presenta
Antenna "End Fed Hertz"
per gli 80 metri...ma anche per 20, 40 e 160
di IZ1TQI Aldo "de Roderigo" - RCT #030
Cosiderando il presente eleborato sorpassato ed obsoleto, vi invito a cliccare sul pulsante "Vai" per una versione più aggiornata dello stesso
L'elaborato di questa ennesima trattazione è dovuto alle fatiche ed esperienze non tanto mie, quanto dell'amico IZ1NER, Alberto, che mi ha incaricato di porre nero su bianco quello che poi è divenuto il frutto di una collaborazione, in realtà subalterna per parte mia.
La cosa è nata perchè ad Alberto non andava giù che non avessi ancora messo mano agli 80 metri, per cui mi ha "convinto", con qualche "insistenza", a realizzare l'antenna End Fed-Hertz, per la quale egli aveva già avuto modo di osservare e valutare una buona efficienza.
L'antenna in predicato per gli 80 metri ha la lunghezza di 1/2 onda, quindi, con i debiti aggiustamenti, assomma 38,40 m.
L'antesignana altri non è che la famosissima Zeppelin, usata appunto sugli omonimi dirigibili, la cui alimentazione avviene, in tensione, su di uno degli estremi, cioè sul suo nodo di corrente.
Come ben saprete la linea di discesa era una scaletta che provvedeva all'adattamento d'impedenza, mentre nel caso della End Fed Hertz possiamo dire che la discesa è simile alla Windom prima mainera, cioè un unico filo sul quale è presente una tensione di diverse migliaia di Volt, tanto che l'operatore per farla passare nel muro della stazione, soleva servirsi di una bottiglia in vetro, forata nella parte bassa, per evitare che "archeggiasse" all'interno della parete, mentre il polo freddo era posto a terra.
La End Fed-Hertz è un'ottima e molto più pratica evoluzione, in quanto viene adattata al Tx per mezzo di un trasformatore adattatore di impedenza a radiofrequenza , che precisamente non è proprio un BAL-UN classico, anche se per un certo tratto l'antenna si potrebbe considerare bilanciata, nè un UN-UN, forse è un accordatore; il contrappeso per il polo freddo è uno spezzone di filo elettrico, che taluni quantificano in 0,05 lunghezze onda, ma che in realtà dipende ed incide sul rapporto di trasformazione e capirete poi perchè dico così.
Tornando alla mezz'onda: se alimentata la centro (dipolo), presenta bassa impedenza (73-75 Ohm od altra, a seconda dell'altezza dal suolo che non sia 0,25; 0,50; 0,75 etc... lunghezze d'onda ), se invece viene alimentata ad un estremo, cioè sul nodo di corrente, l'impedenza diviene molto più alta, tanto che un rapporto di 1:8 tra primario e secondario (come richiesto), comporta un rapporto di trasformazione di 1:64 e un'impedenza di 3200 Ohm.
Quando il tutto è accordato la tensione di picco, per una potenza di 100 W, comporta:
Vp = √ (W * 2R)
Vp = √ (100 * 6400) Vp = 800 volt
In mancanza di accordo la V sale molto più alta, tanto da "fare... scintille".
Risolto il problema dello spazio e degli ancoraggi, mi sono ritrovato con un'antenna aerea lunga 35 m, più 3,40 m che mi permettono di accedere alla mia postazione, entrando dalla finestra e con un'altezza dal suolo di circa 8 - 9 m di media.
A lavoro ultimato, Alberto mi ha onorato della sua visita, munito di una sua scatola contenente l'adattatore di impedenza.
Esso adattatore era costituito da due toroidi T300-2 appaiati, con un avvolgimento secondario di 60 spire ed un primario, di 6 spire, sovrapposto al primo sul suo inizio.
I due avvolgimenti erano isolati ed indipendenti l'uno dall'altro; il primario veniva collegato al Tx, il secondario aveva in parallelo un variabile da 250-300 pF e su di esso erano state effettuate diverse prese, che andavano ad un commutatore ad una via, undici posizioni; l'inizio del secondario andava ad un morsetto terminale con vite di strettoio, al quale andava collegato il contrappeso, ed il prelievo sul commutatore andava ad un altro terminale uguale al primo, cui andava collegata l'antenna.
Mentre si cercava la spira più idonea manovrando il variabile, tuttavia l'antenna non voleva saperne di entrare in risonanza, presentando sempre dei ROS da capogiro.
Allora non rimaneva altro che agire sul contrappeso, che in prima istanza era collegato a terra per una buona lunghezza di cavo, poi veniva accorciato ad una decina di metri, infine ridotto a tre netri circa e... miracolo ecco il ROS scendere fino ad 1,2 : 1, con condensatore completamente aperto, quindi con la sua sola capacità residua.
Il risultato finale è stato l'accordo anche per i 40, i 20, i 17 e 15 metri, variando (per ciascuna lunghezza d'onda) le spire ed agendo sul variabile.
A me non sarebbe rimasto altro che copiare il tutto pari, pari e restituirgli la scatola. Tuttavia io che sono e son sempre stato un allievo disposto ad apprendere, ma anche a "scire per causas" (imparare attraverso le ragioni... che regolano il fenomeno), non mi sono fermato qui.
In primo luogo, osservando che l'accordo in 80 m, a 3620 KHz, avveniva a variabile completamente aperto, ma con poca larghezza di banda verso l'alto; in secondo luogo osservando che, solo scendendo sotto i 3610 KHz, il variabile cominciava a lavorare, ho indotto che per salire in frequenza sarebbe stato necessario diminuire la capacità residua del variabile, quindi supponendone la capacità residua attorno ai 15-20 pF ho subito messo in serie al variabile stesso un condensatore fisso (in vetronite a due facce) da 20 pF.
