W2DU realizzato con RG-142 in teflon e 70 perline in ferrite Ferroxcube TN10/6/4-3E25, ognuna delle quali ha un Al 2250 e un Ui 5500 (decisamente superiori alle altre soluzioni disponibili sul mercato). Un secondo choke è presente all’ingresso in stazione; non è necessario ma è sempre meglio essere prudenti. E in ogni caso, come per ogni sistema di antenna, è sempre meglio tenere sotto controllo le CMC il più vicino possibile al punto di alimentazione. Il choke dovrebbe essere preferibilmente ottimizzato per la banda o le bande in uso, scegliendo opportunamente la miscela di ferrite più adatta. Inutile ricordare che i cosiddetti “ugly balun” ottenuti avvolgendo il coassiale a in aria a spirale e i toroidi a colori brillanti (polveri di ferro) sono totalmente inutili in bande basse, e marginali in quelle alte
|
|
[telecomando]
Per i il comando a distanza ho scelto un normale telecomando a 2 canali (4 commutazioni) per cancelli in UHF con portata ben superiore a quella necessaria. La commutazione si effettua direttamente dalla stazione con il piccolo comando tascabile. Non esiste un feedback ottico sulla banda in uso ma è sufficiente osservare (o ascoltare) il livello del segnale per capirlo. Sono disponibili altre sezioni che rendono possible l’inserimento di una ulteriore sezione di adattamento in 40M.
Sia il relè che il telecomando sono alimentati a 24 v. Il circuito prevede un alimentatore switching sigillato di tipo industriale ed un semplice filtro sulla CC con varistore, induttanza ed un paio di condensatori, oltre all’onnipresente diodo sulla bobina del relè.
circuito di adattamento (in fase di assemblaggio)
[radiali]
La soluzione dei radiali al terreno è una scelta obbligata per l’impossibilità fisica di installare radiali sollevati. Con soli 4 o 8 radiali sollevati da terra si sarebbe potuta realizzare una ottima GP con angolo di radiazione basso e polarizzazione perfettamente verticale.
Si è sfruttato tutto il terreno disponibile stendendo oltre 300 metri di filo inox da 1mm in maniera il più possibile uniforme. I radiali non sono risonanti e di lunghezza variabile in base alla conformazione del terreno. Convergono a gruppi di 10 in un anello di rame che funge da “bus” di collegamento e sono stati ricoperti da un sottile strato di terra poi seminato. Non è una perfetta raggiera a 360 gradi ma svolge egregiamente il suo compito. In corso prove per verificare se installare ulteriori radiali sopra il terreno
[evoluzione]
è un progetto in continua evoluzione e i futuri punti di intervento saranno
[misure]
— prossimamente —
[verifiche sul campo]
le prime verifiche sul campo in configurazione definitiva. I risultati in 80M sono decisamente soddisfacenti, con copertura globale, anche in ricezione dove solitamente il rumore prevarica il segnale. In 160 ovviamente esistono dei limiti sia in TX che in RX ma non è difficile in CW attraversare gli oceani…….
Nonostante l’assenza di tiranti la resistenza al forte vento montano è rimarchevole e senza particolari conseguenze.Grazie anche alla relativa elasticità degli stauff…….
|
||
ricalcolata 05/2020 (versione 80M)
su una impedenza di 22 ohm (da portare poi a 50 tramite UN-UN realizzato su una coppia di Ft240-43)
con poco più di 4uH di induttanza alla base
per i 160M sono necessari in totale circa 60uH
 |
 |
 |
 |
 |
|
grazie a Phil AD5X per l’ispirazione e le idee
e come sempre a L. B. Cebik, W4RNL (SK) per i “sacri” testi che ci ha tramandato
—- in aggiornamento ——
Il perenne dilemma in fase di progetto e installazione di antenne verticali HF , sia full che accorciate, è la realizzazione di un adeguato piano di terra o massa che dir si voglia…. (detto anche il secondo braccio dell’antenna)
Anche perché, si tratta in ogni caso della classica antenna 1/4 con piano di massa detta ance ground plane antenna ……. termine in disuso ……
Sia che si tratti di decine di radiali risonanti o non risonai distesi al suolo sia che si tratti di pochi elementi risonanti opportunamente sollevati da terra, non sempre lo spazio disponibile è adeguato o utilizzabile liberamente
Il classico esempio per una verticale bande basse mono o multibanda: un minimo di due radiali risonanti e sollevati dal terreno per ogni banda (160/80/40) disposti a 180 gradi tra loro.
Ancora più complesso stendere radiali sul terreno risonanti o no.. lo schema classico prevede un radiale ogni 3 gradi quindi per una corretta disposizione ne servono 120 disposti sui 360 gradi …… una gran massa di rame
Puo essere d’aiuto disporre di una superficie metallica, magari in rame, da sfruttare quale piano principale di terra subito sotto l’antenna……. ma anche questa situazione è decisamente rara
che fare?
esistono soluzioni di ripiego : singolo radiale lineare o parzialmente ripiegato, serie di paline di terra, radiali disposti a caso sul terreno i base alla disponibilità di spazio, configurazione mista sollevati e al terreno (non consigliabile ma se non c’è di meglio ) …….
In realtà esiste una soluzione pratica ed intelligente ma soltanto monomania, a meno di non intaccarne la “pulizia” e l’efficienza
parliamo di FCP (Contrappeso Ripiegato) secondo il progetto di K2AV in 160
In pratica si tratta di installare un singolo contrappeso di lunghezza opportuna, ripiegato due volte in base allo schema che riporto sotto e accoppiato al radiatore e alla discesa tramite un trasformatore di adattamento con avvolgimento bifilare
—- in aggiornamento ——
http://www.balundesigns.com/content/FCP%20Design.pdf
La grande famiglia delle Antenne ad Onda Progressiva o Travelling Wave……
Caratterizzate dalla presenza di terminazioni resistive e che in particolari condizioni di progetto possono diventare estremamente direttive e con un buon guadagno. Ma per farlo la lunghezza dei singoli bracci deve essere almeno 1L (solitamente 2 o 3L!). L’efficienza è in parte ridotta a causa della dissipazione introdotta dalle resistenza, in compenso è possibile ottenere buoni adattamenti, spesso senza richiedere ATU, su gran parte della banda coperta. La lunghezza dell’elemento ( o del braccio) determina la possibilità di adattamento sulle bande più basse. La direttività è sempre verso la terminazione. Possono essere terminate a terra oppure no ma sono sempre caratterizzate da un gruppo resistivo di linearizzazione dell’impedenza abbinato ad un balun o un-un adeguato
Ne esistono diverse tipologie costruttive…. radiatore singolo, dipoli aperti, dipoli chiusi, U invertita, versioni a v stretto (vee beam) che diventano estremamente direttive ed mostruosamente lunghe (2,3,4L!)….
Inverded U
vee beam
Fanno parte della famiglia anche le classiche T2FD e T3FD.
Le antenne terminate sono molto utilizzate in ambito professionale in quanto permettono operatività ALE e a salti di frequenza superando i limiti fisici degli ATU.
Per chi volesse approfondire l’argomento, il web è pieno di informazioni utili
ad esempio
W8JI
https://www.w8ji.com/rhombic_antennas.htm
https://www.w8ji.com/curtain%20sterba%20USIA%20array.htm
PA5A
http://www.pa5ca.com/pa6z/PROJECTS/ANTENNAS/RHOMBIC/rhombic.html
altri
http://www.iw5edi.com/ham-radio/files/Rhombic-Math.pdf
Ho trovato due esempi interessanti che pur distaccandosi in parte dalla rigidità della classica travelling wave, forniscono spunti di sperimentazione
Dalle nebbie del 1984 emerge un articolo, pubblicato da Bill W6SAI (SK) e portato in Europa da Folke SM4HJ (SK), a proposito di una antenna sviluppata da due colleghi australiani John VK6IM e Cres VK6YX
Si tratta di un radiatore da poco più di 22m di lunghezza, non risonante, che presenta una induttanza con terminazione in linea a circa 1/3 dall’estremità. L’adattamento avviene per mezzo di un trasformatore dedicato. Completano il tutto un collegamento di terra e, secondo me, anche un bel W2DU direttamente sulla discesa……..
Dà il meglio di se installata verticale o sloping. Da valutare l’impatto di radiali e/o contrappesi
Ruediger DC4FS è un utilizzatore in portatile e sembrerebbe una ottima soluzione di compromesso per uso campale multibanda
Misure DC4FS
nb: Sono in procinto di realizzarne una e nel frattempo vi allego il documento originale
Restando in VK, in tempi più recenti Peter VK6YSF, oltre ad aver lavorato sulle classiche terminate, ne ha progettato una versione a dipolo, senza la bobina, e con le sole resistenze a 1/3 dall’estremità.
Due bracci da poco più di 23m connessi ad un Balun 9:1 (non UN-UN!). In questo caso R sarà prossimo a 225ohm e in grado di dissipare almeno la metà della potenza massima utilizzata.
Ovviamente parliamo di resistenze non induttive!
maggiori informazioni e plots al suo sito
U invertita
https://vk6ysf.com/Travelling_Wave_Antenna.htm
Dipolo
https://vk6ysf.com/broadband_hf_dipole_V2.htm
Credits : W6SAI (SK)/ SM4HJ (SK)/ VK6IM / VK6YX / DC4FS / VK6YSF / W8JI / PA5CA
***** LAVORI IN CORSO *****
sono riuscito a mettere le mani su di una Barrett 910 imballata e mai usata…. quasi un miracolo
per chi non la conosce
 |
 |
è una antenna HF veicolare sviluppata in Australia e pensata per l’utilizzo nelle condizioni climatiche ed ambientali peggiori. In realtà è parte di un sistema completo che comprende apparati hf veicolari e molti accessori. Si fissa al telaio/supporto con una vite da 13mm. L’attacco stilo non è lo standard 3/8 ma è facilmente adattabile.
la costruzione ed i materiali usati sono di alta qualità
L’antenna è divisa in due parti: la base e lo stilo
la base, la più appariscente, contiene un adattatore automatico in grado di portare le caratteristiche dello stilo ad un livello utilizzabile dall’apparato. In parole semplici adatta l’impedenza dello stilo che può avere lunghezza variabile da 2 a 6 metri ad un livello prossimo ai 50 ohm graditi dall’apparato. Lavora dai 2 (in realtà 1.8) Mhz fino ai 30. E’ presente un preamplificatore in ricezione, che viene disattivato in trasmissione
E’ ottimizzata per stili relativamente corti e si è scelto l’approccio dell’induttore binario (13 induttanze singole avvolte in aria) abbinato ad un trasformatore di adattamento in linea di trasmissione a rapporti multipli: 2:1, 3:2 e 1:1. All’inizio del processo di adattamento l’antenna è essenzialmente capacitiva. La prima fase prevede l’annullamento della capacità intervenendo sull’induttanza. infine si procede all’adattamento finale con il trasformatore ed eventualmente un ulteriore affinamento lato induttanza. Come si nota dallo schema, l’adattamento è realizzato con soli induttori, quindi si presume l’utilizzo di radiatori più corti di 1/4L
Non esistono all’interno parti in movimento e gli induttori sono tutti avvolti in aria. Teoricamente è possibile adattare lo stilo su qualsiasi frequenza con un SWR massimo di 2:1… Naturalmente il tutto è in funzione della qualità della terra/massa/contrappeso che riusciamo a fornire
Il cablaggio esterno è ridotto al minimo: RF e alimentazione/controllo. Quest’ultimo è un quadripolare su connettore Molex:
è possibile utilizzarla collegando solo alimentazione ed RF. i fili blu e bianco DEVONO essere isolati.
il cavo è corto ma normalmente è in dotazione una prolunga terminata con un PL259 di alta qualità e i quattro fili di controllo non terminati. E’ necessario un choke sulla discesa ed è pratico inserirlo tra il breve cavo in uscita e la prolunga
E’ facilmente adattabile anche agli apparati radioamatoriali : è sufficiente inserire un pulsante normalmente chiuso sul positivo di alimentazione dell’antenna con il quale interrompere per un attimo l’alimentazione appena prima di inviare 15/20w in cw o rtty ed il processo di accordo si avvia. Al termine, se l’adattamento è andato a buon fine, si ottiene un swr inferiore a 2:1. NON utilizzare MAI l’accordatore dell’apparato per ridurre l’SWR finale. L’ATU interno va SEMPRE disattivato
E’ anche possibile utilizzare una antenna ibrida, ovvero uno stilo più una prolunga filare per migliorare l’efficienza sotto i 40 metri. oppure integrare lo stilo con un cappello capacitivo rigido o filare.
L’idea è quella verificare come si comporta in installazioni fisse o semifisse
con un radiatore verticale oppure ibrido (stilo + filare)
Per portare all’esterno l’alimentazione ho inserito sulla discesa due power injector (bias tee). Sono facili da realizzare ma avendo sottomano un paio di MFJ-4117 inutilizzati, ho optato per questi. tra l’altro dispongono di un pratico comando on/off necessario per avviare il processo di adattamento
la prima idea ( bozza non in scala)
il corpo antenna è sollevato dal suolo di 40cm con un supporto isolato dal terreno. lo stilo è lungo circa 300cm (3 metri); a 20 cm dal vertice si collega ad un paio di elementi disposti a circa 40° e lunghi 150cm a formare una qual forma di cappello capacitivo. In uscita, a valle del bias-tee (qui usato come estrattore di dc), un choke w2du realizzato con 70 perline fb73-2401 su rg-142. La separazione tra rf e alimentazione avviene all’interno di una scatola stagna da impianti elettrici; per maggior sicurezza ho inserito un fusibile autoresettabile ed un choke sull’alimentazione realizzato avvolgendo un normale cavo rosso e nero in un BN43-7051. (immagini a breve). In stazione, raggiunta con 15 metri di M&P Ultraflex7, ho inserito un alimentatore dedicato alla Barret con fusibile autoresettabile.
