Supporti da campo per antenne

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!

Canna in carbonio da 6 metri. Chiusa è lunga 40 cm e pesa 290 grammi! È sfruttabile fino a 5.30m come supporto centrale per dipolo.

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:

  • estrarre ogni sezione fino al blocco naturale praticando una leggera rotazione di circa 90 gradi o fino a che non si ottiene una blocco efficace
  • per ridurre il rischio di collassi strutturali, non tenere la canna perfettamente verticale, ma fare in modo che il cimino sia fuori asse di pochi gradi.
  • Oltre i 10 metri o in presenza di vento è consigliabile un livello di controventi
  • Sotto i 10 metri, usando antenne a V invertita, i bracci delle stesse fungono da tiranti

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.

 

sottoruota e GP 20M

dipolo quadribanda su canna da 7 metri

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

GP 20 su canna 7 metri

particolare fissaggio al picchetto

 

palo da 10 metri sostenuto da picchetto e coppia di controventi

Su una pietraia il tutto si complica…..

 

Groundplane portatile 20M / 40M

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.

  

 

centrale con choke

alla base ho posizionato un choke realizzato avvolgendo 11 spire di RG-316 su un FT140-43, 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.


versione 40 metri al lago

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

 

 

 

 

 

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