Come era prevedibile dalla relazione:
Qcirc. rison. = RgL : Xc
RgL è il parallelo tra la resistenza Rg del generatore e la resistanza RL del carico; Xc la reattanza del condensatore;
il massimo trasferimento si ha quando Rg = RL
il Q del circuito risonante si abbassa se basso il valore della capacità, ma si eleva se è notevole il valore RgL
e dalla relazione
Bp = (f0 : Qcirc. rison.),
Bp è la banda passante, f0 la frequenza centrale
diminuendo la capacità è aumentata la banda passante esplorabile con il condensatore. Mentre la porzione esplorabile per ogni singola posizione (valore) del condensatore è piccola poichè è alta la RgL.
Il risultato è stato molto brillante: prima potevo sfruttare una larghezza di banda dai 3500 ai 3660, non potendo agire ulteriormente sul variabile, mentre dopo, con il condensatore fisso in serie al variabile, sono riuscito a coprire tutta la banda dai 3500 ai 3800, e, accorciando il contrappeso a circa un metro e mezzo, ad avere un ROS 1:1 su tutta la banda.
Non mi sono spinto oltre con le modifiche per non attirarmi le ire funeste di Alberto, ma ora che mi sono procurato tutto il materiale necessario ed ho realizzato la copia conforme, su toroide T400-2 (sarebbe stato meglio due T400-2) come consigliava lo stesso Alberto, mi sono sbizzarrito in alcune ottimizzazioni (?) o varianti.
Risolto il problema dello spazio e degli ancoraggi, mi sono ritrovato con un'antenna aerea lunga 35 m, più 3,40 m che mi permettono di accedere alla mia postazione, entrando dalla finestra e con un'altezza dal suolo di circa 8 - 9 m di media.
A lavoro ultimato, Alberto mi ha onorato della sua visita, munito di una sua scatola contenente l'adattatore di impedenza.
Esso adattatore era costituito da due toroidi T300-2 appaiati, con un avvolgimento secondario di 60 spire ed un primario, di 6 spire, sovrapposto al primo sul suo inizio.
I due avvolgimenti erano isolati ed indipendenti l'uno dall'altro; il primario veniva collegato al Tx, il secondario aveva in parallelo un variabile da 250-300 pF e su di esso erano state effettuate diverse prese, che andavano ad un commutatore ad una via, undici posizioni; l'inizio del secondario andava ad un morsetto terminale con vite di strettoio, al quale andava collegato il contrappeso, ed il prelievo sul commutatore andava ad un altro terminale uguale al primo, cui andava collegata l'antenna.
Mentre si cercava la spira più idonea manovrando il variabile, tuttavia l'antenna non voleva saperne di entrare in risonanza, presentando sempre dei ROS da capogiro.
Allora non rimaneva altro che agire sul contrappeso, che in prima istanza era collegato a terra per una buona lunghezza di cavo, poi veniva accorciato ad una decina di metri, infine ridotto a tre netri circa e... miracolo ecco il ROS scendere fino ad 1,2 : 1, con condensatore completamente aperto, quindi con la sua sola capacità residua.
Il risultato finale è stato l'accordo anche per i 40, i 20, i 17 e 15 metri, variando (per ciascuna lunghezza d'onda) le spire ed agendo sul variabile.
A me non sarebbe rimasto altro che copiare il tutto pari, pari e restituirgli la scatola. Tuttavia io che sono e son sempre stato un allievo disposto ad apprendere, ma anche a "scire per causas" (imparare attraverso le ragioni... che regolano il fenomeno), non mi sono fermato qui.
In primo luogo, osservando che l'accordo in 80 m, a 3620 KHz, avveniva a variabile completamente aperto, ma con poca larghezza di banda verso l'alto; in secondo luogo osservando che, solo scendendo sotto i 3610 KHz, il variabile cominciava a lavorare, ho indotto che per salire in frequenza sarebbe stato necessario diminuire la capacità residua del variabile, quindi supponendone la capacità residua attorno ai 15-20 pF ho subito messo in serie al variabile stesso un condensatore fisso (in vetronite a due facce) da 20 pF.
Come era prevedibile dalla relazione:
Qcirc. rison. = RgL : Xc
RgL è il parallelo tra la resistenza Rg del generatore e la resistanza RL del carico; Xc la reattanza del condensatore;
il massimo trasferimento si ha quando Rg = RL
il Q del circuito risonante si abbassa se basso il valore della capacità, ma si eleva se è notevole il valore RgL
e dalla relazione
Bp = (f0 : Qcirc. rison.),
Bp è la banda passante, f0 la frequenza centrale
diminuendo la capacità è aumentata la banda passante esplorabile con il condensatore. Mentre la porzione esplorabile per ogni singola posizione (valore) del condensatore è piccola poichè è alta la RgL.
Il risultato è stato molto brillante: prima potevo sfruttare una larghezza di banda dai 3500 ai 3660, non potendo agire ulteriormente sul variabile, mentre dopo, con il condensatore fisso in serie al variabile, sono riuscito a coprire tutta la banda dai 3500 ai 3800, e, accorciando il contrappeso a circa un metro e mezzo, ad avere un ROS 1:1 su tutta la banda.
Non mi sono spinto oltre con le modifiche per non attirarmi le ire funeste di Alberto, ma ora che mi sono procurato tutto il materiale necessario ed ho realizzato la copia conforme, su toroide T400-2 (sarebbe stato meglio due T400-2) come consigliava lo stesso Alberto, mi sono sbizzarrito in alcune ottimizzazioni (?) o varianti.
Il variabile da me usato è (ma non necessariamente) a lamine spaziate da 50 pF max e 4 pF min; con tale capacità, ho ricercato, con la stessa lunghezza di antenna, le spire più idonee anche per le bande dei 20 e 40 metri, procurando, ad ogni prova, di verificare anche la lunghezza più adeguata del contrappeso, pertanto alla fine sono riuscito con lunghezze di contrappeso diverse per i 20 ed i 40 m ad avere ROS 1:1 su tutta la banda (servendomi naturalmente del variabile per l'accordo), mentre per gli 80 m ho dovuto accorciarlo a 1,5 metri come ho detto, ma se, con pazienza, ricercassi su di una spira diversa da quella usata, con variabile di maggiore capacità, potrei avere la stessa lunghezza di contrappeso su 80, 40, 20 m, anche se, credo, non con efficienza massima.
