Antenna VK6 (e travelling wave in generale)

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

adattamento stili veicolari monobanda

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

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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…….

tnx DJ0IP

 

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