Antenne per le bande
WARC
Le bande WARC
non sono più una novità ma ciò non di meno stanno suscitando un notevole interesse
nella comunità radioamatoriale DX. Sarà perchè sono molto meno cengestionate delle
bande consuete, sarà per le buone condizioni di propagazione degli ultimi mesi e che
fanno presagiere ulteriori apreture specie in 24 MHz. insomma sono ben frequentate e
sempre più interessanti Ho voluto considerarle dalla parte <<antenna>> ed ho
provato alcune configurazioni che ora vi propongo con relativi pregi, rapporti comparati e
anche difetti. Per quanto le bande cosidette WARC siano tre, e cioè 10,1 MHz., 18 ed i 24
MHz, ho considerato in questo articolo solo i 18 ed i 24 MHz; i 10 MHz sono una banda
ineteressante ma sarà perchè al momento è consentito solo traffico in CW o per la
ridotta estensione della banda stessa, fatto sta che non è molto praticata; da ciò un
relativo disinteresse. Inoltre dal punto di vista dell'antenna la frequenza, e relativa
lunghezza d'onda, limita la scelta, per le dimensioni imposte, a pochi tipi che in pratica
sono il dipolo a 1/2 onda o una verticale GP 1/4 d'onda; si può realizzare di più,
direttive Yagi a due o tre elementi o simili, ma ci vuole già uno spazio considerevole e,
fatto un rapporto tra dimensione dell'antenna verso quantità di stazioni DX e traffico
realizzabile, è evidente la sproporzione del lavoro, almento nella grande maggioranza dei
casi. Certo tutto si può fare ma per le su esposte ragioni il presente articolo propone
soluzioni d'antennze per 18 e 24 MHz.
Antenne
Vi sono grosso
modo tre soluzioni possibili per le antenne da dedicare ai 18 e 24 MHz.
- 1° - Le antenne sono comunemente installate e cioè dipolo 40/80 m e direttiva tre
elementi tribanda 20,15 e 10 m; un classico che molti raioamatori usano tramite
accordatore.
- 2° - Le antenne multibanda filari tipo FD4, G5RV o W3DZZ. Sono usate di solito tramite
accordatore sia per le vecchie bande che per le WARC.
- 3° - Antenne dedicate, quindi risonanti, per le bande WARC di 18 e 24 MHz, sia filari
che direzionali.
Vediamo ora quali sono le prestazioni fornibili da queste siatuazioni di installazione.
Situazioni
-1° - Antenne
<<vecchie bande>>
E' la soluzione più utilizzata perchè ancora molti OM non sono totalmente interessati
alle bande WARC, o non hanno ancora "fatto il pieno" di DX nelle vecchie bande;
vanno in 18 o in 24 MHz solo occasionalmente e, con queste antenne sia pure adattate
tramite accordatore, effettuano il DX solo in condizioni molto favorevoli di propagazione.
Lo scarso rendimento delle antenne è giustificato da due fatti che sono ben conosciuti:
primo la antenne, di solito la tre elemnti 20, 15, 10 m. non risuonano affatto nè in 18
nè in 24 MHz; irradiano in quanto elemento metallico ma poco di più; inoltre
l'accordatore adatta al transceiver, con ROS 1 a 1, tutto l'impianto e cioè antenna,
eventuale balun, cavo di discesa ed in tal modo se si dispone di 100 W TX se ne
irradieranno sì e no 50 mentre i restanti si perdono qua e là. Ecco quindi che la resa,
ovvero il rendimento di irradiazione, è inevitabilemente bassa.
Di solito la situazione è migliore utilizzando i dipoli 40/80 m che essendo ben più
lunghi di 1/2 onda, per 18 e 24 MHz, offrono in qualche modo una qualche risonanza sempre
però tramite il solito accordatore di stazione.