Nel mio caso quindi, la lunghezza del contrappeso non è 0,05 lunghezze d'onda, ma quasi il 25% della lunghezza d'onda per 20 e 40 m, mentre è meno di 2 metri per gli 80 m.
Per i 20 e 40 metri ho usato un unico contrappeso di 10 m, con una trappola, a 5 m dal suo inizio, centrata sui 20m, per gli 80 m uno spezzone di cavo; essi vengono selezionati dalla seconda sezione del commutatore a seconda delle bande selezionate dalla prima sezione.
La trappola è realizzata su di un tratto di tubo idraulico in pvc arancione da 40 mm di diametro e comporta 6 spire affiancate, con un condensatore fisso di accordo da 56 pF in vetronite ramata collegato a sandwich (Foto 5).
Quanto vi narro testimonia l'importanza e criticità della lunghezza del contrappeso, con bassa capacità di variabile, e che tale lunghezza, credo, dipende o ,se volete, influisce sul rapporto di trasformazione, ma senz'altro è fondamentale per agire fattivamente, con il variabile da 50 pF, sull'accordo.
Il bilanciamento per un certo tratto (di cui parlavo) è appunto limitato alla lunghezza dell'antenna pari alla lungheza del contrappeso, pertanto lascio decidere a voi se l'adattatore d'impedenza sia un BAL-UN, un UN-UN, un trasformatore d'impedenza o un accordatore.
Nel presente testo vi fornisco tutte le caratteristiche della realizzazione, corredate di fotografie, mentre vi anticipo che le osservazioni e le prove comparate fatte sugli 80 metri da IZ1NER, Alberto, danno la End Fed-Hertz come più efficiente della Windom, mentre non lo è altrettanto sui 40m (onda intera o quasi), ma non c'è da meravigliarsi in quanto la End Fed Hertz è un'antenna fondamentalmente monobanda, quindi sarebbe necessario realizzarla con lunghezza dedicata alla singola banda.
Secondo Alberto è importante che i due avvolgimenti abbiano senso diverso, a mio giudizio, se rimangono separati ed indipendenti, possono essere realizzati nello stesso senso, ma diviene invece cosa importante qualora il polo freddo dell'antenna venisse collegato alla massa del PL su cui è innestato il Tx.
Tenete per certo che quanto esposto è stato rigorosamente realizzato e scrupolosamente verificato. La realizzazione non presenta difficoltà, l'unica cosa un pò noiosa è avvolgere il filo di rame smaltato sul toroide e tenere tassativamente ben isolate le manopole del commutatore e del variabile, se non volete subire la sgradevole sensazione ed il puzzo dell'ustione da radiofrequenza.
.
Dopo tante parole di commento anticipato ed introduzione, sarà meglio passare alla descrizione circostanziata dell'antenna.
Descrizione dimensionale e costruttiva:
La lunghezza del filo a mezz'onda per gli 80 m, è di 38,40 m, come già detto: 35 metri aerei e 3,40 m di discesa fino sul tavolo nella mia postazione e ribadisco che quei 3,40 m sono parte integrante dell'antenna.
Il toroide che Alberto consiglia, per una potenza di 500 W continui, massimi applicabili, è il T400-2, in numero di due accoppiati; per potenze di un centinaio di Watt pep un T300-2 è sufficiente, però è buona norma di prudenza appaiarne due; resta inteso che per frequenze superiori ai 30 Mhz è più sensato realizzare una Ringo la cui formuletta pratica per il diametro "d" della spira di accordo è:
d = 960 : MHz
mentre per VHF E UHF è meglio una J-pole.
Potete ricavare sperimentalmente il condensatore ponendo, in prima istanza un variabile sui 30-50 pF (lamine spaziate), e sostituendolo successivamente con uno fisso, allorquando avrete realizzato l'accordo.
a) quindi toroide T400-2, uno o due appaiati;
b) avvolgimento secondario (che è collegato all'antenna e al contrappeso) 60-65 spire da 1,30 - 2 mm di diametro;
c) avvolgimento primario 2,30 - 3 mm di diametro, 6 spire, avvolte in senso opposto sul secondario, con un sottile diaframma di separazione (anche cartoncino, vedi foto 1);
d) vi ricordo a proposito la formuletta per calcolare il diametro "d", in millimetri, di un conduttore di rame, in funzione della corrente continua che lo percorre: d = 0,707 * √ I dove I è la corrente CC, in corrente alternata moltiplicate per √2 o, se preferite, dividete per 0,707;
e) non ho provato ad inserire uno schermo di separazione tra i due avvolgimenti da collegare a massa, quale schermo elettrostatico; se vorrete provare: inserite una strisciolina di rame senza chiuderla su sè stessa, e avvolgetele sopra il primario, forse, collegandola poi a massa, si potrebbe ridurre un po' di QRN;
f) misurate il perimetro della sezione del toroide e moltiplicatelo per il numero di spire, avrete un'idea della lunghezza del filo necessario, poi magari eccedete di 50 cm per sicurezza; le prese vanno ricercate sperimentalmente, tenendo come riferimento la tabella sottostante, e agendo sulla capacità del variabile;
N.B. il rapporto di trasformazione è dato dal quadrato del rapporto tra le spire secondarie e primarie.
Le differenze sono giustificate non solo dalle posizioni e altezze da terra dell'antenna, ma soprattutto dalla diversità dei contrappesi (molto critici, con variabile da 50 pF) e dalla diversità dei variabili usati da me e da Alberto; solo sugli 80 metri c'è coincidenza poichè i due variabili sono molto prossimi, avendo io aggiunto il condensatore fisso (escludibile) da 20 pF sulla realizzazione di Alberto e non avendo curaro di verificare l'esistenza eventuale di altra spira più o meno idonea: mai modificare ciò che funziona perfettamente.