Tornando all’esterno, alla base fanno capo per ora 6 radiali risonanti e sollevati dal terreno (anche se molto meno dell’altezza ottimale): nr. 2 lunghi 20 metri (circa), nr. 2 lunghi poco più di 10 metri, nr. 1 lungo 7 metri ed uno da 5 metri. La combinazione tra carico capacitivo e dei radiali consente una accettabile efficienza tra i 40 ed i 20m. Gli 80 metri sono lavorabili con prestazioni ridotte. i 17 sono al limite ma consentono comunque l’attività DX. nb: è possibile preadattare i radiali, se usati in coppia, creando dei dipoli da ottimizzare sulla banda in uso. i due bracci dei dipoli diventeranno poi i radiali da installare, a coppie, a 180 gradi tra loro. I radiali per 20 e 30 metri saranno in futuro raddoppiati.
In seguito ho aggiunto un terzo elemento come cappello capacitivo, che ora presenta un radiatore ogni 120 gradi. le estremità degli elementi di carico sono isolate e fissate ad un proprio sostegno con monofilo di nylon. L’inserimento del carico capacitivo preclude l’uso in 10m e lo rende non ottimale in 15. I 17 si salvano per poco…….. Lavorando sulle lunghezze si potrebbe migliorare il tutto.
Nb: Se non c’è spazio per i due radiali 80M, esiste una soluzione alternativa anche se controversa…. ma da sperimentare. E’ cioè possibile realizzarli in versione coassiale accorciata dal fattore di velocità. Usando Rg58 o altro cavo con isolamento in pvc, calcolare il quarto d’onda in 80M, diviso 4 / moltiplicato .66 e si ottiene la lunghezza effettiva del radiale accorciato. esempio : 300000/3550/4 -> 21.13M * .66 = 13.95 metri. circa sei metri in meno per lato…. meglio di niente. in 40 ogni radiale diventa di circa 7 metri. l’estremità lontana va chiusa in cortocircuito. La connessione al comune di massa può essere effettuata sia con il centrale che con lo schermo. Non tutti sono concordi con questa soluzione, ma funziona. I radiali possono essere disposti anche in maniera non perfettamente lineare, visto che pur essendo risonanti, non sono molto alti sul terreno.
Primi risultati extraeuropei con max. 70w/CW (da febbraio 2018):
(80M) : 4K, P3, S01, R8, PJ4, VU2, W1
(40M) : VA2, PZ5, KM7
(30M) : TZ4
(20M) : 8P, XQ6, PV8
(17M) : PZ5
ora è solo necessario ottimizzare e migliorare. nuove immagini a breve
Brochure originale
Dedicato al suo inventore, Walt Maxwell, W2DU (SK)
Come nasce il W2DU o Maxwell Choke? Durante lo sviluppo dei satelliti Tiros, alla divisione Astro-Electronics della RCA si rese necessario misurare le caratteristiche del sistema di antenna anche sotto stress da interferenze o campi elettromagnetici provenienti dall’esterno che si abbattevano sullo schermo dei cavi coassiali di alimentazione. Per isolare quindi il segnale presente sulla linea di trasmissione da quello che scorreva sullo schermo, distorcendo lo spettro emesso e rendendo estremamente difficili se non addirittura impossibili le misure sul satellite in prova si progettò un choke dedicato. Il primo esperimento fu con anelli di ferrite di mix 43 ogni 1/4 d’onda sul cavo coassiale. Operando in V e UHF fu di fatto realizzato un oggetto simile a quelli che utilizziamo oggi, perfezionato ed ottimizzato nel tempo ad uso amatoriale. Per un funzionamento ottimale è necessario avere una impedenza esterna di almeno 10 volte superiore a quella della linea di trasmissione. Test successivi dimostrarono che sulle bande basse questo valore è troppo basso e servono almeno 1000 ohm per garantire un buon controllo delle CMC. Il materiale utilizzato è tipicamente Ferrite di mix 43 , 73 o 31. Il numero di elementi da inserire su di un tratto di cavo coassiale varia 25 a 50 in funzione del mix e delle frequenze da curare.
Il W2DU va in quella direzione, pensando in particolare al centrale di un dipolo o windom, senza dover ricorrere a pesanti e ingombranti toroidi. Si compone di elementi (tubetti) in ferrite in numero variabile infilat su un tratto di cavo coassiale il più vicino possibile al punto di alimentazione dell’antenna. Il peso aggiunto va a gravare sul connettore, quindi è opportuno alleggerirne lo sforzo con una spira ad anello intorno al centrale oppure un cordino di sostegno. Naturalmente si realizza utilizzando materiale in ferrite specifico per la riduzione di EMI e disturbi, il tipico mix 31 o simile, molto usato anche nelle clip che troviamo sui cavi di monitor e PC. In realtà parlare di Mix31 è limitativo, in quanto la varietà di materiali disponibili permette di realizzare versioni diverse ottimizzate per una o più bande. A parte la miscela, è necessario scegliere un prodotto che abbia il diametro centrale il più possibile compatibile con la guaina del cavo coassiale utilizzato. tipicamente 6.3mm per RG142 o 400 (i più usati) oppure rg-223 o 58.
Scelta delle ferriti
I Mix 31 e 73 sono i più adatti. il 31 per uso generale, il 73 è preferibile sulle bande basse
(fonte Fair-Rite)
AGGIORNAMENTO (02/2020)
provati nuovi materiali per la versione bande basse
70 perline in ferrite Ferroxcube TN10/6/4-3E25, ognuna delle quali ha un Al 2250 e un ui 5500 (decisamente superiori alle altre soluzioni disponibili sul mercato).
a parità di dimensione si ottengono capacità di choke decisamente superiori
esempio pratico: Choke W2DU ottimizzato per le bande basse ma utilizzabile anche in 40 e 30.
Ho scelto i con tubetti/manicotti in ferrite LFB095051 aventi caratteristiche simili al Mix31, quindi ottimi per 80 e 160. In alternativa ottimi anche i 33rh14, con simili caratteristiche e meccaniche e magnetiche.
La combinazione di almeno 20 elementi (fino a 30) elementi su circa 80cm di RG-142, cavo professionale da 5mm con dielettrico in teflon e grandi tenute in potenza (oltre 4kw in HF), ha consentito di realizzare un choke estremamente valido sulle bande basse, le più difficili da controllare, e con ottime caratteristiche fino almeno ai 40 metri. Per garantire un funzionamento ottimale, un choke deve esibire una impedenza di almeno 1Kohm su tutte le bande, con valori almeno doppi o tripli sulle bande basse, più difficili da controllare. E’ anche possibile usare una combinazione di materiali diversi per ottenere una estensione dei benefici. Il choke ovviamente irrigidisce il cavo. Volendo mantenere un minimo di flessibilità è possibile suddividere le ferriti in due otre blocchi separati tra loro da una decina di cm di spazio libero, per rendere più agevole l’eventuale movimento.
Il rivestimento esterno protettivo è in guaina termoretraibile e così realizzato è in grado di far transitare oltre 1Kw in HF. In funzione anche della qualità dei connettori usati e del loro montaggio.
In alternativa è possibile realizzare la versione originale di W2DU che prevede l’uso di 50 elementi FB73-2401 (detti anche ‘perline in ferrite’ con un µi 2500 )inseriti su cavo RG-303 o RG-142 o RG-400 in teflon
Tale configurazione è adattissima alle hf ed estremamente compatta, poco meno di 40 centimetri compresi i due connettori. In base alla disponibilità di uno o dell’altro componente in ferrite si può scegliere la versione più adatta. Teoricamente è possibile utilizzare anche RG-223 o RG-58 ma le tolleranze di costruzione potrebbero rendere difficoltoso inserirvi le perline. Spezzoni di cavo in teflon si trovano facilmente su ebay o a fiere e mercatini a basso costo.
Così configurati, i valori medi sono di impedenza sono: circa 900 ohm a frequenze inferiori a 2 mhz (160M) e intorno ai 1000 ohm in 40 ed 80 metri. Sulle bande alte i valori si riducono a causa della diversa risposta del materiale magnetico. Unendo anche materiali più adatti, è possibile salire fino ai 10 metri con ottimi risultati, ad esempio il CST9.5/5.1/15-3S4 di Ferroxcube
La risposta è ovviamente ampia e le perdite di inserimento praticamente inesistente. Da non dimenticare i benefici anche in ricezione, in particolare nel caso in cui vi siano fonti di RF nelle vicinanze o intrusioni di broadcasting
La potenza di transito è sempre stimata e dipende dalle condizioni della linea di trasmissione
utilizzando LFB095051 sono necessari almeno 30 elementi per un choke che dia buoni risultati anche sulle bande basse
choke W2DU, assemblati con RG-142
in alto versione leggera con 20x FB73-2401, al centro versione standard 50 x FB73-2401, in basso con 26 x LFB095051
info materiali : LFB095051-000 / Amidon FB
Grazie per l’ispirazione a Jerry W2FMI (sk) e Rick DJ0IP
si tratta di componenti ferromagnetici realizzati con una miscela di materiali genericamente definiti “ferriti”. da non confondersi con i similari in polvere di ferro solitamente identificati da colori variabili, non adatti a questo scopo. La forma tipica è quella a toroide, ma esistono anche in tubetti, clip, perline e blocchetti binoculari. Il colore è solitamente grigio scuro in tonalità varibile in base al produttore. In alcuni casi sono disponibili in versioni tendente al verde o all’azzurro.
Per avere quello corretto è necessario affidarsi ad un rivenditore affidabile oppure procedere con la seguente misura
come si nota l’induttanza è in funzione del mix e della dimensione del toroide
i nuclei in ferrite sono identificati dalla sigla FT seguita dal diametro in pollici e dal mix
(es. FT240-43 ferrite mix 43 diametro 2.4 pollici – poco più 6 centimetri) La lettera A accanto alla misura indica altezza doppia, equivalente a sovrapporre due nuclei normali
tnx: Palomar Engineering
come si può notare il tipo 31 è il più adatto per un uso ad ampio spettro.
Sono realizzate con mix le clip anti-disturbo utilizzate normalmente su PC, monitor ed accessori informatici
Il tipo 77 è più specializzato ed adatto soprattutto alle band basse
Il tipo 43 è intermedio e dà il meglio di sè fino ai 40 metri con uso saltuario in 80
Il tipo 61 è adatto alle bande più alte fino ai 20 metri
il segreto è ottenere l’impedenza più alta alla frequenza più bassa, o almeno a quella che ci interessa di più
Datasheet materiali in ferrite
Materiali a base di ferrite
(Amidon© / FairRite© / Laird© / Ferroxcube© ):
initial permeability ui=850. 28.7mm x 28.7mm x 14.25mm, fori 6.35mm,
Nuovo materiale per W2DU su coassiali 5mm
( RG-142/400/223/58)
Ferroxcube TN10/6/4-3E25
 |
 |
FB73-2401 (standard per W2DU)
Permeability 2500 Amidon FB
LFB095051 (per W2DU )
initial permeability: 5000, 9.5mm x 19 foro 5.1mm
CST9,5/5.1/15-3S4 (per W2DU)
initial permeability: 1700, 9.5mm x 15mm foro 5.1mm
Materiali in polvere di ferro:
normalmente non utilizzati
Dopo aver realizzato varie configurazioni di dipolo linked è arrivato il momento di costruirne uno da accoppiare al supporto in carbonio da 6 metri. Lo so lo so tutti sconsigliano e vietano l’abbinamento tra hf e carbonio ed in parte è vero. Mai realizzare una verticale o gp sostenuta da quel materiale. Ma un supporto centrale per un dipolo a V invertita non ha di certo molte interazioni con l’antenna. Forse è il caso di evitare alte potenze ma nel mio caso non si superano i 15w. Perchè non tentare? E nell’ottica del sempre più leggero trovar i componenti più adatti.
Supporto: nel solito mega store di articoli sportivi ho trovata in svendita una canna compatta in carbonio lunga 6 metri che occupa 40cm chiusa! Eliminato l’elemento terminale troppo sottile e peraltro danneggiato, è di fatto utilizzabile fino a 5.30M. Robusta e flessibile oltre che più leggera di quella classica corta in VTR, pesa soltanto 290 grammi
Filo: ho di fatto standardizzato sul Sotabeams ad alta visibilità. Perfetto per questa applicazione
isolatore centrale: casualmente il diametro dell’elemento terminale è perfetto per essere infilato in uno dei quattro fori di fissaggio di un SMA frangiato. Peraltro la discesa è intestata SMA
Ponticelli: ho deciso di costruirli ritagliando gli isolatori da strisce di plastica sconosciuta in uso per giardinaggio. i connettori sono i soliti bullet da 3mm ( solo perché ho terminato quelli da due)
Isolatore terminali: due anelli recuperati da una catena bianca e rossa di plastica con due cordini
ho scelto le tre bande di base 17,20 e 30 con l’ipotesi futura di aggiungere i 40.
Per le misure il solito tool di sotamaps. Il centrale sarà posizionato a metà dell’ultimo elemento cioè a circa 5.20 metri da terra. Con le misure fornite e 3.5 metri di cordino per ogni lato i 120 gradi sono lì.
Per il fissaggio al suolo il solito picchetto portacanna aiutato da una fascetta riposizionabile. Fissati i cordini al suolo con i soliti chiodi del 16 e collegata la discesa (rg-174 intestato sma) verifico che il tutto sta perfettamente in piedi, nonostante il vento. Rapida regolata ai cordini ed è tempo di test in aria.
Non allego le misure perchè inutili…… Piatta in 17, 20 e 30, naturalmente ottimizzato per il cw…. la fonia non è un mio problema.
Da notate che NON ho accordatore a bordo……
E lo zaino diventa più leggero……
************* LAVORI IN CORSO ******************
Balun Guanella, balun in corrente, bla bla bla tutti ne parlano.