Questa situazione è molto praticata e consente di effettuare QSO quando le condizioni di
propagazione, e di QRM, sono favorevoli ma dimostrano i loro limiti in breve tempo appena
il desiderio del DX, in 18 e 24 MHz si manifesta con forza nel radioamatore che quindi
dovrà passare a sistemi di antenna più "performanti".
- 2° - Antenne <<filari multibanda>>
C'è un certo numero di stazioni amatoriali che non ha installato (in quanto non ha voluto
o non ha potuto) le antenne come nell'esempio precedente, ma è dotato di un tipo di
antenna filare che pur essendo semplice è operativa, e con un certo successo, su tutte le
bande amatoriali. Ad esempio una filare Windom tipo FD4 è risonante a 3,5 MHz e poi ai
suoi armonici cioè 7, 14 e 28 MHz con ROS molto contenuto; nello stesso modo (cioè per
risonanze armoniche varie) sarà utilizzabile nelle bande WARC sempre con ROS accettabile.
Analogamente si comporterà un dipolo tipo W3DZZ; in modo diverso lavora la G5RV che in
realtà, direttamente, non risuona su nessuna banda ma è utilizzabile in tutte le bande,
WARC comprese, tramite l'adattamento effettuato dlla discesa bifilare che se ben
dimensionata riduce il ROS a valori accettabili e senza perdite. Questo tipo di antenna
offre prestazioni interessanti e anche un piccolo guadagno di irradiazione quando si
riesce a costituire una disposizione simil-collineare; è quindi una soluzione
raccomandabile specie se considera il rapporto prestazioni/costo e difficoltà di
montaggio. Chi non interessato è agli 80 metri può installare la versione
"corta" di cui riporto i dati; si tratta di una realizzazione di un OM inglese
che ha voluto azzerare il ROS tramite un box di base, posto al termine della linea
bifilare di alimentazione, nel quale sono contenuti alcuni elementi di adattamento
commutabili tramite relè (fig. 1); questa soluzione offre il massimo rendimento senza
perdite nel cavo coax. Sono due possibili soluzioni che rappresentano un buon rendimento
di irradiazione adeguato alla maggior parte dei collegamenti DX. Come detto all'inizio,
risultati simili o di poco inferiori si ottengono anche da una filare Windom prestando
attenzione al dimensionamento del trasformatore-adattatore relativamente alla potenza
immessa. Filare multibanda può essere considerata anche una "long wire"
classica, diciamo lunga 20 metri o poco più, completa di accordatore alla base e ottima
terra; non si tratta di un'antenna che esibisce guadagno ma tutto sommato una resa di
irradiazione, quando accordata, esiste e si fa sentire in certi casi meglio della tre
elementi 20-15-10 m; il solo problema è che di solito la si può installare solo in un
piano di campagna o simile abitazione. Comunque tutte queste filari vanno bene, sono
multibanda ed hanno efficienza di irradiazione.
- 3° - Antenne <<dedicate>>
Per antenne dedicate intendo risonanti, e quindi in grado di offrire la
massima efficenza di irradiazione; qui non c'è che l'imbarazzo della scelta per cui
procederemo per gradi o meglio per quadagno ottenibili. Il più sermplice tipo di antenna
risonante è dipolo a 1/2 onda; se quest'antenna è tesa a giusta altezza
e libera da ostacoli, garantisce un sicuro successo nella maggioranza dei collegamenti DX;
non ha guadagno nel senso che è un'antenna standard, di riferimento a 0 dbd (decibel
dipolo), che sono comunque 2,15 dBi (isotropico). Per le misure fare riferimento alla fig.
2 con tutti i dati realizzativi.
Restando nell'ambito "filari" si può acquisire un buon guadagno installando
un'antenna che sfrutta il principio del sistema collineare: si tratta della EDZ, Extenden
Double Zepp, ovvero Zeppelin estesa doppia; è una configurazione a dipolo i cui bracci
sono lunghi 0,64 lambda per lato; si hanno quindi sull'antenna due massimi (o ventri) di
corrente, il che dà come risultato un restringimento del fascio irradiato e di
conseguenza un guadagno non trascurabile di 3 dBd, cioè 3 dB in più di un dipolo.