A proposito di contrappesi, nella Foto 4 è visibile il terminale aggiuntivo per collegare il contrappeso per i 20 e 40 metri; il relativo collegamento va alla seconda sezione del commutatore in corrispondenza solidale con le relative prese alla 16° spira e alla 19°, il collegamento è unico poichè il contrappeso è trappolato, pertanto il medesimo funziona sulle due gamme citate, mentre il contrappeso per gli 80 metri, vista la sua esiguità, è sempre collegato sul polo freddo.
g) il condensatore variabile, con lamine spaziate o no (meglio se spaziate) di piccola capacità 30-50 pF (300 pF, Alberto), in parallelo al secondario ; per realizzare i 50 pF, è possibile servirsi di un varibile "vulgaris"a singola o a doppia sezione, ponendogli in serie un condensatore fisso da 60 pF, magari realizzato in vetronite a doppia faccia; l'escursione capacitiva del sistema sarà senz'altro minore di 60 pF e minore della capacità residua del variabile;
h) il commutatore possibilmente ceramico a contatti spaziati;
i) i collegamenti al commutatore possibilmente distanti tra di loro, specialmente quelli sulle prime spire rispetto a quelli sulle ultime;
l) la scatola può essere in plastica, tuttavia sarebbe preferibile se metallica, nel qual caso il toroide dev'esse distanziato dalle pareti e dovrà essere curato l'isolamento e la distanza dei fili che andranno all'antenna radiante; alla scatola sarà collegata la massa del PL;
m) se notate l'effetto della vicinanza della mano durante l'accordo, nel senso che, una volta allontanata, il ROS salirà, agite sulla lunghezza del contrappeso o sul numero delle spire, altrimenti vedrete l'ago del ROS-Metro oscillare quando modulate in banda laterale, mentre se l'accordo è fatto a regola d'arte rimarrà pressochè immobile sull'1:1;
n) la lunghezza dei collegamenti non ha grande importanza, purchè non siano chilometrici;
o ) per effettuare le prese sull'avvolgimento secondario, asportate o abradete lo smalto per un breve tratto ed affettuate la saldatura con saldatore ben caldo.
Per altre informazioni fate riferimento al sito http://www.ok1rr.com/e107_plugins/content/content.php?content.134, oppure http://www.aa5tb.com/efha.htm, come consiglia Alberto stesso nel suo articolo "Antenna End Fed-Hertz per i 160 mt", lì troverete altre notizie a completamento, che per brevità (si fa per dire!) io non ho fornito.
L'analogia con un'antenna più conosciuta si può fare, come già anticipato, nei confronti della Ringo, antenna a 1/2 onda con spira di accordo di grosso diametro e condensatore.
I vantaggi rispetto al dipolo semplice:
a) ha la stessa lunghezza e polarizzazione, ma vi entra in postazione senza necessità di cavo coassiale (risparmio almeno dai 20 euro in poi) ed è un unico filo;
b) il BAL-UN non è appeso all'antenna, aumentandone, assieme al cavo coassiale, il peso al centro (risparmio 30-40 euro di BAL-UN);
c) il BAL-UN o UN-UN o trasformatore R.F. o accordatore è a vostra portata di mano e direttamente collegato all'antenna;
e) l'eventuale accordo su altre bande avviene direttamente sull'antenna senza l'interposizione del cavo coassiale, quindi l'adattamento di impedenza è diretto fra Tx e antenna, cioè corretto, senza la "preziosità" di un accordatore da palo (costo 300-400 Euro) con relativo cavo per telecomandarlo;
f) l'alimentazione in tensione è più efficiente di quella in corrente;
g) non è un'antenna a capocchia ossia "random" (che non è poi tanto casuale, dal momento che deve evitare di risuonare su qualche banda), bensì una mezz'onda calcolata per la banda che interessa, che può diventare, al limite, una multibanda, anche in polarizzazione verticale, se le misure lo consentono;
h) non ha bisogno di taratura fine a centro banda (manda su, tira giù), perchè "l'accordatore" (lasciatemelo chiamare così per brevità) la farà comunque risuonare correttamente su tutta la banda, con ROS di 1:1 e senza diminuzione di efficienza;
i) non ha necessità di altro accordatore manuale o automatico oltre il BAL-UN (altro risparmio: accordatore manuale, ancorchè autocostruito, diciamo 70 euro? ottimista?);
l) ha vantaggi nei confronti di altre antenne multibanda: non necessita di trappole o carichi induttivi sospesi;
m) ha vantaggi anche nei confronti di una multibanda a più bracci (antenna a ventaglio verticale o orizzontale): il braccio radiante è unico;
n) se la gioca con la Windom, ma l'amico Alberto dice che, se messa a paragone, ha un maggiore guadagno, infatti egli possiede entrambe le antenne poste ad altezze di 40-50 metri (sic!!) dal suolo: nei rapporti ricevuti, in prove di trasmissione, una immediatamente successiva all'altra sugli 80 m, si parla di 10dB in più a favore della End Fed Hertz, io stesso ho avuto modo di verificare, in due circostanze, almeno 6 dB alla distanza di 22-25 Km, con interposte parecchie vallate montuose.
Gli svantaggi:
a) elevate tensioni in gioco;
b) necessità di far entrare, in postazione, l'antenna protetta da un ottimo isolamento;
c) necessità di ampio spazio, cosa che non tutti hanno a disposizione, ma ciò vale anche per il dipolo semplice;
d) con variabile da 50 pF, i contrappesi nella versione multibanda hanno lunghezza diversa (non necessariamente devono essere tesi, ma neanche arrotolati), onde ha necessità di un commutatore a due vie, di cui una con posizioni dedicate ai contrappesi, e l'altra per selezionare le spire del toroide nelle singole bande, a tale proposito l'amico I2GSI, Giorgio di Brunate (Como), emerito sperimentatore di antenne accorciate ai minimi termini (dipolo a spirale di 20 cm per braccio, che lavora sui 50 MHz con nucleo in ferrite in posizione appropriata), suggerisce un ulteriore accordatore di terra, costituito da un variabile ed una induttanza posti in serie (Figura 1) e collegati ad un unico contrappeso; si considera accordato il polo freddo quando sul microamperometro si legge la massima corrente.