Senza entrare troppo nel teorico cerchiamo di capirne di più per sfruttarlo al meglio e quando veramente è necessario impiegarlo. George Guanella nel 1944 teorizzò la realizzazione di trasformatori avvolti in linea di trasmissione, per ottenere anche l’effetto di “strozzare” (choke) le correnti di modo comune. Il tutto è stato ripreso ed ampliato in seguito da Jerry Sevick W2FMI (SK)
L’elemento di base da cui partire è il Trasformatore a Linea di Trasmissione (Transmission Line Transformer o TLT all’inglese) che Guanella definì “Bulding Block” con rapporto 1:1
Il TLT trasferisce l’energia tra il suo ingresso e l’uscita attraverso una linea di trasmissione e non tramite flusso magnetico come avviene nei trasformatori tradizionali. Per questo motivo il TLT ha una maggiore larghezza di banda ed una efficienza maggiore rispetto ad altre soluzioni. Utilizzando un nucleo di materiale adeguato e opportunamente dimensionato e con una impedenza di linea prossima ai 100 ohm, è possibile ottenere bande passanti di circa 100 Mhz ed alte efficienze di oltre il 90% per rapporti di trasformazione compresi tra 1:2 e 1:16. Inoltre, per le caratteristiche di efficace trasformatore di isolamento, è possibile convertire un balun in un-un con un riferimento a massa anzichè flottante.
E’ realizzato avvolgendo una linea bifilare (due conduttori affiancati isolati o smaltati) o coassiale su di un nucleo in ferrite (non in polveri di ferro). Questo tipo di costruzione permette di ottenere una banda passante molto estesa ma soltanto per un numero molto limitato e finiti di rapporti di trasformazione. L’elemento di base è da considerare a tutti gli effetti un trasformatore 1:1. Il trasformatore è bilanciato per costruzione e rimane tale se i due capi rimangono flottanti rispetto a massa
Tipicamente è possibile ottenere i valori di 1:1 , 1:4, 1:9, 1:16 e con qualche “trucco” 1:6 e 1:12. Il tipo di materiale utilizzato come supporto influisce sia sull’induttanza che sul fattore di merito (o “Q”). La scelta del corretto mix nel toroide è fondamentale per ottimizzare la risposta nella banda di maggior interesse.
Una linea bifilare realizzata con due conduttori isolati paralleli ed affiancati, sullo stile della classica piattina bicolore rossa e nera con una sezione di circa 0.5mmq ha una impedenza di 100 ohm. L’elemento di base avvolto di cui si è parlato sopra ha quindi una impedenza tipica di base di 100 ohm. Utilizzando un cavo coassiale anzichè una linea bifilare, l’impedenza sarà quella tipica del conduttore ( 50 o 75 ohm). Variando la spaziatura tra i conduttori bifilari è possibile aumentare l’impedenza a 100 e 200 ohm. Oltre pur essendo possibile, diventa di difficile realizzazione meccanica. La soluzione più comune utilizzata per spaziare i conduttori è inserirli in un tubetto di silicone o teflon di diametro variabile, in quanto la distanza critica è quella tra il centro dei conduttori, non quella tra le guaine. La formula per calcolar ela separazione in funzione dell’impedenza è
dove D è la distanza tra i conduttori , d il diametro degli stessi, Z è l’impedenza della linea, Z0 è la costante dell’impedenza in aria (circa 377 Ω), εr è la costante dielettrica (tipica 1.00054).
In condizioni normali la separazione D è superiore al diametro del conduttore d quindi risulta più pratico utilizzare le seguente
infatti con una separazione di 3mm ed un diametro di 1 mm si ottiene una linea prossima ai 200 ohm desiderati
Normalmente la spaziatura si regola infilando i conduttori in tubetti di teflon o silicone di diametro esterno opportuno. Utilizzando filo di rame smaltato anziche isolato e mantenendo i conduttori accostati, si ottiene una linea di trasmissione di impedenza prossima ai 50 ohm. Quindi un choke 1:1 per linea a 50 ohm si può ottenere sia avvolgendo cavo coassiale su un toroide che utilizzando un bifilare in rame smaltato. In entrambi i casi nel caso di installazione al’aperto ricordarsi contenitore e connessioni stagne!
Gli elementi di base sono quindi un trasformatore in linea di trasmissione (1:1 per semplicità) con un valore di impedenza noto (tipicamente da 100 a 200 ohm). Il trasformatore avvolto con cavo coassiale o filo nudo è il classico choke in corrente, di cui si è già discusso. Realizzato come sopra indicato, il trasformatore oltre ad annullare o ridurre le correnti di modo comune e avere una ampia banda passante, compatibilmente con il materiale utilizzato, non crea eccessive saturazioni nei nuclei magnetici, che in ogni caso devono comunque essere opportunamente dimensionati.
Un trasformatore in corrente realizzato con il metodo Guanella combina due o più “moduli” per ottenere il rapporto di trasformazione di impedenza desiderato.
Basiamo il ragionamento sul singolo elemento bifilare da 100 ohm avolto con cavo isolato
Con la linea a 100 ohm e ragionando su di una impedenza tipica di 50 ohm le combinazioni terminano, a meno di non dover lavorare su valori intermedi. Per rapporti di trasformazione superiori è necessario aumentare l’impedenza del trasformatore di base.
Per valori ancora superiori l’impedenza va ulteriormente aumentata. Per un 1:16 servono 4 nuclei con impedenza di 200 ohm (circa 3mm di separazione) sempre connessi primario parallelo (50) secondario serie (800)
Come si vede le combinazioni non sono infinite e dipendono da scelte anche meccaniche e di progetto.
Combinando i singoli elementi in modo particolare è possibile avere rapporti diversamente non ottenibili. Ad esempio combinando due trasformatori 1:4 collegati in modo incrociati si ottiene un trasformatore 1:6 (50->300)
Altra soluzione per valori particolari possono essere realizzati soltanto con trasformatori composti da un elemento in tensione oppure di tipo un-un ed un elemento guanella in corrente (1:1 o 1:4) oppure con particolari configurazioni
ad esempio :
il 1:6 può anche essere realizzato combinando un 1:4 guanella con un-un 1.56:1
il 1:12 è un 1:9 guanella accoppiato con un un-un 1.33:1 settifilare (brutta definizione per un avvolgimento realizzato con sette conduttori paralleli)
altri valori possono essere ottenuti anche sfruttando prese intermedie sugli avvolgimenti oppure convertendo un balun in un-un (esempio un trifilare 1:2.25)
I trasformatori di tipo guanella per definizione sono realizzati per un unico rapporto di trasformazione. L’unica combinazione che consente di ottenere un doppio valore è il caso dell’1:4 che con la trasformazione del secondario da serie a parallelo, si trasforma magicamente in 1:1. E’ una soluzione usata spesso per basse potenze per la cui realizzazione serve soltanto un commutatore doppio adeguato. In questa configurazione e per potenze sotto i 100w è possibile utilizzare nuclei di dimensione ridotta (misura 82 o 100) o meglio ancora binoculari.
Nel caso di impiego in un balun, il secondario diventa sbilanciato e non più flottante. Nonostante la realizzazione in corrente, in casi particolari (windom ad esempio) potrebbero verificarsi dei disadattamenti per la formazioni di correnti di modo comune provocate dalla massa sul secondario. In queste situazioni si rende necessario combinare il balun primario con un secondo elemento sempre in corrente questa volta di tipo 1:1 e che per ragioni meccaniche potrebbe essere un W2DU oppure il classico coassiale avvolto su toroide.
Un balun Guanella 1:4 può essere realizzato sia su uno che su due toroidi. Si risparmia un elemento magnetico ma:
Quindi scegliere sempre la soluzione a doppio nucleo, nonostante l’apparente complessità costruttiva, e contrariamente a quanto si vede sempre più spesso pubblicato online o sui siti di produttori. Le uniche configurazioni mono toroidi sono i choke 1:1 a 50 ohm!
Il numero di spire dell’avvolgimento influenza l’induttanza totale, in funzione della miscela di materiali utilizzati nel nucleo. tipicamente si utilizzano da 8 a 12 spire.
La miscela di ferrite di tipo -61 è ottimizzata per le frequenze più alte e la -43 per quelle più basse. La -31 è da utilizzare solo per choke RF 1:1. una soluzione suggerita anche da Sevick è la -K, che è difficile da reperire. La dimensione del nucleo influenza le caratteristiche magnetiche ma nell’uso pratico è da valutare in funzione della potenza di transito. La dimensione massima reperibile è la 240 (61mm di diametro), anche se per alcuni mix sono disponibili la 290 (74mm) e la 340 (86mm). Per sicurezza è possibile accoppiare più nuclei (normalmente due) da incollare con colla a caldo o resine. Si ha certamente una variazione delle caratteristiche magnetiche ma la tenuta in potenza aumenta in modo esponenziale così come la dissipazione del calore. Non vi sono particolari rischi di saturazione del nucleo nella configurazione Guanella.
ad esempio riporto la costruzione passo passo di un 1:9
http://www.qsl.net/kh6grt/page4/balun/balun.htm
c’è da divertirsi….
biografia:
*** LAVORI IN CORSO ***
Partendo dall’idea iniziale di N6VNG che progettò una antenna dual band (40 e 20) a v invertito per applicazioni NVIS ho provato a simularne una analoga più indirizzata verso la normale operatività a medio-lunga distanza
Ho cercato come sempre di ottimizzare la portatilità e, scomponendo un dipolo linked a V invertita è uscito quanto segue :
i due lati vengono nominati “corto” e “lungo” in base alla quantità di rame presente. La lunghezza totale dei due bracci incluse le corde è di fatto la stessa (pochi cm di differenza non incidono e possono essere recuperati lavorando sulle corde)
E sempre possibile combinare anche altre misure (80/30 e 20/40) sfruttando la tecnica dei links
Un choke o balun 1:1 è sempre raccomandato, in particolare scendendo sotto i 40 metri
******* aggiornati i ponticelli di cambio banda ******************
Da parecchio tempo che volevo realizzare un dipolo multibanda per attività portatile, il classico “linked dipole” come usano dire i colleghi inglesi
A differenza di altre soluzioni basati su adattamenti più o meno efficaci, in questo caso si tratta di un dipolo vero e proprio tagliato sulla frequenza più bassa. Anzi su più dipoli monobanda montati in serie. La lunghezza totale è quella del dipolo per la frequenza più bassa e a intervalli calcolati sono presenti dei ponticelli che isolano le singole sezioni garantendo sempre il miglior adattamento con una altissima efficienza. Le sezioni rimangono sempre meccanicamente fissate tra loro, l’interruzione è soltanto elettrica. E soprattutto non serve ricorrere all’accordatore. Per questo motivo risulta essere una delle antenne più utilizzate in ambito Sota e per attivazioni leggere.
La difficoltà maggiore è calcolare la posizione dei tagli. Fino a non molto tempo fa si ricorreva alla calcolatrice e, con una certa tolleranza e approssimazioni successive si arrivava al risultato desiderato, con opportuno spreco di tempo e materiale. Per fortuna esistono strumenti online per il calcolo dei tagli che garantiscono il risultato migliore al primo tentativo ( o quasi)
La mia necessità era quella di avere un dipolo quadribanda (40/30/20/17) leggero, semplice e veloce da installare, da realizzare possibilmente con materiali già disponibili. L’installazione sarà tipicamente a V invertita sfruttando un palo in vtr da 6/7 metri e i bracci saranno fissati al suolo con picchetti in alluminio. Il filo è da 0.3mmq, possibilmente di recupero, perfettamente adatto allo scopo
Si inizia con i calcoli e grazie a http://www.sotamaps.org/extras.php (linked antenna designer) in poco tempo si conoscono le lunghezze dei singoli segmenti con tanto di disegni tecnici
E’ possibile selezionare il numero di bande (frequenza centrale), l’altezza da terra, l’altezza dei terminali e la lunghezza del cordino di fissaggio. Fatte le opportune scelte ecco i risultati. Per un migliore adattamento è necessario mantenere i bracci a circa 120 gradi tra loro, quindi il semidipolo deve avvicinarsi il più possibile ai 60 gradi di inclinazione… ci siamo quasi
Queste misure sono nette, ho aggiunto 4 cm di extra per i link. Versione ottimizzata per CW
Come si nota ogni braccio è lungo 9.8 metri (a cui aggiungere i 16 cm di extra per i links) e sono previsti cordini da 2.2 metri da fissare direttamente al terreno. Con queste misure è garantito un angolo ideale di 120 gradi tra i bracci della V invertita. Il progetto è relativo ad una altezza del centrale di 6 metri dal suolo.Si ottiene anche un bellissimo documento di progetto in formato PDF
nb: a differenza di quanto indicato nell’immagine, le misure sono ottimizzate per filo isolato, non nudo.
i nuovi ponticelli di cambio banda sono realizzati con connettori per uso aeromodellistico estremamente robusti e leggeri. L’isolatore è stato stampato in ABS
(le foto sono della versione “alleggerita” di cui parlerò prossimamente
Il mammuth è rimasto all’estremità per robustezza e semplicità di regolazione del braccio in 40
Per l’isolatore centrale ho deciso di realizzare un componente custom.
Grazie alle idee presenti su thingiverse e alla “collaborazione” di un stampatore 3d ho scelto http://www.thingiverse.com/thing:894073 cioè un centrale da fissare direttamente sul palo in vtr diponibile sia per bnc che per so239. Per ragioni meccaniche ho rinunciato ad installare un choke centrale, sostituendolo con il micro choke portatile http://www.iz2zph.eu/micro-choke-per-attivita-in-portatile/ alla base.
ecco il risultato
il dipolo completo di cordini, picchetti e 10 metri di rg174 è contenuto in una busta quasi tascabile
La scelta dell’RG-174 terminato in SMA con adattatori BNC è vincente per peso e ingombro
al termine dell’installazione si presenta così
all’aria aperta finalmente……. (nell’area prove normalmente utilizzata)
Per il primo test, verificare la corretta risonanza partendo dalla banda più alta. Eventualmente intervenire sulla lunghezza delle sezioni, ma nel mio caso non ce ne è stato bisogno.
Dopo la prova meccanica ho deciso di alimentare l’antenna con rg-174. l’rg-223 che uso normalmente non crea problemi ma in caso di vento meglio stare tranquilli…..