Osservando il diagramma di radiazione (fig. 3 B) è evidente che l'antenna va tesa in modo
da sfruttare i due stretti fasci di maggior guadagno verso le zone di interesse DX, es.
USA o JA o Africa, tenendo conto che per i collegamenti a breve, diciamo europei, si
possono sfruttare i diagrammi secondari con basso guadagno. L'impedenza al punto di
alimentazione è alta ma si può facilmente adattarla ai classici 50 con un breve tratto
di linea bifilare di opportuna lunghezza. Nella fig. 3 ci sono tutti i dati realizzativi
per la versione da me realizzata per i 24,9 MHz e inoltre le misure per una adatta ai 18,1
MHz; per la taratura si dimensiona inizialmente il tratto adattatore, L3, un pò più
lungo dell'indicato e poi lo si taglia fino ad ottenere il ROS minimo tipico, cioè 1,3 a
1; tagliare poco alla volta, un cm non di più, altrimenti si rischia di saltare il punto
e dover ricominciare da capo. La lunghezza del tratto radiante, il dipolo 2x0,64 , non è
critica ma lo è la lunghezza del tratto adattatore; per il tratto adattatore si può
usare la piattina da 300, come ho fatto io, ma questa si deteriora rapidaemnte e sotto
l'azione dei raggi solari ha una vita di un anno; sarà molto meglio costruire una linea
binaria, la "scaletta", che dura molto e non si carica nè di salmastro nè di
smog: attenzione che cambi il Fattore di Velocità, FV. Tra piattina in poietilene,
piattona made in USA e scaletta in aria, il valore di FV cambia ed anche l'impedenza, ma
in questo caso è più importante, ai fini dell'adattamento, la lunghezza ottenuta per
approssimazioni che non l'impedenza. Dunque seguendo le istruzioni potrete disporre di 3
dB di quadagno da un'antenna a costo quasi zero. Un'altra soluzione d'antenna semplice e
che offre quadagno è la verticale alta 5/8 d'onda; in questa antenna è molto diffusa in
VHF e UHF e se ne può fare una versione anche in HF; ma se fate due conti risulta
evidente che la si può relaizzare solo in 24 MHz dove risulta alta ben 7,3 m. Io ho
realizzato una versione accorciata, di soli 4,7 m, con caricamento induttivo e dopo
l'adattamento posso garantire che ha un'ottima resa; il guadagno è minore della EDZ ma
migliore del dipolo 1/2 onda; il diagramma di radiazione è circolare e con angolo basso,
il che favorisce i collegamenti DX. Unico requisito irrinucibaile è che sia libera da
ostacoli e si disponga di un buon piano di terra o di numerosi radiali. Nella fig. 4 ci
sono i dati per la versione a 24,9 MHz realizzata e i dati di calcolo per la versione a
18,1 MHz.