A proposito di contrappesi, nella Foto 4 è visibile il terminale aggiuntivo per collegare il contrappeso per i 20 e 40 metri; il relativo collegamento va alla seconda sezione del commutatore in corrispondenza solidale con le relative prese alla 16° spira e alla 19°, il collegamento è unico poichè il contrappeso è trappolato, pertanto il medesimo funziona sulle due gamme citate, mentre il contrappeso per gli 80 metri, vista la sua esiguità, è sempre collegato sul polo freddo.
g) il condensatore variabile, con lamine spaziate o no (meglio se spaziate) di piccola capacità 30-50 pF (300 pF, Alberto), in parallelo al secondario ; per realizzare i 50 pF, è possibile servirsi di un varibile "vulgaris"a singola o a doppia sezione, ponendogli in serie un condensatore fisso da 60 pF, magari realizzato in vetronite a doppia faccia; l'escursione capacitiva del sistema sarà senz'altro minore di 60 pF e minore della capacità residua del variabile;
h) il commutatore possibilmente ceramico a contatti spaziati;
i) i collegamenti al commutatore possibilmente distanti tra di loro, specialmente quelli sulle prime spire rispetto a quelli sulle ultime;
l) la scatola può essere in plastica, tuttavia sarebbe preferibile se metallica, nel qual caso il toroide dev'esse distanziato dalle pareti e dovrà essere curato l'isolamento e la distanza dei fili che andranno all'antenna radiante; alla scatola sarà collegata la massa del PL;
m) se notate l'effetto della vicinanza della mano durante l'accordo, nel senso che, una volta allontanata, il ROS salirà, agite sulla lunghezza del contrappeso o sul numero delle spire, altrimenti vedrete l'ago del ROS-Metro oscillare quando modulate in banda laterale, mentre se l'accordo è fatto a regola d'arte rimarrà pressochè immobile sull'1:1;
n) la lunghezza dei collegamenti non ha grande importanza, purchè non siano chilometrici;
o ) per effettuare le prese sull'avvolgimento secondario, asportate o abradete lo smalto per un breve tratto ed affettuate la saldatura con saldatore ben caldo.
Per altre informazioni fate riferimento al sito http://www.ok1rr.com/e107_plugins/content/content.php?content.134, oppure http://www.aa5tb.com/efha.htm, come consiglia Alberto stesso nel suo articolo "Antenna End Fed-Hertz per i 160 mt", lì troverete altre notizie a completamento, che per brevità (si fa per dire!) io non ho fornito.
L'analogia con un'antenna più conosciuta si può fare, come già anticipato, nei confronti della Ringo, antenna a 1/2 onda con spira di accordo di grosso diametro e condensatore.
I vantaggi rispetto al dipolo semplice:
a) ha la stessa lunghezza e polarizzazione, ma vi entra in postazione senza necessità di cavo coassiale (risparmio almeno dai 20 euro in poi) ed è un unico filo;
b) il BAL-UN non è appeso all'antenna, aumentandone, assieme al cavo coassiale, il peso al centro (risparmio 30-40 euro di BAL-UN);
c) il BAL-UN o UN-UN o trasformatore R.F. o accordatore è a vostra portata di mano e direttamente collegato all'antenna;
e) l'eventuale accordo su altre bande avviene direttamente sull'antenna senza l'interposizione del cavo coassiale, quindi l'adattamento di impedenza è diretto fra Tx e antenna, cioè corretto, senza la "preziosità" di un accordatore da palo (costo 300-400 Euro) con relativo cavo per telecomandarlo;
f) l'alimentazione in tensione è più efficiente di quella in corrente;
g) non è un'antenna a capocchia ossia "random" (che non è poi tanto casuale, dal momento che deve evitare di risuonare su qualche banda), bensì una mezz'onda calcolata per la banda che interessa, che può diventare, al limite, una multibanda, anche in polarizzazione verticale, se le misure lo consentono;
h) non ha bisogno di taratura fine a centro banda (manda su, tira giù), perchè "l'accordatore" (lasciatemelo chiamare così per brevità) la farà comunque risuonare correttamente su tutta la banda, con ROS di 1:1 e senza diminuzione di efficienza;
i) non ha necessità di altro accordatore manuale o automatico oltre il BAL-UN (altro risparmio: accordatore manuale, ancorchè autocostruito, diciamo 70 euro? ottimista?);
l) ha vantaggi nei confronti di altre antenne multibanda: non necessita di trappole o carichi induttivi sospesi;
m) ha vantaggi anche nei confronti di una multibanda a più bracci (antenna a ventaglio verticale o orizzontale): il braccio radiante è unico;
n) se la gioca con la Windom, ma l'amico Alberto dice che, se messa a paragone, ha un maggiore guadagno, infatti egli possiede entrambe le antenne poste ad altezze di 40-50 metri (sic!!) dal suolo: nei rapporti ricevuti, in prove di trasmissione, una immediatamente successiva all'altra sugli 80 m, si parla di 10dB in più a favore della End Fed Hertz, io stesso ho avuto modo di verificare, in due circostanze, almeno 6 dB alla distanza di 22-25 Km, con interposte parecchie vallate montuose.