Una volta montata, scegliere la banda aprendo o chiudendo i relativi ponticelli. Tutto qui
I bracci del dipolo sono perfetti per questo scopo, anche se in presenza di vento è consigliabile usare altri due tiranti.
In foto la versione con supporto da 9 metri durante un test in condizioni reali. E’ utilizzabile anche con 6 o 7 metri modificando la lunghezza dei cordini per mantenere costante l’angolo intorno ai 120 gradi.
Come indicato nel disegno, anche i tiranti devono essere della lunghezza predefinita e l’antenna va mantenuta in leggera tensione.
Così facendo, oltre alla tenuta meccanica si garantisce il corretto adattamento. Perfettamente utilizzabile senza necessità di accordatore in 20M (completa) 30M (completa) e 40M (praticamente completa).
Volendo è possibile integrare altre due bande a scelta tra 10 12 e 17.
Per gli 80m oltre a due prolunghe da poco meno di 10m l’una (intorno a 9.50 per la precisione) serve un supporto centrale ad almeno 11m dal suolo ed il choke è obbligatorio. In entrambi i casi sono garantiti i 120 gradi ideali.
Sono decisamente lontani i tempi in cui per poter effettuare attività HF all’aperto era necessario andare alla ricerca di alberi con cui affrontare una battaglia a colpi di corde, pesi e rinvii.
I più fortunati disponevano di pali telescopici in alluminio provenienti dal mercato del surplus… sicuramente autoportanti ma anche mostruosamente pesanti ed ingombranti.
La diffusione dei pali telescopici in vetroresina (volgarmente definiti “canne da pesca” ) ha sicuramente permesso una maggiore flessibilità operativa ma……. come fissare la cosiddetta canna al suolo?
Facciamo subito una distinzione… da una parte le canne da pesca in vetroresina vere e proprie con una altezza massima di circa 8 metri e con qualche escursione verso i 10.
Le canne in carbonio indipendentemente dalla misura sono ottime quale supporto centrale per dipoli a V invertita. Il peso ridotto e la minore flessibilità rispetto alla vetroresina hanno la meglio per questa applicazione. Da evitare in ogni caso le alte potenze. Causa una particolare conduttività del materiale non vanno MAI usate per verticali e GP. Con alte potenze c’è il rischio di vederle letteralmente andare in cenere!
Dall’altra parte quelle create ad uso radiantistico (Spiderbeam/DX-WIRE) che raggiungono i 26 metri passando per 15 e 18.
Differenza? spessore dei materiali, capacità di resistenza alla compressione, diametro dei cimini e ovviamente della base. Senza dimenticare il costo……
La scelta è in funzione dell’applicazione e del tipo di antenna da sostenere. Un conto è una semplice GP o una EFHW o al limite un dipolo leggero. Diverso è il caso di un dipolo QRO per gli 80m o una spiderbeam o una yagi molto leggera. Inoltre va distinto tra installazione fissa e temporanea.
Canne da pesca (fino a 7/8 metri):Normalmente la cima non è sfruttabile causa estrema flessibilità e piccolo diametri. Dal secondo elemento in poi è possibile fissare un dipolo leggero (max 40M) a V invertita oppure una EFHW di pari misura e pari configurazione. In alternativa sono ottime per GP e verticali fino ai 20M(se 7M) o 30M(se da 8M).
La linea di confine è rappresentata dai 10M (IZ1POD) . A partire da questa misura entrano in gioco spessori maggiori e cimini che spesso superano i 5mm. Dai 10 metri in su possono essere tranquillamente usate per dipoli a V invertita da 40M e oltre realizzati con filo da circa 1.5mmq oppure per verticali e GP per 30, 40 e perchè no, anche per le bande basse se altezza ed investimento sono adeguati. Fino ai 15 metri i prezzi sono accettabili, oltre l’aumento è esponenziale.
La paura più diffusa è quella del “telescoping” ovvero nella chiusura delle sezioni per effetto del vento o del peso. C’è chi suggerisce l’uso di fascette in plastica rinforzate da anelli in gomma chi invece usa fascette in acciaio rivestite di guaina termoretraibile. E’ una soluzione pratica per installazioni fisse. Per l’uso temporaneo e fino ai 15 metri di altezza, l’esperienza mi insegna che usando dipoli, efhw e verticali, sarebbe possibile rinforzare le giunzioni con nastro adesivo telato o meglio “americano” ma è meglio procedere come segue:
In ogni caso evitare di sovraccaricare la struttura con il peso del cavo coassiale!. Utilizzare cavi da 5mm spiralandoli lungo il palo per equilibrare il carico. In portatile preferibile rg174
Un problema sempre presente è quello del fissaggio al terreno. Le piastre sottoruota sono la soluzione ideale operando nei pressi di un veicolo.
E’ possibile sfruttare palizzate e recinzioni fissando il tutto con cinghie autobloccanti o al limite fascette in plastica
Ma…… se non ci sono nè alberi nè strutture?
Esistono in commercio a prezzi irrisori supporti da terreno nati per ombrelloni e stendibiancheria a “ombrello”. Da un lato presentano una vite che va semplicemente inserita nel terreno fino al blocco per poi inserire il palo nell’apposito colletto. Sono disponibili in vari diametri e materiali (plastica e acciaio zincato) . Sono ottimi per i pali più pesanti (fino a 18 metri)
Per le canne leggere è meglio rimanere in ambito pesca sportiva. Personalmente uso un picchetto da canna che, in presenza di terreno adeguato è perfetto a mantenere la verticalità, aiutato da una fascetta riposizionabile. In foto una canna da 7 metri, acquistata in una nota catena di articoli sportivi, che sostiene un dipolo linked 4 bande (17,20,30,40). Il picchetto è stato collaudato con canne da 10 metri e ha richiesto un paio di controventi per maggior sicurezza
niente di meglio di una classica GP per viaggiare leggeri.
ideale per i 20m in montagna richiedendo un unico supporto leggero da circa 6/7 m. con i due radiali facilmente posizionabili. Si ottiene una antenna risonante su tutta la banda, con la massima efficienza e un basso lobo di radiazione ideale per il DX. Anche con meno di 10w non mancheranno le possibilità di attraversare gli oceani, specialmente in CW.
alla base ho posizionato un choke realizzato avvolgendo 11 spire di RG-316 su un FT140-77, ottimo fino a 100/150w. Il tutto è montato su di un supporto in plexiglass. Tra le possibili configurazioni ho deciso per quella a due radiali, la più gestibile.
Ho utilizzato per la prima volta il filo ad alta visibilità da 0.3mmq di Sotabeams (C). gran bel prodotto, isolato fino a 1KV e grazie alla particolare lavorazione della guaina è sempre possibile districarlo senza difficoltà.
Come misura iniziale sono partito dalla classica 5.15 metri per tutti e tre gli elementi e con l’ausilio dell’analizzatore ho portato l’antenna in risonanza lavorando sia sul radiatore che sui radiali. Questi ultimi danno il miglior valore di impedenza e quindi di adattamento se posizionati a 45 gradi rispetto al centro (a 90 gradi tra di loro). Piccole variazioni possono essere necessarie in particolari condizioni di terreno o di ostacoli nelle vicinanze.
Con il centrale posizionato ad almeno 2m dal suolo, i radiali possono anche essere disposti orizzontalmente per ottenere la massima efficacia di radiazione, ma questa configurazione è dipendente dalle condizioni del terreno e di eventuali ostacoli nelle vicinanze.
Ogni radiale è terminato con un isolatore autocostruito che con un tratto di corda è fissato al terreno usando chiodo o picchetto. La lunghezza della corda è quella che consente di ottenere l’angolo di 90 gradi tra i radiali in funzione dell’altezza da terra, facilmente misurabile usando un semplice foglio di carta.
Tipicamente con una canna in VTR da 7 metri si fissa il radiatore alla canna per tutta la sua lunghezza, il centrale rimane a circa 1.5/1.8 metri da terra e i radiali vanno al terreno opportunamente spaziati.
La versione per i 40 metri richiede un supporto da almeno 15 metri. In alternativa, disponendo di una canna da 11/12 (o al limite 10) metri è necessario sollevarla dal suolo di almeno 1.5/2 metri utilizzando un supporto non conduttivo e disporre i radiali orizzontalmente ad una altezza compresa tra 1.5 e 2 metri dal suolo (più alti sono meglio è).
Per la misura di taglio si parte da 10.2 metri per tutti e tre gli elementi e si porta in risonanza lavorando sia sul centrale che sui radiali. Lavorando sull’angolo di questi ultimi si ottiene l’impedenza ottimale
Per concludere è anche possibile realizzarne una versione bibanda “linked” ( o tribanda con i 30m) posizionando opportunamente i ponticelli sia sul radiatore che sui radiali
sfuttando quattro tubetti di mix 31 e una rimanenza di RG-178 ho realizzato un micro choke tascabile per basse potenze (fino a 50w). in totale sono state avvolte 6 spire
le misure sono interessanti e decisamente migliori di altre soluzioni basate su materiali simili
nb: il cavo supporta potenze decisamente superiori, ma in questa applicazione è meglio non esagerare
ecco le misure di impedenza di choke. NON è la risposta del choke ma la rappresentazione della capacità di “strozzare” le correnti di modo comune presenti sulla parte esterna della linea di trasmissione. Tanto maggiore è il parametro “Z” tanto migliore è il choke. Si misura collegando al VNA o al ponte i soli schermi del cavo passante. Oltre i 2000ohm si sta tranquilli, ma in 80 è meglio stare almeno sui 4000. dai 30M a salireservono impedenze minori
l’impedenza in 80 e 40 (‘Z’) è decisamente ottima, non male anche in 30 e 160.
Non mi considero un esperto, non ho inventato niente, mi informo e imparo dai miei errori
fatta questa doverosa premessa…..
Balun .. l’oggetto misterioso …. tutti ne parlano, spesso a proposito
Il Balun, non balus o balum o barnum o baloon(!) , come indica il nome, è un adattatore tra una linea di trasmissione bilanciata (BAL) ed una sbilanciata (UN). Di fatto un accessorio di una linea di trasmissione. Si utilizza tipicamente al centro di un dipolo e genericamente dove esistano due rami o bracci di antenna con polarità opposte. L’inserimento di un balun consente di adattare la discesa sbilanciata, realizzata tipicamente con un cavo coassiale, ad una antenna bilanciata (dipolo,loop etc). Nella maggior parte dei casi è utilizzato come choke o isolatore di linea (ovvero in configurazione 1:1). Per la precisione così installato diventa un CMC choke, ovvero un componente che previene (o almeno dovrebbe) la propagazioni di correnti di modo comune sullo schermo della discesa coassiale che tra l’altro contribuiscono ad incrementare la potenza riflessa.. In parole pratiche, riduce i cosiddetti ritorni di RF. Ovviamente il funzionamento di un choke è migliore quanto più una antenna è installata in condizioni tali da consentire alla RF prodotta di essere irradiata e non dissipata sul cavo di alimentazione. Per poter fungere da CMC Choke un balun 1:1 deve essere configurato “in corrente”. Un uso secondario (anche se molti pensano sia il primario!) possono essere configurati per un impiego come trasformatori di impedenza. I più diffusi sono 4:1 e 6:1 (tipici delle OCFD o windom) ma è possibile realizzare qualsiasi valore, anche frazionario (es. 2.25:1 perfetto per loop e delta). In questo caso la prima cifra indica l’impedenza dell’antenna, la se seconda quella della linea di trasmissione; 4:1 significa adattare una antenna bilanciata con 200 ohm di impedenza tipica ad una linea di trasmissione da 50 ohm. E’ il caso tipico di una OCFD/Windom con il centrale ad una decina di metri dal suolo.
Esistono varie scuole di pensiero e filosofie di progettazione oltre che ambiti applicativi. Si parla quindi di balun in tensione o corrente, singolo o multi elemento, Guanella, Ruthroff e chi più ne ha più ne metta. Cerchiamo di capirne qualcosa in più……
linea: bilanciata o sbilanciata?
Le linee ed i carichi bilanciati, hanno per loro stessa natura, la stessa stessa tensione tra ogni terminale e la massa/terra. Ogni conduttore bilanciato trasporta correnti uguali ma con fase opposta. Se la linea di trasmissione non ha uguale tensione e uguale corrente con fasi opposte sui due terminali, può comportarsi come una antenna. La corrente deve essere correttamente bilanciata, la tensione ha una importanza minore ma può essere determinate in taluni casi. Anche linee coassiali (dette anche “sbilanciate”) devono presentare correnti uguali ma opposte in fase tra terminale centrale e schermo. Queste correnti devono scorrere liberamente soltanto all’interno dello schermo. Se le correnti non sono perfettamente uguali o vi sono variazioni di fase, esse tenderanno a scorrere anche sulla superficie esterna del cavo causando, portando alla irradiazione della linea stessa. In entrambe le tipologie di linea di trasmissione, la corrente differenziale che si forma tra terminali non bilanciati viene definita “corrente di modo comune” o CMC. Tali correnti devono essere ridotte e se possibile eliminate il più vicino possibile all’antenna per evitare che la linea di trasmissione si trasformi in antenna essa stessa ed evitare fastidiose e dannosi rientri in stazione. Si ottengono inoltre come effetti collaterali una riduzione del rumore in ricezione e una maggiore stabilità, spesso con importante riduzione, del rapporto onde stazionarie (ROS/SWR)
Nessun sistema di antenna esistente è perfettamente bilanciato o perfettamente sbilanciato. Nella realtà le situazioni sono spesso a metà. E’ qui che entrano in gioco i cosiddetti Balun
Balun in Corrente.
Il balun in corrente consente a ciascun terminale della linea di trasmissione di variare la propria tensione con riferimento alla massa/terra comune. In al modo si garantisce che sui due terminali siano presenti correnti uguali con fasi opposte. I due avvolgimenti sono nello stesso senso per cui i campi magnetici delle due correnti bilanciate opposte si cancelleranno a vicenda. I balun in corrente sono adatti sia alle linee bilanciate che a quelle sbilanciate. Inoltre, per la loro costruzione, riducono le correnti di modo comune fino ad annullarle nei casi migliori. Sono anche detti “isolatori di linea”. Se utilizzati esclusivamente su linee sbilanciate sono definiti “UN-UN”. E’ consigliabile utilizzarli sempre in quanto non producono nessun effetto negativo, a condizione che siano opportunamente dimensionati e che vengano posizionati il più vicino possibile all’antenna. Il classico balun 1:1 in corrente (o choke) supporta meglio di altri le potenze elevate, in quanto è soltanto la corrente di modo comune da bilanciare che tende alla saturazione del nucleo in ferrite.