Non ho menzionato la classica verticale Ground Plane a 1/4 d'onda perchè non solo non
porta guadagno, come ben si sa, ma rende meno del dipolo e sulle bande 18 MHz, ma ancora
di più in 24 MHz, è bene disporre di un pò di guadagno. Ritorniamo alla verticale 5/8
corata per vedere come ralizzala e come tararla; la costruzione è relativamente semplice:
per la piastra di base che serve per sostegno e per fissarla ad un supporto o palo di base
si può fare riferimento "Antenne filari di I1UW/I4NE edizioni C&C". Si
inizia con un primo tratto di tubo che sarà isolato dal secondo con un manicotto di PVC
robusto; la bobina di accorciamento sarà fissata con bulloncini e dadi: in materiale
inox, mi raccomando! La bobina di base ha la funzione di cancellare la reattanza
capacitiva del radiatore e quindi è l'elemento di adattamento; per la taratura riferire
al valore X1 indicato ed eventualmente effettuare piccole variazioni di non più di mezza
spira. La taratura di risonanza si effettua variando la lunghezza dell'antenna; la bobina
centrale di accorciamento va fatta secondo le indicazioni se si rispettano le lunghezze
dei tubi: se questi fossero più corti la bobina dovrà essere aumentata nel numero di
spire, e viceversa. Per queste operazioni che vanno effettuate vicino all'antenna è
indispensabile disporre di un analizzatore d'antenna o altro strumento analogo; io uso il
ROSmetro portatile. Voglio ora indicare un'antenna filare poco comune ma che può rendere
più facile l'installazione: è la Zeppelin. Si tratta in sostanza di un dipolo a 1/2 onda
ma la configurazione adottata consente di alimentarlo da un lato anzichè al centro; non
cè è quindi il cavo centrale, che pesa e che in un dipolo ben installato deve scendere
perpendicolare per almeno 1/4 d'onda. L'alimentazione si effettua tramite un tratto
adattatore di linea bifilare lungo 1/4 d'onda; può essere usata della piattina a 300 ma
è meglio utilizzare una linea in aria autocostruita: se non sapete bene il valore del
fattore di velocità potrete trovarlo facilmente con l'analizzatore d'antenna o anche con
un dip-meter. La lunghezza del tratto irradiante è di 1/2 onda e il guadagno di 0 dBd
quindi uguale al dipoolo a 1/2 onda; in fig. 5 ci sono tutti i dati per la realizzazione;
la taratura non è critica ma solo un tantino laboriosa nel senso che prima va determinata
la lunghezza del tratto adattatore e poi la lunghezza a risonanza del tratto irradiante.
Direttive
Qui siamo ormai
al termine dei guadagni ottenibili da semplici antenne filari e verticali, sia pure
risonanti. Per avere di più bisogna passare ad antenne con più elementi e quindi con
diagramma di radiazione direzionale. Ci sono sul mercato antenne direttive, made in USA,
multibanda WARC tipicamente a tre elementi Yagi bibanda 18 e 24 MHz, espandibili ai 10 MHz
con adattatore kit; sono ovviamente una buona soluzione, robuste e durature (e costose!!).
Con un pò di buona volontà, qualche tubo di alluminio e alcuni raccordi meccanici si
può costruire una Yagi tre elementi monobanda; dal momento che 18 e 24 MHz non sono in
rapporto armonico si possono mettere, senza che si evidenzino interazioni, due Yagi sullo
stesso boom con riduzione dell'ingombro e peso ancora ridotto. E' riportata, in fig. 6,
una tale soluzione, semplice e di sicura efficienza di un sistema 3 più 3 elementi per 18
e 24 Mhz realizzabili sia su unico boom sia singolo; per chi desidera realizzare una Yagi
trappolata o anche una Quad bibanda consiglio di consultare "Antenne direttive e
verticali di I4NE/I1UW edizioni C&C" per trarne eventuali suggerimenti in merito
a tali realizzazioni. Durante le prove effettuate prima di scrivere questo articolo ho
dovuto constatare che sermpre i segnali forti, che ricevevo con rapporti di 5 9 più, non
erano prodotti da lineari potenti ma affidati ad antenne direttive, la maggior parte Yagi;
nella banda 24 Mhz in particolare la vera differenza la fa proprio la resa dell'antenna e
non il lineare; per quanto la maggioranza delle direttive sia del tipo Yagi non mancano le
quad che, almeno per quanto riguarda le mie prove, esibiscono una minore direttività:
sovente una quad posta in direzione opposta mi ha consentito di "agganciare" il
corrispondente. Vorrei rammentare che una quad è efficente solo in numero di elemnti
ridotti, due, o tre non di più, in quanto la somma dei guadagni dei singoli elemnti dopo
tale nurmeo...ò non si somma più tanto facilente salvo passarci molto tempo ad affinare
tutto il sistema, ma questo è un altro discorso.