Gli svantaggi:
a) elevate tensioni in gioco;
b) necessità di far entrare, in postazione, l'antenna protetta da un ottimo isolamento;
c) necessità di ampio spazio, cosa che non tutti hanno a disposizione, ma ciò vale anche per il dipolo semplice;
d) con variabile da 50 pF, i contrappesi nella versione multibanda hanno lunghezza diversa (non necessariamente devono essere tesi, ma neanche arrotolati), onde ha necessità di un commutatore a due vie, di cui una con posizioni dedicate ai contrappesi, e l'altra per selezionare le spire del toroide nelle singole bande, a tale proposito l'amico I2GSI, Giorgio di Brunate (Como), emerito sperimentatore di antenne accorciate ai minimi termini (dipolo a spirale di 20 cm per braccio, che lavora sui 50 MHz con nucleo in ferrite in posizione appropriata), suggerisce un ulteriore accordatore di terra, costituito da un variabile ed una induttanza posti in serie (Figura 1) e collegati ad un unico contrappeso; si considera accordato il polo freddo quando sul microamperometro si legge la massima corrente.
Figura 1: Utile nel caso di multibanda 17, 20, 40, 80, 160 mt.
E' pur vero che con variabile di maggiore capacità posto sul toroide la questione contrappesi diversi viene scavalcata, tuttavia mi dà l'impressione che ne debba risentire l'efficienza dell'antenna stessa, intendo dire che per le bande accessorie per cui l'antenna non è espressamente dedicata: gamma 40 metri, contrappeso 10 metri (1/4 onda); gamma 20 metri, contrappeso 5 metri (1/4 onda), mi suona più appropriato di una misura come 0,05 lunghezza onda o altre misure in più o in meno, consigliate da autori diversi;
e) la potenza non va oltre quella ortodossa di 500 W massimi applicabili, ma noi che scriviamo non possiamo andare o indurre "contra legem"; in proposito Alberto, nel suo entusiasmo, dice: "Con dieci dB di guadagno rispetto alla Windom, i 500 W è come se fossero 5 KW", personalmente sarei meno ottimista: 6 dB (che per un'antenna non direttiva sono tanti, ma tanti veramente) corrispondono a 4 volte, pertanto 2 KW, ma è tutto grasso che cola.
Ricapitolando, riassumendo e compendiando:
Avvolgete, su uno o due toroidi T400-2, dopo averne valutato la lunghezza totale, 60 spire (Alberto), 65 spire (Aldo) in modo da essere distribuite su circa 3/4 del toroide, con filo in rame smaltato da almeno 1,30 mm di diametro, molto meglio 2 mm.
N.B.: non procurate una vicinanza troppo spinta tra inizio e fine dell'avvolgimento, la differenza di potenziale, a circuito disaccordato, è molto alta, mentre a circuito accordato (rapporto spire 1 : 10 o 1 : 11) per 100 W è oltre 1400 V di picco;
sul primo avvolgimento e sul lato che sarà scelto per il polo freddo, interposto un sottile strato isolante, avvolgete altre 6 spire unite, con filo in rame smaltato 2,3 - 3 mm di diametro (o filo isolato da elettricisti 2,5 mmq), vedere Foto 1;
nel caso multibanda, collegate le spire (consigliate dalla tabella o meglio ricercate sperimentalmente) al commutatore e ponetegli in parallelo il condensatore variabile, in Figura 2 lo schema di principio. Nel caso monobanda (80 m) potrete avvolgere solo 50 - 52 spire (senza prese intermedie) e fare le prove dalla 45° alla 52°, servendovi del variabile per cercare l'accordo ed eliminando il commutatore.
Personalmente ho finito per realizzare la versione più complessa e laboriosa, ovvero quella miltibanda, 20-40-80 m, quindi con più contrappesi le cui dimensioni ho già descritto, ma vedrete che ogni singolo caso richiederà contrappesi diversi; N.B. c'è differenza fra un contrappeso posto sul pavimento o sollevato per aria, infatti il contrappeso fornisce un accoppiamento capacitivo con il suolo in presenza di cattva conducibilità del suolo stesso.
Se nella ricerca delle spire, trovate che l'accordo non avviene o avviene a condensatore variabile totalmente chiuso aumentate le spire, e viceversa se avviene a condensatore completamente aperto; inoltre contrappeso più corto (entro un certo limite) richiede più capacità di accordo.
Sto ancora studiando e valutando se è conveniente la versione multibanda per i 160 m.
Ho parlato tanto e poi tanto e, "dulcis in fundo", ora vi narro quel che mi è costata l'antenna completa: contenitore plastico, 10 Euro;
39 Euro di due T400-2, utilizzato uno solo, quindi 19,50 euro;
variabile da 50 pF lamine spaziate, acquistato su E-Bay, 10 Euro;
commutatore ceramico di recupero, due vie otto posizioni;
due matasse da 10 m di filo smaltato; una da 1,3 mm di diametro e una da 2,30 mm di diametro: 5+7 Euro, totale 12 Euro, ma di una posso fare un altro avvolgimento, dell'altra ne ho usato solo 50 - 60 cm;
40 metri di filo elettrico sezione 2,5 mmq, l'avevo lì, ma supposto un euro a metro: 40 Euro;
minuteria varia: stagno, capicorda, morsetti stringicavo, manopole (recupero), PL, terminali con vite di strettoio (recupero), usura saldatore (siamo di Genova) e corrente elettrica anche per scrivere questa monografia: 10 Euro;
per un totale, a largheggiare, di 100 Euro; con la remunerazione o guiderdone che mi corrisponde, ad ogni articolo, il colendissimo sito di Radio Club Tigullio di cui sono socio orgoglioso, ho dovuto (hi, hi) accendere un mutuo per affrontare le spese ("homo sine pecunia imago mortis", l'uomo senza danaro [è] specchio della morte).
Figura 3: Con le dimensioni indicate l'antenna lavora bene
sui 40, 20, 15 e 10 mt. http://www.ok1rr.com/e107_plugins/content/content.php?content.134 |
Foto 5: La trappola per 20 m in fase realizzativa;
si vede all'interno il condensatore fisso a sandwich, in vetronite |
N.B.: è una raccomandazione molto importante: l'elaborazione è sperimentale non definitiva e, più che perizia, richiede molta attenzione, per le elevate tensioni che si sviluppano, ad accordo non ancora avvenuto, sul vertice dell'antenna collegato al toroide, pertanto fate l'accordo e la ricerca delle spire giuste con potenze molto basse, eviterete ustioni fastidiose e salvaguardare il vostro apparato da pericolosi rientri di radiofrequenza ad alto voltaggio.