Balun in tensione
Il balun in tensione forza entrambi i terminali alla stessa tensione. Tale forzatura può generare differenze di fase tra i terminali e la massa/terra creando differenze sbilanciate. La linea di trasmissione in questi casi può irradiare. I due avvolgimenti sono isolati tra loro, come in un comune trasformatore. Per costruzione non isola dalle correnti di modo comune e quasi sempre porta a sbilanciamenti e irradiazioni da parte della linea di trasmissione. I carichi non sono mai perfettamente bilanciati e i baluns non sono mai perfetti! differenza di un balun in corrente, nel balun in tensione le tensioni sulla linea di trasmissioni portano alla magnetizzazione del nucleo in ferrite con il rischio di saturazione. Anche l’impedenza di carico è un fatture di peggioramento delle prestazioni. Entrambe queste problematiche portano al riscaldamento e alla saturazione del nucleo che nei casi peggiori può rompersi. Il consiglio è quello di usare sempre balun in corrente per ottenere un migliore bilanciamento e minori perdite sulla linea di trasmissione. In alternativa, volendo utilizzare comunque un balun in tensione, farlo sempre seguire da un 1:1 in corrente.
Comprese le caratteristiche di base dei baluns e analizzati i materiali che meglio si adattano all’applicazione, chiunque può dedicarsi alla loro costruzione. I risultati però non sempre sono all’altezza delle aspettative. Un vecchio detto dice : se si hanno a disposizione due serie uguali di componenti per realizzare due balun identici, due persone otterranno risultati diversi… ma anche una stessa persona difficilmente realizzerà due prodotti perfettamente identici…. Questo per dire che gli ostacoli che possono frapporsi ad una corretta realizzazione di un balun sono molteplici, principalmente di carattere meccanico……
Ricordiamoci sempre….. Un balun va inserito in un sistema di trasmissione se serve veramente, e comunque sempre con il rapporto di trasformazione richiesto per la specifica applicazione. Non usarlo solo perchè “tutti lo usano” o “altri lo usano” oppure “ho letto che bisogna usarlo”. Nel momento in cui siano note l’impedenza dell’antenna da interfacciare ed il suo tipo di alimentazione, si sceglierà il balun (o unun) nel rispetto di rapporto impedenza antenna/50 ohm e nel tipo di alimentazione (bilanciata / sbilanciata)
Spesso definito balun, anche se tecnicamente non lo è, è il cosiddetto UN-UN nel quale l’adattamento è tra due linee sbilanciate.
Tipico il 9:1 utilizzato nelle longwire random non risonanti o nelle cosiddette “canne da pesca” di ogni forma e dimensione. Quindi per favore non chiamiamo balun il “9:1″… un balun 9:1 è meccanicamente ed elettricamente diverso e serve atutt’altro.
Ultimo tipo di balun in quanto meno diffuso è il cosiddetto “BAL-BAL” che adatta tra loro due linee bilanciate. Normalmente utilizzato per collegare linee bilanciate “a scaletta” ad accordatori bilanciati per ridurre le correnti di modo comune che seppure limitate sulle linee bilanciate sono sempre presenti. Per quanto riguarda la realizzazione pratica, si può dire che in base all’uso e alla tenuta in potenza richiesta, posso essere realizzati “in aria” o su supporto ferromagnetico, tipicamente ferrite (da preferire a parte casi particolari) o polveri di ferro.
Le informazioni riportate non sono sicuramente esaustive. Negli anni tanto si è scritto sull’argomento e se si escludono i copia-incolla e gli inventori della domenica, i pochi testi degni di nota sono quelli di:
Jerry Sevick W2FMI (SK) , LB Cebik W4RNL (SK) , Tom Rauch W8JI e Rick Westerman DJ0IP senza dimenticare W2DU Walt Maxwell (SK)
Per chi volesse approfondire l’argomento rimando a quanto scritto dagli autori sopra indicati.
In base ai loro suggerimenti ed ai miei errori, presento alcuni dei prototipo da me realizzati, tutti ovviamente collaudati sul campo. Non vengono costruiti in serie, sono solo ad uso personale.
una semplice soluzione per adattare stili veicolari monobanda (MFJ e simili) all’uso in stazione base (grazie a PD7MAA per l’idea)
lo stilo deve essere fissato su di un supporto isolante. in pratica deve essere isolata dalla terra/massa locale
solitamente alla base c’è un adattatore da 3/8″ a SO239 (pl femmina)
tramite un connettore a T collegare da un lato la discesa verso l’RTX dall’altro un tratto di cavo coassiale lungo 1/4 d’onda alla frequenza in uso moltiplicato per il fattore di velocità (tipicamente 0.66 se rg58/8/213)
il lato libero del “radiale” deve avere il conduttore centrate cortocircuitato con lo schermo. La lunghezza è calcolata dalla formula
L= 300000/F
l4=L/4
lr=l4*.066
in pratica ad esempio per 80 metri sottobanda cw centrata a 3538 khz
300000/3538 = 84,785
84,785/4 = 21,196
21,196*.66=13,99 metri -> lunghezza del radiale.
il radiale deve essere disposto in orizzontale e sollevato da terra di almeno 1.5 metri. alla stessa altezza deve essere fissata la base dell’antenna. E’ possibile anche utilizzare un secondo radiale ma il cablaggio si complica. Naturalmente la misura indicata è una base di partenza può essere utili accorciarlo per adattare meglio l’antenna
il risultato della misura la dice tutta. la banda passante è quella tipica di questi stili per 2:1 di swr, quindi perfettamente utilizzabile anche senza accordatore.
Come si può vedere, per limiti fisici e per un probabile accoppiamento con il supporto o con l’ambiente circostante, l’impedenza minima, pur se sotto controllo, è lontana, ma non troppo, dagli ideali 50ohm.
Che fare?
due soluzioni … la prima la più semplice un colpetto di accordatore …. ma così è troppo facile
per la seconda dobbiamo chiedere un consiglio al buon Phillip H. Smith o meglio alla sua “carta”. In passato erano necessari parecchi passaggi e calcoli per arrivare ad una soluzione di adattamento basata sulla carta, a meno di non possedere sofisticati ( e costosi) network analyzers. Esistono per fortuna soluzioni software free o basso costo che ci consentono di superare il problema
nel nostro caso…. l’analisi alla base indica una impedenza di 70.4 ohms di impedenza con una parte X pari a 14.9 johms pari a poco meno di 1.5 di swr
utilizzando una cella lc di compensazione (configurazione low pass, con capacità in parallelo lato antenna), sim smith effettua tutti calcoli per noi
con 555pf (arrotondati al valore più prossimo) e 1.55uH si ottiene magicamente
oltre al perfetto adattamento di impedenza si nota come la “finestra” di usabilità con swr=2 si estende a 100khz e basandoci su swr=3 si raggiungono i 200khz
un bel risultato niente male
attenzione! è sempre bene sovradimensionare i componenti dell cella LC. Condensatori ad alta tensione (possibilmente adatti all’uso in RF) e induttanze in aria di diametro adeguato realizzate in rame smaltato o argentato da almeno 1mm. Nel caso specifico un condensatore da 320pf e uno da 230pf. L’induttanza ha un valore di poco superiore (e intero) rispetto a quello richiesto ma “modificandola” fisicamente si arriva ad un risultato ottimale
il prototipo in fase di ottimizzazione
in alternativa, è possibile effettuare un classico adattamento serie con coassiale a 75 ohm
con l’aiuto dell’applicazione SMC (Series Matching Calculator) evitiamo i relativi calcoli.
esempio, a 3.53 mhz con 6.748 metri di rg58 (o 213) sotto l’antenna in serie a 4.624 metri di RG59 (o 11) subito dopo, otteniamo il corretto adattamento a 50 ohm
—————————————————————————————————
esempio 30 e 40 m (1 radiale risonante per banda)
Quando le differenze rispetto al’ottimale sono minime (è il caso delle versioni 30 e 40m), si può inserire il classico hairpin. 10/12 spire di filo di almeno 4mmq su di un supporto in aria da 8/10 cm di diametro tra lo stilo e la massa (radiale) variando la spaziatura tra le spire o al limite eliminandone una o due si arriva ad un adattamento ottimale… oppure volendo procedere con modalitaà scientifica…..
in alternativa … come detto sopra…….
Operando qrp si può scegliere l’RG-174 come conduttore per il radiale.
L’unica regolazione è la sintonia/adattamento dello stilo utilizzando la barretta di taratura incorporata.
Mi raccomando, la base dell’antenna deve essere isolata dal supporto e non a massa!
Ultimo esperimento…….. utilizzare un unico supporto per due stili e 2 radiali
Provato con 30+40 metri (stessi radiali come sopra) ed ecco il risultato
perfettamente utilizzabile senza accordatore
meglio di così……
risultati? K,VU,JA,R0 in CW……. alla caccia di VK e ZL
soluzione alternativa: utilizzare sempre un supporto isolato per lo stilo e collegare quanti più possibili radiali non risonanti sollevati dal terreno di alcuni cm.
Idealmente da posizionare sui 360 gradi (fino a 120) e ovviamente riducendo lo spazio utilizzato in funzione di quello disponibile. Piuttosto che distribuirli a caso sui 360 gradi, meglio concentrarli verso direzioni specifiche in una configurazione triangolare. I risultati non mancheranno
per migliorare ulteriormente l’efficienza e soprattutto la resistenza di radiazione è consigliabile inserire un cappello capacitivo posizionato il più in alto possibile e lontano dalla bobina alla base.
ho inserito una barra con innesti filettati alle estremità lunga circa 40cm e sulla parte superiore ho fissato un disco realizzato con lamiera grigliata di poco più di 30cm di diametro.
Lo stilo vero e proprio parte dal disco e naturalmente risulta molto più coperto che nella versione “nuda”, sia per la presenza della prolunga che del cappello capacitivo
e questo è il risultato senza rete di adattamento
per ulteriori informazioni ed un utile foglio di calcolo
http://www.qsl.net/aa3rl/tlcalc1.html
si utilizza il radiatore a mezz’onda classico di una EFHW seguito da un circuito di adattamento costituito da un tratto di coassiale lungo 1/4WL più stub chiuso. Ricorda decisamente una J-Pole!
stesse caratteristiche della versione con trasformatore ma con minori attenuazioni e banda passante leggermente superiore
Per il massimo della portabilità si consiglia di utilizzare RG-174 per le sezioni di adattamento L1 ed L2. Per maggiore tenuta in potenza sostituire con RG178 o RG316 anche se la minore flessibilità dei cavi in teflon potrebbe essere un ostacolo….
per la realizzazione consiglio di partire da queste misure di partenza basate sul ‘calcolatore’ di DL3TU DL3TU-efhw-calc
Sono riferite ad un normale filo ricoperto in PVC per il radiatore e ad un cavo coassiale RG-174 o RG-58 per matching e stub. Volendo utilizzare coassiali isolati in teflon è necessario allungare le misure di un 3 o 4% per adeguarle al diverso fattore di velocità. I calcoli sono stati effettuati sul centro banda. Con il foglio di calcolo possono essere gestite anche combinazioni particolari di conduttore.
I codici L0, L1, L2 fanno riferimento allo schema sotto riportato. L0 è il radiatore, L1 il tratto di cavo coassiale come match a 1/4L e L2 è lo stub di adattamento. Il match e lo stub sono collegati in parallelo tra loro e con l’uscita verso l’apparato. L’altro lato dello stub è CHIUSO in cortocircuito. Il cavo di match a 1/4 onda è collegato al radiatore solo con il conduttore centrale. Lo schermo non va collegato ed è bene lasciare alcuni millimetri di dielettrico senza schermo per migliorare l’isolamento tra i conduttori
disegno non in scala!
versione ultra portatile per i 20m, adattamento realizzato con rg-178 teflon, filo 0.2mmq (QRP!)
per eliminare una scatola o un connettore a ‘T’ nella giunzione tra stub e adattatore 1/4wl ho preferito terminarli con due capocorda connessi ad una bnc da strumentazione.
soluzione pratica, poco costosa e intercambiabile con altre bande. il radiatore è connesso alla sezione di adattamento con un connettore micro-banana dorato utilizzato in aereomodellismo.
risultato? risposta praticamente piatta da 14.000 a 14.350
antenna completa
sezione di adattamento
connettore micro-banana per radiatore
lavori in corso
Grazie a DL3TU per l’ispirazione ed il suo pratico “calcolatore” DL3TU-efhw-calc
Questa è l’unica applicazione dove è consigliato l’uso dei toroidi in polvere di ferro anzichè in ferrite, almeno fino a circa 200/300w. Oltre questa potenza è preferibile utilizzare avvolgimenti in aria. Per il condensatore o componenti ceramici ad alta tensione (almeno 3KV) o specifici per RF (da 5KV in su) oppure uno spezzone di cavo coassiale (mediamente 100pf/metro). Quest’ultima è sempre la soluzione consigliata, anche fino a 1kw. Si consiglia l’uso di RG-316 per compattezza. In alternativa RG-174 o RG-223. In mancanza d’altro RG-58 di alta qualità. No cavi in foam.
maggiori dettagli efhw monobanda
per un approccio più scientifico è possibile aiutarsi con il sw Tunehalf.exe scritto da G4FGQ (SK).