Accessori
Diamo ancora
qualche ragguaglio sugli accessori relativi alle antenne. Anche se sistratta di dettagli
non vanno trascurati in quanto concorrono ad assicurare la massima efficienza. Parliamo
dell'adattamento bilanciato/sbilanciato tra antenna e cavo coax iniziando da dipolo; vero
che il cavo è sbilanciato e l'antenna è bilanciata e quindi ci vorrebbe un adatto balun
con rapporto 1 a 1 ma è altrettanto vero che la soluzione più semplice è un tratto del
cavo stesso, lungo circa tre metri, avvolto a farne una piccola bobina di qualche spira,
diamento 15 cm, posta vicino alcentro dipolo e fissata con fascette: darà in pratica lo
stesso risultato di un balun. La stessa soluzione può essere adottata in tutte le antenne
qui proposte: l'avvolgere un tratto di cavo coax come indicato corrisponde ad eseguire una
bobina di blocco per la eventuale radio frequenza che scorre sulla calza del cavo stesso.
Laddove ci si voglia cautelare meglio, si potrà realizzare una balun in cavo e filo; si
tratta di un balun di origine Collins, per cui credo non dia niente da obiettare; inoltre
non ha nucleo in ferrite e pertanto "tiene" un discreto livello di potenza senza
problemi. Ultimo, il tipo di filo da usare per realizzare le antenne; non ha nessuna
importanza, non serve che sia di grosso diametro anzi è un peso inutile; va usato comune
filo da impianti elettrici in trecciola di rame diam. 1,5 mm sezione 2,2 mm ricoperto in
PVC; si può usare filo smaltato dello stesso diametro risparmiando qualcosa nel peso ma
è poca cosa essendo antenne di limitata estensione. Ricordo che il diamentro del filo
rientra nei conteggi della lunghezza dell'antenna come fattore di accorciamento K.
Prodotti commerciali
Vorrei
aggiungere qualche nota riguardo alle antenne commerciali. Delle Yagi abbiamo detto che
sono non solo adatte ma raccomandabili; sono presenti sul mercato antenne Yagi solo per le
bande WARC, sia monobanda che bibanda 18 e 24 MHz, con kit per 10 MHz, ma anche pentabanda
e cioè 14,18,21,24,e 28 MHz; anche queste vanno bene ma va considerato il peso e di
conseguenza il dimensionamento del motore e inoltre l'area esposta al vento, insomma sono
un imnpegno meccanico da valutare. La resa di un'antenna pentabanda può essere
relativamente limitata dagli inevitabili compromessi relativi alle varie trappole e di
conseguenza la comodità di un unico cavo coax si paga con una resa parzializzata. Un
discorso analogo si può fare per le antenne verticali multibanda. Vi sono sul mercato
verticlai per otto bande con configurazione dichiarata di 1/2 onda; in questo caso, per
quando sia ben progettata e ben realizzata, la resa sarà discreta solo per porzioni di
banda limitate, specie per le bande basse; inutile aggiungere che devono avere una
dotazione di radiali efficenti e che vanno installate in alto e ben libere da ostacoli.
Alle considerazioni della comodità multibanda va accompagnato il costo, che ha ormai
raggiunto livelli elevati (un milione per la verticale, sia pure otto bande!!). Questi
costi sono in molti casi eludibili, almeno in tutte quelle installazioni effettuabili su
abitazioni proprie, su tetti piani, in zone rurali o simili: non solo si risparmia ma si
concorre in modo positivo alla costruzione della propia stazione. Qui termina la nostra
breve chiaccherata sulle antenne, dedicata questa volta alle bande di 18 e 24 MHz; è mia
opinione che queste bande daranno grandi soddisfazioni sia all'accanito DXer che al
radioamatore desideroso di rilassanti QSO.
Articolo
tratto da RadioKit 3/1998 - R. Briatta I1UW
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