Mi sento in dovere di dirvi ciò (cosa che non viene menzionata da altri autori) non per scoraggiarvi, ma per onestà di trattazione e perchè non intraprendiate, a cuor leggero, l'eventuale realizzazione.
Credo non ci sia altro da aggiungere se non d'essere certo che il marchingegno, se munito di molte prese intermedie, è in grado di accordare, in HF, non solo lunghezze dedicate, ma anche qualsiasi altra lunghezza di filo ; pertanto chiudo, ringraziando calorosamente IZ1NER, Alberto, cui va tutto il merito per avermi fornito: il materiale teorico e pratico, la sua esperienza, i suoi consigli ed osservazioni, il suo caldo invito a pubblicare e la relativa incombenza, ma soprattutto l'entusiasmo per la END FED HERTZ, di modo che se qualcosa non va (ustioni comprese e toroidi caduti a terra e ridotti in pezzi) a me tutte le maledizioni.
P.S.: Notizia dell'ultima ora: ho realizzato l'accordo anche per i 160 m: tale accordo è possibile (con variabile da 50 pF) tra la 59° e la 65° spira: le ho provate tutte ed ho scelto la 59°, con contrappeso di 3 - 4 metri, posto sul pavimento. Naturalmente l'antenna lavora a 1/4 onda ed il rendimento non è eccezionale (sempre meglio di una canna da pesca o di una verticale di dieci metri o di un filo più corto), però funziona e, non avendo altra possibilità, di questa mi accontenterò.
Con Alberto (antenna Windom) ho condotto delle prove di collegamento (la distanza, come già accennato, è di 22 -25 Km con monti interposti) i controlli scambiati, per 100 W, sono stati: per Alberto un QSA di S. 9+10, per me di S. 9 abbondante. Negli 80 m (entrambi con END FED HERTZ), per 100 W, ci siamo scambiati S. 9 + 20 - 25.
Per ora ve la lascio così come ve l'ho detta, perchè non ho ancora effettuato altre prove più approfondite, per esempio la ricerca della spira idonea con un contrappeso di 1/4 onda.
Riconosco che, nella versione multibanda, la questione contrappesi limita parecchio la semplicità e comodità di realizzazione, perchè se ai 38,40 metri d'antenna, (nella banda dei 160 m) dovessero essere aggiunti (separatamente dagli altri contrappesi) altri 20 metri per farla risuonare (con la massima efficienza poi?.. non lo so proprio...), la cosa sicuramente scoraggerebbe.
Allora è conveniente servirsi di un variabile di maggiore capacità, come ha fatto Alberto: anche se l'efficienza fosse minore, ci saremmo almeno tolti il fastidio di tutti questi contrappesi da selezionare di volta in volta.
Resta convenientissima la versione monobanda dedicata solamente agli 80 metri e ridotta all'osso, così come era nato il presente articolo: 6 spire primario; 48 - 52 spire di secondario con variabile da 50 - 100 pF in parallelo; 38,40 m di filo elettrico; senza alcuna altra presa; niente commutatore; contrappeso sui due metri, ma da verificare nelle prove; infine fare le prove dalla 45° alla 52° spira, cercando l'accordo con il variabile, successivamente eliminate pure, se volete, le spire che non servono.
Post scriptum del 10/03/2012
A proposito dei 160 metri mi è stato domandato, per parte di un collega, come sia possibile alimentare ad alta impedenza un'antenna in quarto d'onda, quando dovrebbe invece presentare bassa impedenza.
Osservazione giustissima ed acuta, tant'è vero che so di altro radioamatore che in antenna analoga per gli 80 metri ha trovato l'accordo per i 160 metri con un rapporto basso di spire sul trasformatore R.F., avendo egli usato un condensatore variabile di capacità molto alta.
E' conclamato: un'antenna può risuonare se e solo se la sua lunghezza corrisponde a mezz'onda (o multipli) della frequenza irradiata, quindi è chiaro che un quarto d'onda non è sufficiente, può funzionare in verticale, secondo il sistema Marconi, servendosi della terra come specchio che fornisca per riflessione il quarto d'onda mancante.
In tal caso, però nel punto in basso di alimentazione presenta un'impedenza bassa e, dicendola tutta, se posta in orizzontale, non dovrebbe funzionare, poichè le correnti che scorrono nell'antenna stessa e nello specchio ( la terra) sarebbero in fase, ma uguali e di senso (quindi di segno) contrario, per cui tenderebbero ad annullarsi o comunque a ridursi.
Resta da spiegare come sia possibile l'alimentazione in alta impedenza (in tensione) e ciò non è difficile.
Osservando che l'antenna verticale Marconi (1/4 onda) ha bassa impedenza alla base, nel punto più vicino allo specchio, ma alta impedenza al suo vertice alto, quello più lontano, nulla vieterebbe, per assurdo o per autolesionismo, di alimentarla in alta impedenza sul suo vertice più lontano dallo specchio (la terra o radiali), l'unica difficoltà sarebbe la linea di trasmissione, che dovrebbe avere un'impedenza di 2000-3000 Ohm.
Proviamo ora ad immaginare di porre la stessa antenna in orizzontale: avremo allora i due estremi in eguali condizioni di quota, pertanto indifferentemente alimentabili entrambi in bassa o alta impedenza, mentre il circuito in R.F. viene completato (con il quarto d'onda mancante) e chiuso dal ritorno di terra (lo specchio). Se poi l'estremo, alimentato in alta impedenza, vi entra in stazione e va direttamente al trasformatore R.F. su toroide a meno di mezzo metro dall'apparato ogni difficoltà è superata. Nel mio caso con l'MFJ 269, misuro un R.O.S. di
1,2:1, mentre il ros-metro dell'apparato dà 1:1.