Esempio: calcolo per una 20M
Versione “alternativa” in 20M di PD7MAA
Grazie per l’ispirazione a PI4TIL PA1SSB AA5TB PD7MAA
lavori in corso
Una bella scoperta questo transverter. Piccolo in apparenza ma completo di tutto quanto serve per dedicarsi ai 23cm. Direttamente dalla Bulgaria. (www.sg-lab.com)
a destra l’ingresso IF (144mhz)
a sinistra la connessione per l’antenna 23cm
al centro la connessione per il ramo RX nel caso si voglia operare in split con linee separate (risparmiando il relay “basso”)
i due led indicano il corretto livello di pilotaggio e l’adattamento rf in uscita.
Ptt possibile con vox rf, chiusura a massa o tensione. Presente anche una chiusura ritardata post ptt. L’ultima versione ha anche, dal lato opposto, un ingresso per il riferimento 10mhz. Meglio di così!
Costruzione eccellente con ottima scelta di materiali. Hristiyan LZ5HP ed il suo gruppo hanno compiuto il miracolo. Che dire dei 2w? in realtà spremibili fino a 2.5… Più che sufficienti soprattutto se si ha l’avvertenza di sfruttare il piccolo stratagemma che mostro sotto
Il trucco sta nel montarlo direttamente sull’antenna. Ho usato circa 10cm di semirigido SMA/N. E’ fissato al riflettore con un cordino, anche se è meglio inscatolarlo per maggior protezione. Così facendo tutta l’rf va direttamente in antenna senza perdite o attenuazioni. La IF a 144 viaggia senza problemi anche con qualche metro di cavo.
L’antenna è una SHF2344 Wimo. montata su un palo in vetroresina. Alimentazione con batteria a gel. Questa la mia configurazione in mobile/portatile.
Il “driver” è un 817 impostato a 2.5w. in condizioni ottimali 200km (o più) non sono un sogno, ma una realtà!
Nulla vieta ovviamente di far seguire il transverter da un PA più robusto e i suoi 2w abbondanti possono garantire il pilotaggio di stadi fino a 150w. La separazione interna RX/TX agevola tra l’altro l’assemblaggio di un blocco rf da esterno da installare nelle vicinanze dell’antenna. Oltre al PA serve soltanto un rele coassiale lato antenna. Più separazione ha meglio è.
La sensibilità è ottima e contiene anche uno stadio preamplificatore da 10db. Volendo inserire anche un LNA senza commutazione interna, ma non ne vedo l’esigenza, si può tranquillamente sfruttare lo split RX.
In poco tempo si è in aria ovunque. Dimenticavo….. Il prezzo? molto al di sotto dei 200 euro…. e per i più ardimentosi esiste anche in versione 13cm!
— lavori in corso —
sono alcune mie riflessioni….. per saperne veramente di più consiglio la lettura di questo documento
http://audiosystemsgroup.com/RFI-Ham.pdf
Nell’attività radiantistica si legge e si sente parlare di CMC o correnti di modo comune o più genericamente di “Ritorni di RF” e degli interventi necessari per annullarli o attenuarli
Vediamo di capirne di più.
L’energia a radiofrequenza, o più correttamente la corrente RF, può attraversare una linea di trasmissione in due modalità:
Se una antenna e la linea di trasmissione ad essa collegata sono bilanciate elettricamente, nei due bracci/rami/poli scorrono correnti di pari ampiezza e con polarità opposta. Si ottiene il massimo trasferimento di energia dalla linea di trasmissione all’antenna in trasmissione e dall’antenna alla linea in ricezione.
Le correnti differenziali I1 e I2 hanno stessa ampiezza e polarità opposta. Nella linea di trasmissione, essendo i conduttori molto vicini tra di loro, i due campi elettromagnetici si annullano a vicenda e la linea stessa non irradia. Inoltre non esiste un percorso diretto verso la terra o massa
Se l’antenna e/o la linea di trasmissione non sono bilanciate per progetto (alimentazione con cavo coassiale, monopoli, etc) o per anomalie costruttive o di montaggio (altezza da terra), esiste sempre una parte di corrente che scorre sullo schermo del cavo coassiale che irradia quindi segnale. Questo comporta alterazioni nel lobo di radiazione ma peggio ancora, provoca ritorni di RF verso la stazione ed il telaio degli apparati, e quindi verso l’operatore, anche pericolosi. Le CMC aumentano al crescere della potenza e al diminuire della frequenza. Inoltre aumentano la sensibilità al rumore e ai disturbi in ricezione.
Nel caso di una antenna bilanciata (dipolo) alimentata con una linea sbilanciata (coassiale), le correnti differenziali I1 e I2 si cancellano tra loro all’interno del cavo. A causa dell’effetto pelle però l’esterno dello schermo diventa un terzo conduttore e nulla si oppone alla trasmissione di I3. Questo provoca anche una via di fuga agevolata verso terra/massa
In tempi remoti l’alimentazione bilanciata era lo standard operativo. Se utilizzata con opportuni adattatori di antenna (ATU o volgarmente accordatori) di adeguato dimensionamento, è possibile utilizzare l’antenna anche su frequenze diverse da quella di risonanza principale con perdite decisamente inferiori rispetto al coassiale.
L’utilizzo generalizzato di alimentazioni sbilanciate ha portato alla ricerca di soluzioni sempre più efficaci per affrontare il problema. Il punto centrale è presentare un punto ad alta impedenza che non consenta la propagazione delle CMC trasformandole in calore.
Il classico adattatore (accordatore) non basta da solo. Certo riesce ad illudere un RTX che la linea sia perfettamente adattata ma in presenza di CMC tale illusione può durare ben poco e anzi all’aumentare della potenza si possono manifestare gravi problemi. Inoltre così facendo di accorda anche la discesa che diventa parte dell’antenna contribuendo nell’irraadiazione.
Se non è possibile risolvere i problemi alla radice (ad esempio modificare l’altezza da terra nel caso di un dipolo) può aiutare l’interposizione di un elemento che si occupa di annullare o ridurre tali effetti nefasti.
Solitamente i dipoli autocostruiti, ma anche alcuni commerciali, nel punto di collegamento tra antenna e discesa hanno un semplice connettore. Si può sopperire al problema con un “huge balun” ovvero 6/7 metri di discesa avvolti in aria su un supporto di circa 15cm di diametro. Tale soluzione può essere di aiuto sule bande alte, ma in basso serve ben altro….
E qui si entra nel funambolico mondo dei Balun (o baluun, baloon, baalon, balus che dir si voglia), un mondo in continua espansione dove ognuno ha una opinione o una soluzione, spesso sparata a sproposito o frutto di un sacrosanto copia e incolla.
Il Balun è un trasformatore a linea di trasmissione che svolge tre compiti fondamentali:
Il modo più semplice per creare un punto di non passaggio della CMC è l’interposizione di un dispositivi ferromagnetico (balun) realizzato con un avvolgimento su un nucleo in ferrite. Tale dispositivo deve necessariamente essere di tipo “in corrente” come i comuni Guanella e deve anche offrire l’opportuno rapporto di adattamento in funzione della differenza di impedenza tra antenna e linea di trasmissione.
I materiali a base di ferrite rispondono energicamente all’esposizione ad un campo magnetico. Ossido di ferro, Nickel, ZInco Manganese variamente combinati tra loro e rinforzati da ceramica, vanno a costituire le cosiddette miscele di ferrite o Mix con proprietà variabili in funzione appunto della miscela.
la Permeabilità (µ) è il grado di interazione tra materiale e campo magnetico. Maggiore è la permeabilità maggiore sarà l’induttanza
Ad esempio per un dipolo si tratta del tipico 1:1, per una OCFD/Windom serve un 4:1 (meno comune il 6:1), per una delta si ricorre ad un 2,25:1. Un loop fullwave può essere alimentato tramite un 1:1 o un 4:1 in base all’installazione.
Così facendo si renderà la vita difficile alle correnti di modo comune e si migliorerà anche la qualità del segnale ricevuto. Operando in bande basse o con alte potenze, tale soluzione da sola potrebbe non essere sufficiente. In questi casi è possibile integrare la discesa con un W2DU da collegare subito sotto al balun principale. Nelle pagine su Balun & Chokes ho raccolto spunti e idee realizzative.
Come ho già detto non sono e non mi considero un esperto. Mi piace leggere, informarmi e sperimentare
Una interessantissima soluzione basata su di un dipolo verticale non risonante è l’idea di Rick DJ0IP.
Fonde i vantaggi del dipolo (bilanciato e senza radiali) e della verticale (basso angolo di radiazione).
Rimando al sempre interessante sito di Rick per la descrizione, ricordando che si tratta di un progetto NON risonante, alimentato con linea bilanciata, e quindi richiede o un accordatore remoto oppure un balun 1:1 nel punto più possibile vicino all’entrata in stazione. Il supporto è una canna in fibra di vetro da 12 metri
link al progetto originale di DJ0IP -> simple multi-band vertical dipole
E’ una versione ultra leggera realizzata con materiali di fortuna del classico doublet multibanda progettata da Doug Hendricks, KI6DS per il Northern California QRP Club. Soluzione estremanente leggera ideale per lo zaino. Richiede l’uso di un accordatore e di un balun 1:1 in corrente l’accordatore stesso non ha ingresso bilanciato.
Un solo cavo flat a 4 vie serve per realizzare bracci del dipolo e discesa bilanciata. la particolare struttura del conduttore agevola la costruzione. E’ possibile utilizzare anche altri cavi a condizione che siano strutturati allo stesso modo. E’ anche possibile, anzi consigliabile, usare flat a più vie, separando le 4 necessario e tenere il resto per altri progetti.
Il materiale necessario è :
1 girella da lenza
1 fascetta
filo da lenza (per tiranti alle estremità)
per la costruzione che peraltro è molto semplice, rimando al testo originale in allegato, ricco di figure esplicative
Per semplicità di conversione misure ricordo che
50ft (feet,foot) sono 15,5 metri
22 ft (feet,foot) sono 6,7 metri
28 ft (feet,foot) sono 8,5 metri
2″ (inches) sono circa 5 centimetri
il montaggio prevede l’uso di una canna da circa 7 metri in vetroresina e la girella andrà fissata alla cima della stessa con i bracci disposti orizzontali o a V invertita e mantenuti in posizioni da tiranti realizzati con filo da pesca
in fase di collaudo
Estremamente leggera e pratica da realizzare e assemblare sul campo. Ovviamente solo per BASSE POTENZE!
NorCalDoubletAntenna manuale costruzione
il progetto originale è di Doug Hendricks, KI6DS
KX3 / batteria LiFePO4 /dipolo linked 17-20-30-40M
Palo VTR 6 o 10 metri/ Palm Radio single / RG174-sma /choke portatile 30w
(in precedenza EFHW 30m / EFHW 40-10m / RG223-bnc)
Nuova antenna
Un RF Choke (o isolatore di linea rf, dall’inglese “strozzatore”) è essenziale per attenuare o eliminare le correnti di modo comune che si formano sullo schermo dei cavi coassiali in seguito a disadattamenti sulla linea di trasmissione.
Possono anche essere usati come balun/adattatori tra una linea bilanciata ed una sbilanciata ove non siano necessarie trasformazioni di impedenza.
Sono in pratica dei balun 1:1 in corrente con caratteristiche adeguate alle bande e alla potenza di utilizzo
Per ottenere risultati certi e replicabili utilizzare esclusivamente componenti in Ferrite (Mix 31 e Mix 43 tipicamente, Mix61 solo per le bande alte) mai in polvere di ferro!
Il Mix 43 è quello di uso generale, con una maggiore utilità tra i 30 ed i 40M con effetti minori in 80
Per un impiego sicuro anche in 160 è 80 è vantaggioso utilizzare il Mix 31. In alternativa per impedenze ancora maggiori il tipo 77
Per le sole bande alte è consigliabile utilizzare il Mix 61
Maggiori informazioni sulle ferriti nel link mix a base di ferrite (oppure far riferimento ai siti Amidon o Palomar Engineers)
Come si nota dallo schema (tnx Palomar Engineers) ogni mix è adatto ad una particolare “fetta” di frequenze. Il segreto è ottenere la più alta impedenza (impedenza di choke) alla frequenza più bassa e comunque a quella maggiormente utilizzata.
Trattandosi di fatto di baluns 1:1 in corrente è possibile utilizzarli anche al centro di dipoli mezz’onda collegando un braccio al centrate e l’altro allo schermo con l’aiuto di un isolatore.
La capacità di transito in potenza è stimata in base dalle caratteristiche del cavo utilizzato per l’avvolgimento e dalla saturazione del nucleo in presenza di correnti di modo comune, compatibilmente con le caratteristiche della linea di trasmissione
choke impedances tnx G3TXQ (xxT=numero di spire del cavo relativo, FB31 sono nuclei a tubetto o binoculari)
ricordo che i nuclei in ferrite sono identificati dalla sigla FT seguita dal diametro in pollici e dal mix
(es. FT240-43 ferrite mix 43 diametro 2.4 pollici – poco più 6 centimetri) La lettera A accanto alla misura indica altezza doppia, equivalente a sovrapporre due nuclei normali
Nello schema sopra riportato (grazie a Steve G3TXQ) alcuni esempi di choke RF sia su ferrite che in aria con la relativa efficacia sulle singole bande da verde scuro (massima) al giallo (minima)
Grazie per l’ispirazione a Jerry W2FMI (sk) e Rick DJ0IP
Gli unici balun 4:1 da utilizzare per applicazioni HF sono in corrente in stile Guanella, come quello sotto esposto. Garantiscono linearità, capacità di annullamento delle correnti di modo comune e relativa semplicità di costruzione. Per quanto riguarda l’assemblaggio va sempre preferita la soluzione su doppio nucleo in ferrite tipicamente di Mix 43, mantenuti separati tra loro, non sovrapposti. Il cablaggio può anche essere realizzato con filo tradizionale, sempre in formato bifilare (linea di trasmissione) meglio se isolato in teflon. Nella pratica si tratta di due balun 1:1 realizzati con linea bifilare (o coassiale da 100ohm), connessi in parallelo da un lato (50 ohm) ed in serie dall’altro (200 ohm).
Modificando il cablaggio è possibile ottenere un balun 1:1 in corrente con ottime caratteristiche (vedasi schemi). La potenza di transito è sempre stimata e dipende dalle condizioni della linea di trasmissione
si può realizzare in maniera tradizionale, con due FT140-43 (o FT240-43 per potenze superiori) oppure con la serie -61 se 80 e 160 non sono fondamentali e sia richiesta una superiore tenuta in potenza.
|
|
|
12 spire bifilari (parallele o intrecciate) per ogni toroide, filo isolato in teflon se possibile. Il toroide a sinistra è stato rivestito con nastro in teflon, necessario solo con rame smaltato per non danneggiare la superficie del componente.
la risposta è stata verificata su carico da 200 ohm. La non linearità oltre i 15MHz è prevista e legata al materiale magnetico utilizzato. Nell’uso pratico è ininfluente
 |
|
risposta 80M |
risposta 160M |
risposta 30M |
risposta 40M |
risposta 15M |
risposta 20M |
risposta 10M |
Ideale per una OCFD 25%/75% o per ogni altro progetto dove serva una efficace attenuazione delle correnti di modo comune. Eventualmente combinabile con un W2DU per applicazioni in bande basse
Per una decisa attenuazione delle correnti di modo comune i nuclei NON devono toccarsi nè tantomeno essere sovrapposti. Utilizzando nuclei tradizionali (FT140 o FT240) è necessario utilizzare almeno 10 spire bifilari per nucleo
 |
 |
da una idea di Mark K5LXP
— lavori in corso —
come inizio non c’é male
 |
 |
 |
Uno dei rari casi nei quali anche un balun in tensione può dimostrarsi utile per adattare l’impedenza di una delta loop (o di un loop a onda intera) dai 100/112 ohm ai 50 ohm graditi agli stadi finali. Da utilizzarsi normalmente per la versione monobanda. Filo da almeno 1.5mmq isolato se possibile in teflon
I problemi di cmc sono ridotti con un loop…. nel dubbio il solito w2du oppure un choke su toroide risolvono il problema. i due nuclei (balun e choke) possono essere inseriti nello stesso contenitore. Questa versione inoltre isola galvanicamente primario e secondario.
Per bande basse sostituire il mix 61 con mix 43
100 ohm -> 2:1
112 ohm -> 2.25:1
Preferibile in alternativa la soluzione proposta da VK3AFW, ovvero un avvolgimento di tre spire pentafilari assemblato come nel disegno sotto riportato. Bifilare lato 50ohm trifilare lato 112ohm
alcune riflessioni di Jim Brown K9YC su ferriti, baluns ed interfacciamento audio
molto interessante ….. (in lingua inglese….)
link originale……
A Ham’s Guide to RFI, Ferrites, Baluns, and Audio Interfacing
FT140-77 / 11 spire di RG-316
supporto in lexan
Choke “nudo” costruito per verificare le caratteristiche del Mix31
Avvolgimento di 11 spire di RG-142, cavo professionale con dielettrico in teflon da 5mm ed alta tenuta in potenza (oltre 3Kw in HF) su nucleo FT240-31
Può essere utilizzato in questa forma per uso mobile oppure inscatolato in contenitore stagno per uso continuativo all’esterno
Il choke così realizzato è in grado di far transitare oltre 400w in HF, a condizione che non esistano grandi disadattamenti sulla linea.
Con due nuclei sovrapposti si riesce a raddoppiare la potenza
La potenza di transito è sempre stimata e dipende dalle condizioni della linea di trasmissione
 |
 |
 |
Grazie per l’ispirazione a Jerry W2FMI (sk) e Rick DJ0IP
Choke ottimizzato per bande basse in grado di sopportare oltre 500 w da 40 a 160 metri, fino a 400 w nelle altre bande
Avvolgimento realizzato con 19 spire di RG316, cavo professionale con dielettrico in teflon e diametro 2.5mm, su nucleo in ferrite FT340-43 (non facilmente reperibile).
L’avvolgimento di tipo Reisert, con incrocio centrale, agevola il montaggio e migliora le già ottime caratteristiche di riduzione delle correnti di modo comune
Montato in scatola stagna con connettori SO239 isolati in teflon e sigillati con liquid electrical tape.
La potenza di transito è sempre stimata e dipende dalle condizioni della linea di trasmissione
 |
 |
 |
FT340-43 vs FT140-43 |
fonte http://www.rf-microwave.com/
il maggior numero di spire ha compensato la minor impedenza sui 160m
e aumentato progressivamente le altre fino ai 30 metri
Si ricorda che per il buon funzionamento di un Balun 1:1 è richiesta un’impedenza di almeno 500 Ohm (meglio se 1000), questo da la possibilità di ottenere una buona simmetrizzazione del cavo coassiale su un carico bilanciato
Grazie per l’ispirazione a Jerry W2FMI (sk), Rick DJ0IP e Franco I2FHW
Choke RF per uso portatile/mobile che sopporta circa 250w
L’avvolgimento è realizzato con 11 spire di RG316, cavo professionale con dielettrico in teflon diametro 2.5mm e notevole tenuta in potenza in HF, su 2 nuclei FT140-43 sovrapposti
La potenza di transito è sempre stimata e dipende dalle condizioni della linea di trasmissione
pronto per il collaudo
sotto test
 |
 |
 |
RF Choke portatile di semplice realizzazione in grado di sopportare fino a 100w
Il nucleo utilizzato è binoculare in Mix43 di tipo BN43-7051. L’ avvolgimento è realizzato con 4 spire di RG-178, cavo professionale con dielettrico in teflon diametro 1.8 mm
Il contenitore è un “manicotto” ad uso idraulico da 40mm di diametro chiuso alle estremità da tappi a tenuta stagna con guarnizioni.
Connettori SO239 da pannello isolati in teflon e sigillati con liquid electrical tape, ottima invenzione!
E’ possibile far transitare fino a circa 100w se il ros non è troppo elevato sulla linea.
Il limite è rappresentato dalla saturazione del nucleo, in quanto il cavo è in grado di sopportare potenze ben maggiori in HF nonostante le ridotte dimensioni
La potenza di transito è sempre stimata e dipende dalle condizioni della linea di trasmissione
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Progetto originale di Mike Dennis, G7FEK
Una interessante soluzione per spazi ridotti sia in altezza che in larghezza…. poco meno di 15 metri di lunghezza supporti di poco meno di 8 metri. Discesa su linea bilanciata ed un singolo contrappeso oppure una ottima connessione a terra
se ben realizzata è possibile lavorare in 80, 40 e bande alte con buone caratteristiche in DX per il medio/basso angolo di radiazione. Richiede un minimo di lavoro di adattamento in base all’installazione ma i risultati non dovrebbero mancare . Non l’ho ancora realizzata ma conto di farlo entro il 2016.
Chi volesse provarci è il benvenuto!
il progetto originale è qui -> G7FEK antenna
nb: come citato nel testo, con alcune modifiche ed un buon piano di terra, è possible addentrarsi anche in 160!
Martin G8JNJ ha analizzato a fondo il progetto con l’aiuto di EZNEC e prove sul campo ottenendo risultati diversi ma in parte comparabili
L’articolo merita una lettura
http://www.g8jnj.net/G7FEK%20antenna%20revisited.pdf
La “linea a scaletta” o “ladder line” o linea bilanciata è uno dei segreti nascosti nel felice impiego di antenne multibanda non risonanti.
In tempi remoti unica linea di trasmissione utilizzata in ambito radioamatoriale, è costituita da due conduttori paralleli mantenuti ad una distanza regolare da una struttura isolante spesso con con delle finestre da cui prende il nome. E’ analoga alle piattine a 300 ohm in uso negli impianti tv fino agli anni ’70.
L’impedenza è in funzione della distanza tra i conduttori e varia da 300 a 450 ohm (nei modelli commerciali) fino a 600 ohm ed oltre nei modelli autocostruiti
Come suggerisce l’amico Richard WX2H utilizzando le clips chiudi sacchetto dell’Ikea (Bevara) o altre simili da almeno 10cm si realizzano ottimi distanziali per le linee bilanciate
Una interessante soluzione è anche quella suggerita da Leon VK3VGA basata su tubetto da irgazione e fascette in pvc
A differenza di quanto si possa pensare, una linea bilanciata non crea perdite o dispersioni o peggio ancora interferenze anzi….. Non presenta i difetti tipici dei cavi coassiali e sostiene senza difficoltà linee di trasmissione con alti valori di ROS. Inoltre essendo per natura bilanciata eventuali correnti di modo comune tendono naturalmente ad annullarsi … a condizione che i due bracci siano di lunghezza esattamente identica e mantenuti alla corretta distanza da separatori posti a distanza regolare. Per applicazioni mobili o temporanee è preferibile utilizzare i modelli commerciali da 300 e 450 ohm, leggeri e semplici da installare e smontare al temine delle attività. Anche se può dare impressione opposta, spesso risolve anche problemi di TVI.. ma non sempre purtroppo!
In istallazioni fisse è invece preferibile costruirsi una vera linea bilanciata come quella a 600 ohm sopra rappresentata anche per un semplice dettaglio tecnico: non servono giunzioni tra antenna e linea di trasmissione. Ideale quindi per alimentare dipoli o loop consentendo anche attività su bande diverse da quella di risonanza ed in generale ogni qualvolta si abbia a che fare con antenne con impedenza diversa da quella ottimale e si vogliano evitare i problemi ed i difetti derivanti dall’accoppiamento tramite cavo coassiale ed accordatore.
Pregi: supporta alte potenze e alti livelli di ros, basse perdite, insensibilità alle condizioni atmosferiche, estrema leggerezza, si può costruire in casa, bilanciata per costruzione.
Difetti: deve essere dimensionata correttamente, non può essere stesa a contatto o troppo vicina a superfici metalliche o a muri (mantenerla ad almeno 10cm). Per entrare all’interno della stazione la si può far passare attraverso un telaio in legno (due semplici fori) mantenendo la distanza, oppur utilizzare due tratti di cavo coassiale, a cui connettere ogni braccio ai soli conduttori centrali, ed entrare utilizzando aperture esistenti, ricostruendo poi la linea prima di collegarsi al balun o accordatore.
I distanziali possono essere costruiti partendo da sezioni di tubo in pvc per impianti elettrici o da lastrine di legno o plexiglass. Esistono in commercio anche prodotti belli e pronti creati allo scopo.
Come si può notare, in un cavo coassiale (in alto) esiste uno sbilanciamento tra i flussi rf ed è alto il riscio di ritorni/rientri. Con una linea bilanciata (in basso) questo non avviene in quanto in due bracci in opposizione non lo consentono
schematizzo le principali differenze tra diversi tipi di conduttori RF
| tipo | pregi | difetti principali | impedenza | perdite |
| RG-58 | leggero, reperibile, flessibile,costo medio-basso | alte perdite , qualità variabile | 50 ohm | 6.6 |
| RG-213 | di medio peso,reperibile, costo medio | perdite medio-basse , mediamente rigido | 50 ohm | 4.8 |
| linea 300ohm | leggera, basse perdite | sensibile all’umidita, scarsa tenuta in potenza, difficile reperibilità, costo medio-alto | 300 ohm | 0.55 |
| linea 450ohm | leggera, basse perdite, buona tenuta in potenza, scarsa sensibilità all’umidità | reperibilità da scarsa a media, costo medio | 450 ohm | 0.45 |
| linea 600ohm | leggero, bassissime perdite, grande tenuta in potenza, scarsa sensibilità all’umidità,realizzabile insieme all’antenna con materiali comunemente disponibili | autocostruzione | 600 ohm | 0.33 |
nb: perdite medie riferite a 100m di conduttore a 30mhz su linea correttamente terminata (fonte zs6hvb)
un esempio pratico nella sezione “antenne” -> all band doublet
per risolvere il problema dell’interfacciamento con una linea bilanciata esistono tre soluzioni per un agevole ingresso dei conduttori in stazione
Sarebbe impossibile descrivere in maniera approfondita i pregi delle linee bilanciate in poche righe. Rimando quindi all’ottimo sito di Rick DJ0ip http://www.dj0ip.de/open-wire-fed-ant/ per ulteriori dettagli (purtroppo in lingua inglese)
M0DAD ha pubblicato una utile tabella con le caratteristiche costruttive (spaziatura conduttori) delle più comuni linee bilanciate in funzione del diametro del filo utilizzato (in realtà espresso in mm²).
La prima riga indica l’impedenza caratteristica.
300 Ω |
400 Ω |
500 Ω |
600 Ω |
|
8 mm² |
2.0cm |
4.6cm |
10.6cm |
24.4cm |
5 mm² |
1.6cm |
3.6cm |
8.4cm |
19.3cm |
3 mm² |
1.25cm |
2.9cm |
6.7cm |
15.3cm |
2 mm² |
1.0 cm |
2.3cm |
5.3cm |
12.2cm |
1,5 mm² |
0.80cm |
1.8cm |
4.2cm |
9.6cm |
0,8 mm² |
0.63cm |
1.4cm |
3.3cm |
7.6cm |
0,5 mm² |
0.50cm |
1.1cm |
2.6cm |
6.1cm |
0,3 mm² |
0.40cm |
0.90cm |
2.1cm |
4.8cm |
Mastrant……….. che dire di più?
Liquid Electrical Tape, come dice il nome è un isolante in forma semiliquida che applicato alle connessioni, in poco tempo crea uno strato isolante e protettivo perfettamente adattato alla superficie nello spessore desiderato.
Esiste con altri nomi e formati ma sostanzialmente è lo stesso prodotto
Lo uso dove non sia possibile o pratico usare guaina termoretraibile e al posto del nastro in punti poco accessibili e dove sia necessario creare isolanti o guarnizioni ad hoc.
Dopo l’applicazione indurisce in pochi minuti e completa l’asciugatura in alcune ore. Può essere applicato nello spessore desiderato e non secca nel tempo. Isola e sigilla e non serve nessuna altra protezione.
Non è un prodotto acrilico… nell’uso i solventi si sentono eccome… a parte questo, e forse proprio per questo, aderisce a qualsiasi materiale.
Lo si trova sia online che presso alcuni rivenditori specializzati in Italia anche nella linea PlastiDip, sostanzialmente simile.