Esistono pubblicazioni radioamatoriali attorno al 1940, nelle quali si descrivono sistemi end fed hertz con cui tale antenna può funzionare coma antenna Marconi
Chiaramente l'efficienza in 160 metri non è delle migliori: se la mia spiegazione è giusta si perderebbero 3 dB rispetto alla mezz'onda sommati a qualche altra perdita dovuta all'orizzontalità dell'antenna, ma se non si ha altra possibilità è meglio così che niente: finora da Palermo, Roma, Trento, Lucca, dalla riviera Adriatica tutti mi hanno ascoltato.
Concludendo, nel mio caso, con 35 metri di filo orizzontale e 4,40 di discesa: si possono avere almeno i 40 (onda intera) e 80 metri (mezz'onda) con ottimo rendimento, i 20 metri (due onde) con buon rendimento e i 160 metri (1/4 onda) con rendimento soddisfacente; al più si possono ricavare anche le bande Warc; l'antenna è risonante su tutte le suddette bande e non è un filo di lunghezza casuale (random); l'accordo (senza interposto cavo coassiale) è diretto e perfetto; la discesa (massimo 1/4 della sua lunghezza totale) fa parte sempre dell'antenna; essa dovrebbe essere, possibilmente, verticale a 90° rispetto alla parte orizzontale, affinchè non interagisca con il resto e dovrebbe entrare in postazione, previo buon isolamento dai muri.
A proposito dei 160 metri mi è stato domandato, per parte di un collega, come sia possibile alimentare ad alta impedenza un'antenna in quarto d'onda, quando dovrebbe invece presentare bassa impedenza.
Osservazione giustissima ed acuta, tant'è vero che so di altro radioamatore che in antenna analoga per gli 80 metri ha trovato l'accordo per i 160 metri con un rapporto basso di spire sul trasformatore R.F., avendo egli usato un condensatore variabile di capacità molto alta.
E' conclamato: un'antenna può risuonare se e solo se la sua lunghezza corrisponde a mezz'onda (o multipli) della frequenza irradiata, quindi è chiaro che un quarto d'onda non è sufficiente, può funzionare in verticale, secondo il sistema Marconi, servendosi della terra come specchio che fornisca per riflessione il quarto d'onda mancante.
In tal caso, però nel punto in basso di alimentazione presenta un'impedenza bassa e, dicendola tutta, se posta in orizzontale, non dovrebbe funzionare, poichè le correnti che scorrono nell'antenna stessa e nello specchio ( la terra) sarebbero in fase, ma uguali e di senso (quindi di segno) contrario, per cui tenderebbero ad annullarsi o comunque a ridursi.
Resta da spiegare come sia possibile l'alimentazione in alta impedenza (in tensione) e ciò non è difficile.
Osservando che l'antenna verticale Marconi (1/4 onda) ha bassa impedenza alla base, nel punto più vicino allo specchio, ma alta impedenza al suo vertice alto, quello più lontano, nulla vieterebbe, per assurdo o per autolesionismo, di alimentarla in alta impedenza sul suo vertice più lontano dallo specchio (la terra o radiali), l'unica difficoltà sarebbe la linea di trasmissione, che dovrebbe avere un'impedenza di 2000-3000 Ohm.
Proviamo ora ad immaginare di porre la stessa antenna in orizzontale: avremo allora i due estremi in eguali condizioni di quota, pertanto indifferentemente alimentabili entrambi in bassa o alta impedenza, mentre il circuito in R.F. viene completato (con il quarto d'onda mancante) e chiuso dal ritorno di terra (lo specchio). Se poi l'estremo, alimentato in alta impedenza, vi entra in stazione e va direttamente al trasformatore R.F. su toroide a meno di mezzo metro dall'apparato ogni difficoltà è superata. Nel mio caso con l'MFJ 269, misuro un R.O.S. di
1,2:1, mentre il ros-metro dell'apparato dà 1:1.
Esistono pubblicazioni radioamatoriali attorno al 1940, nelle quali si descrivono sistemi end fed hertz con cui tale antenna può funzionare coma antenna Marconi
Chiaramente l'efficienza in 160 metri non è delle migliori: se la mia spiegazione è giusta si perderebbero 3 dB rispetto alla mezz'onda sommati a qualche altra perdita dovuta all'orizzontalità dell'antenna, ma se non si ha altra possibilità è meglio così che niente: finora da Palermo, Roma, Trento, Lucca, dalla riviera Adriatica tutti mi hanno ascoltato.
Concludendo, nel mio caso, con 35 metri di filo orizzontale e 4,40 di discesa: si possono avere almeno i 40 (onda intera) e 80 metri (mezz'onda) con ottimo rendimento, i 20 metri (due onde) con buon rendimento e i 160 metri (1/4 onda) con rendimento soddisfacente; al più si possono ricavare anche le bande Warc; l'antenna è risonante su tutte le suddette bande e non è un filo di lunghezza casuale (random); l'accordo (senza interposto cavo coassiale) è diretto e perfetto; la discesa (massimo 1/4 della sua lunghezza totale) fa parte sempre dell'antenna; essa dovrebbe essere, possibilmente, verticale a 90° rispetto alla parte orizzontale, affinchè non interagisca con il resto e dovrebbe entrare in postazione, previo buon isolamento dai muri.
Lunga l'antenna, larga la via; di sola mia penna...ho detto la mia, iah, iah, oh!
73's de IZ1TQI Aldo "de Roderigo" - RCT #030
rode.rigo@yahoo.it
elaborato il 19.09.2011 - pubblicato il 28.9.2011
73's de IZ1TQI Aldo "de Roderigo" - RCT #030
rode.rigo@yahoo.it
elaborato il 19.09.2011 - pubblicato il 28.9.2011