MFJ-1979 é uno stilo telescopico lungo circa 5 metri realizzato in acciaio inox. É costituita da 10 sezioni e alla base c’é il classico innesto 3/8. Chiusa è lunga circa 60 centimetri ed estremamente leggera, oltre che robusta.
Nasce per uso veicolare o mobile eventualmente abbinata ad una base magnetica. Grazie alla struttura telescopica é possibile adattarla dai 20 ai 6 metri in modo tale da non richiedere l’uso di un accordatore. L’accoppiamento con il veicolo costituisce un buon piano di massa anche se non ottimale. Per usi diversi é necessario fornire all’antenna il secondo braccio, come per tutte le verticali, o un più complesso piano di massa.
Dopo svariati esperimenti credo di aver definito una soluzione secondo me ottimale.
Per prima cosa la lunghezza. Come detto va adattata alla banda in uso. Per risparmiare tempo ed ottenere un primo adattamento “grezzo” si può operare con la seguente tabella che indica il numero delle sezioni da chiudere rispetto all’estensione completa. Se un elemento è chiuso solo parzialmente si consiglia di bloccarlo con del semplice nastro isolante.
Consiglio per praticità di partire sempre dal basso per semplificare il lavoro….
Banda Freq. Elementi da chiudere dal basso 6 50.1 7,5 10 28.3 poco più di 5 12 24.9 poco più di 4 15 21.2 3,5 17 18.1 poco più di 2 20 14.15 circa mezzo elemento
Partendo da questa regolazione di base si ottimizza per il ros più basso aprendo o chiudendo gli elementi alla base. E’ più facile a farsi che a dirsi. Questa regolazione d base va bene per qualsiasi installazione. In portatile monto lo stilo su di una base a ganascia (jaw mount) che di volta in volta fisso ai supporti disponibili. Alla base ho collegato due connettori rapidi sui quali posso innestare due metri flessibili (in acciaio) da 5 metri. Disponendoli a 180 gradi tra loro alla base dell’antenna e combinando la loro lunghezza con quella del radiatore é possibile ottenere un adattamento perfetto in ogni occasione. Con 4 radiali a 90 gradi tra loro si otterrebbe un migliore lobo di irradiazione nonchè una migliore efficienza.
I radiali tipicamente devono essere di poco più lunghi del radiatore, e la rotella da 5 metri soddisfa questa esigenza. E’ anche possibile effettuare un adattamento fine solo lavorando sui radiali, che devono ovviamente avere la stessa lunghezza. L’acciaio non è stagnabile ma sfruttando uno dei rivetti che si trovano all’inizio del nastro è possible creare un punto di contatto robusto con del semplice filo da 0.5 mmq.
Di fatto otteniamo una ground plane full monobanda. Per il massimo della efficienza sarebbe opportuno, da manuale, mantenere la base ad una altezza da terra tale da far scendere i radiali a 45 gradi. Nella pratica anche una installazione a terra da ottimi risultati. Per agevolare l’installazione ho montato il jaw mount su di un bastoncino da trekking regolabile in altezza. Può essere piantato nel terreno o fissato ad un tronco o bloccato a terra con delle pietre. In ogni caso è un validissimo aiuto sul campo.
Come per tutte le verticali/GP, ma anche come buona abitudine è sempre opportuno inserire un choke subito sotto l’antenna. sono queste le tipiche situazioni nelle quali le correnti di modo comune sono in agguato, rovinando l’adattamento e provocando ritorni di RF sempre poco piacevoli, anche con basse potenze. Nella foto vedete in uso la mia versione leggera in tubo idraulico
Impiego in 30 e 40 Metri senza accordatore ( quasi )
Per utilizzarla in 30 metri senza accordatore, o con un minimo intervento di quest’ultimo, è necessario un piccolo stratagemma. Collegare alla cima utilizzando ad esempio un coccodrillo, circa 2,5 metri di filo isolato di diametro compreso tra 0,2 a 0,5 mmq (max) e stenderlo con l’aiuto di monofilo da pesca con un angolo compreso tra 45 e 90 gradi. Garantire un buon collegamento elettrico tra filo e stilo soprattutto in presenza di vento. Si tratta di ottenere una sorta di inverted L (un tratto verticale un tratto il più possibile orizzontale). A questo punto agendo sui segmenti dello stilo portare l’antenna in risonanza in banda 30M. Nell’uso veicolare puro potrebbe essere necessario aiutarsi con un paio di radiali aggiuntivi di lunghezza non critica. Per l’uso campale va verificata la bontà del piano di massa e la necessità di eventuali integrazioni. Solitamente in pochi tentativi si ottiene il risultato voluto. Un analizzatore di antenna aiuta ma non sempre è disponibile sul campo. E’ una soluzione decisamente migliore rispetto all’accordo brutale dello stilo da 5m ed i risultati non mancheranno. Per i 40M servono 5,5M di estensione… e decisamente un pò più di lavoro in area radiali. In quest’ultimo caso mantenere l’isolatore posto all’estremità dell’estensione ad almeno 2,5 metri dal terreno.
ecco il risultato
qualsiasi conduttore isolato o nudo può essere utilizzato quale materiale per la costruzione del radiatore, ovvero dell’antenna propriamente detta.
Dai normali cavi per impianti elettrici fino a materiali ultra specializzati realizzati con materiali esoterici
per uso mobile o in viaggio privilegiare la portabilità, quindi cavi da 0.2 a 0.5 mmq eventualmente fino a 1mmq se ingombro e pesi lo consentono. E’ sconsigliato l’uso di cavi sottili per cablaggi in quanto è facile danneggiarli anche con una semplice piega netta e non adatti ad un uso all’esterno.
Sono stati sviluppati casi speciali ad uso radiantistico, anche per impegni gravosi, realizzati in copperweld (anima in acciaio con “pelle” in rame) oppure in rame con rinforzo di fibre in kevlar. Sono estremamente leggeri e straordinariamente flessibili e robusti nonostante le ridotte dimensioni (0.3mmq e poco più di 1 mm di diametro). Il costo parte da circa 0,5 euro/m.
Una alternativa a basso costo e basso impatto visivo, nel caso soprattutto di grandi dipoli (80,160) è rappresentato dal filo inox per saldatura. estremamente resistente nonostante il diametro di solo 0.8mm. E’ venduto in rocchetti da alcune centinaia di metri e si trova facilmente in ferramenta. Ottimo anche per radiali
per esperienza ho standardizzato in :
VHF/UHF/SHF
M&P Hyperflex10 – Fisso e Portatile (10mm)
caratteristiche MP Hyperflex 10
HF
M&P Ultraflex 7 (7mm) Fisso e Portatile
RG223 (5mm) cablaggi e usi secondari
caratteristiche M&P Ultraflex 7
caratteristiche RG223
Dielettrico Teflon©
RG-316 – per cablaggi e balun media potenza (2.5mm)
RG-178 – in alternativa al 316 (1.8mm)
RG-142 – per cablaggi e balun alta potenza (5mm) e attività QRP
caratteristiche RG178B-U RG316-U RG142B-U
per una panoramica ampia sui cavi coassiali
La EFHW, da non confondersi con le cosiddette longwire o random wire o fantomatiche verticali, tutte caratterizzate da un UN-UN (non Balun!) con rapporto di trasformazione 9:1, è una antenna risonante mono o multibanda che a parità di installazione ha le stesse caratteristiche e prestazioni di un tradizionale dipolo a mezz’onda con la praticità di poter disporre del punto di alimentazione vicino alla stazione e non al centro. L’impedenza sale ad un valore compreso tra 2500 e 3200 ohm che va quindi adattata alla discesa a 50 ohm verso l’RTX.
Per le antenne monobanda si una una cella LC adeguata alla frequenza ed alla potenza in uso e, a differenza delle monobanda, è possibile utilizzare toroidi in polvere di ferro, essendo richiesti valori di induttanza decisamente inferiori. Le endfed monobanda possono anche essere realizzate senza toroidi….anzi sarebbe preferibile…. ne riparleremo in una pagina dedicata……
Per le multibanda va usato un trasformatore con un rapporto di poco più di a 60:1 (64:1 per la precisione) realizzato su nucleo toroidale in ferrite, tipicamente di Mix 43
Compatibilmente con le caratteristiche dei materiali è possibile realizzare endfed su qualsiasi banda radioamatoriale.Le versioni multibanda risuonano, se correttamente realizzate sulla frequenza per cui è stato tagliato il radiatore mezz’onda e su tutte le armoniche pari superiori sempre SENZA MAI utilizzare un accordatore interno o esterno. Quindi con un filo di circa 21m possiamo operare dai 40 ai 10 metri senza utilizzare un accordatore. Normalmente le WARC non sono comprese, a meno di ridurre la lunghezza del radiatore a poco più di 14 metri. E’ anche possibile, con un radiatore di circa 41m, estendere la copertura fino agli 80m, a patto di utilizzare un toroide con un mix -43 e consentire in taluni casi l’operatività diretta in 30m pur tagliando fuori i 10m. Volendo scendere in 160, oltre ad un radiatore da circa 80M, serve un trasformatore differente con un avvolgimento da 7+7+7 singoli e 3 bifilari per ottenere una maggior induttanza.
Non servono radiali, contrappesi o messe a terra. Solo nel caso di installazioni molto basse e sugli 80m, un contrappeso di 4m collegato direttamente alla massa lato 50 ohm può aiutare a meglio adattare l’impedenza
Le misure sono quelle di base. E’ possibile che in talune configurazioni di montaggio serva allungare o accorciare il radiatore per un adattamento ottimale.
Non è mai consigliato utilizzare la o le bande inferiori a quella per cui il filo è tagliato. E’ possibile montarla orizzontale, a V invertita, a L invertita, a piacere (o quasi). servirà eventualmente correggerne la lunghezza. E’ consigliabile quindi lasciare un codino di circa 50-60cm con con cui gestire eventuali adattamenti “al volo” in uso portatile. L’altezza da terra ideale è la stessa di un dipolo tradizionale, ma con un palo in vtr da 10m si riescono a gestire tutte le situazioni.
fino a poco meno di 100w PEP è possibile utilizzare un FT140-43 (vedi foto) con avvolgimento in filo smaltato da 1 a 1.5 mm
Per potenze fino a 250w va utilizzato un FT240-43 o FT290-43 e filo di diametro superiore. Dai 300w in su è necessario accoppiare due nuclei (sovrapposti). Se disponibili, in alternativa al 290 di un FT340-43 rigorosamente con filo isolato in teflon.
Una sfida interessante!
 |
 |
Non utilizzare l’accordatore per frequenze ove non ci sia risonanza oppure per compensare impedenze non adattate. Ottimizzare sempre il radiatore facendo anche attenzione all’accuratezza dell’avvolgimento del trasformatore. Pur essendo una antenna decisamente “pulita”, è sempre opportuno inserire un choke all’uscita 50 ohm.
Detto …… Fatto….. con poco più di 20m di radiatore copre 6 – 40M, se si riduce a poco più di 14m utilizzabile perfettamente in 30M. Si può installare esattamente come un dipolo, quindi orizzontale, a V invertita o slooping. Se non si può mantenere orizzontale ad almeno 10 metri, preferibile V invertita o slooping anche usando un supporto leggero in vetroresina. E’ possibile, a partire dalla versione per i 40m, migliorare l’adattamento in 10M inserendo un condensatore da 150PF 3KV in parallelo al connettore 50 ohm, ma è opzionale
troppo ingombrante? nessun problema….. eccola in versione tascabile
Grazie per l’ispirazione a PI4TIL PA1SSB AA5TB N4SPP
riferimenti utili:
(N4SPP) https://www.nonstopsystems.com/radio/frank_radio_antenna_multiband_end-fed.htm
(AA5TB) http://www.aa5tb.com/efha.html
Antenna Endfed mezz’onda – 160 – 80M – FT240-43
radiatore 80 (160-40) o 40 metri (80-40) avvolgimento rivestito in teflon / 150W
Per 160/80 utilizzare un rapporto primario/secondario 32:4 ,possibilità di operare anche in 40 seppur non in maniera ottimale
Se la top band non è richiesta è possibile ridurre a 24:3 garantendo buone prestazioni in 40
E’ possibile aumentare la tenuta in potenza fino a 250/300w utilizzando due toroidi in parallelo fissati tra loro con colla a caldo.
Potrebbe però essere necessario rivedere l’avvolgimento causa la maggiore induttanza di questa configurazione. Un analizzatore di antenna è di estrema utilità
Pur essendo una antenna decisamente “pulita”, è sempre opportuno inserire un choke all’uscita 50 ohm. Anche in questo caso non è necessario utilizzare radiali. Soltanto nel caso di installazione decisamente bassa, per meglio adattare i 160 può essere utile collegare un contrappeso realizzato con un tratto di filo da 8m, da adattare poi in sede di misura, direttamente al morsetto appositamente predisposto o al connettore di uscita.
Grazie per l’ispirazione a PI4TIL PA1SSB AA5TB
Un compromesso? certo come ogni antenna….
ma ci si può divertire……
30 metri / verticale caricata al centro / singolo radiale coassiale elevato da 1/4wl
supporto 4 metri
![loadedvert[1]](http://www.iz2zph.eu/wp-content/uploads/2016/06/WP_20160525_21_29_59_Pro1-1024x910.jpg)
I radiali coassiali da 1/4wl si realizzano semplicemente con un tratto di cavo coassiale di lunghezza pari a 1/4 onda moltiplicato per il VF del cavo (0.66 per rg58 o 174, 0.8 per cavi sat o foam)
dopo averlo misurato si collega in parallelo alla discesa e dalla parte opposta i due conduttori sono circuitati. Meccanicamente si semplifica molto utilizzando un connettore a ‘T’ e intestando il radiatore ed il radiale con un pl, come nelle foto sopra..Inizialmente il radiale avrà una lunghezza maggiore di quella calcolata, che andrà progressivamente ridotta fino al raggiungimento del perfetto adattamento. Il radiale deve essere sollevato dal terreno di almeno un metro.
in alternativa radiali sintonizzabili oppure con un elemento analogo al radiatore
