presenta
Bilanciamo la "Boomerang"
di IZ1TQI Aldo "de Roderigo" - RCT #030
Ho realizzato l'antenna tipo "Boomerang" che l'amico Alberto, IZ1NER, ha pubblicato, con il titolo "Antenna verticale da balcone per i 6 metri", su questo stesso sito, e che, tra l'altro già, di per sè stessa, funziona egregiamente, presentando sia semplicità realizzativa, sia facilità di taratura.
Le modifiche, di cui parlo, sono sorte in me tanto durante la realizzazione, quanto ragionando successivamente, in merito, con l'amico Alberto, il quale mi ha invitato, conseguentemente, a pubblicarle.
Una modifica è, diciamo, marginale, in quanto ho realizzato una sorta di compasso, in legno, per regolare l'angolo di inclinazione del radiale nei confronti dello stilo radiante (vedi Foto dalla 2 fino alla 4 a), (ho impermeabilizzato il tutto verniciando abbondantemente); la cosa è senz'altro utile, ma fino ad un certo punto; inoltre ho realizzato i bracci con sistema telescopico, ponendo dei collarini con vite di strettoio (prelevati da un mammuth per cavi elettrici), che entrano a pressione sul tubetto di alluminio da 6 mm e stringono sia lo stilo retrattile nel tubetto di alluminio sia i collegamenti del cavo coassiale al centro del dipolo.
Foto 1: Vista dell'antenna in tubetto di alluminio da 6 mm, per i 50MhZ
L'altra è sostanziale in quanto ho convertito un'antenna sbilanciata, di cui l'elemento radiante è solo lo stilo (il radiale funge da terra riportata, cioè da specchio), in un'antenna bilanciata, che, in buona sostanza, si può chiamare (ed è a tutti gli effetti) un dipolo bilanciato semplice a polarizzazione verticale, in cui sono elementi attivi entrambi i bracci (Vedi Fig. 1). E' chiaro che, in un dipolo per i 160 m, non è comodo uno stub di 26,82 m, mentre sui 6 metri, ad esempio, uno stub di 98 cm è più che accettabile.
Il beneficio finale: 2-3 dB di guadagno; in ricezione, poichè il segnale viene captato da entrambi i bracci e si somma sulla linea di discesa; naturalmente anche in trasmissione c'è guadagno.
L'antenna irradia quel che dà il Tx in maniera pressochè omnidirezionale (ma non per riflessione del piano riportato di terra), con il lobo di radiazione pressochè parallelo al suolo.
Dico pressochè, perché in realtà, una leggera direzionalità complanare al piano che passa per i due bracci, è riscontrabile o, per lo meno, a me è sembrata esistere, per cui in alcune circostanze la ricezione è migliore in direzione perpendicolare dove l'angolo di radiazione o ricezione è più basso
.
A proposito delle antenne ad un solo braccio (radiante), tipo Ground-plane o Boomerang (che tra l'altro possiamo considerare come un dipolo a V invertita messo in verticale), riporto integralmente quanto dice magistralmente in proposito I3HEV, Mario Held, nella sua "Introduzione alle antenne":
"Se poniamo una lampada sopra uno specchio (perfetto), ad una certa distanza da esso, da sopra lo specchio vediamo due lampade; in maniera del tutto analoga, se appoggiamo verticalmente su di uno specchio un braccio di dipolo (cioè uno stilo semplice), vediamo due bracci, cioè un dipolo intero.
Possiamo approfittare di questo fatto per realizzare un'antenna lunga solo la metà di quanto dovrebbe essere, usando uno specchio riflettente al posto dell'altra metà.
Lo specchio in questione non è altro che un piano conduttore sufficientemente esteso; il più comune tra i piani conduttori è la terra, per cui questo viene spesso chiamato "piano di terra".
Il campo elettrico irradiato dal singolo braccio è la metà di quello complessivo prodotto dal dipolo, per cui la potenza irradiata dovrebbe essere un quarto; (n.d.a.: ricordiamo la formuletta W = V * V / 2R, in cui la potenza va con il quadrato della tensione [del campo elettrico], quindi se la tensione si dimezza, la potenza diviene un quarto), però lo specchio rimanda in su tutta la potenza che viene irradiata verso il basso (il mezzo lobo inferiore), perciò, nel complesso, la potenza irradiata sopra il piano di terra è la metà di quella prodotta da un dipolo intero a parità di corrente (mentre sotto il piano di terra è zero!).
Di conseguenza la resistenza di radiazione è la metà di quella del dipolo semplice, vale a dire circa 36 Ohm (per questo motivo, un tempo, si suggeriva di alimentare questo tipo di antenne con due cavi di impedenza caratteristica pari a 75 Ohm in parallelo tra loro).
L'efficienza di queste antenne è quindi di principio relativamente più bassa di quella del dipolo semplice, a parità di materiali utilizzati.
Ma la principale diminuzione di efficienza è causata dalla qualità dello specchio utilizzato; infatti, se questo non è perfettamente conduttore, la riflessione è solo parziale ed una parte significativa della potenza va persa nello scaldare lo specchio stesso.
Per questo motivo si usano vari metodi per migliore l'efficienza del piano di terra; ... (omissis) ... Allora si ricorre ad un insieme di conduttori interrati o sospesi, che permettono di abbassare le perdite del terreno riducendone la resistenza elettrica; nelle esecuzioni professionali, i conduttori possono essere due-trecento e, talvolta di più, oppure può essere usata una rete metallica interrata a qualche centimetro di profondità.
Nelle esecuzioni amatoriali, questo tipo di soluzione è chiaramente inaccettabile...
Si deve quindi accettare un compromesso ragionevole, che si basa sul seguente ragionamento: alcuni radiali posti orizzontalmente e connessi elettricamente in un punto centrale, possibilmente spaziati ad angoli regolari, costituiscono una linea di trasmissione radiale, cioè nella quale le onde e.m. viaggiano in direzione radiale dal centro alla periferia e viceversa.
Se questa linea è lunga esattamente un quarto d'onda, si comporta come un trasformatore a lambda quarti e fa vedere all'ingresso (cioè al centro) il reciproco dell'impedenza di carico; se la linea è aperta all'estremità, si vede il reciproco di un circuito aperto, cioè un cortocircuito (o quasi).
Le perdite allora sono abbastanza contenute e il tutto può funzionare (relativamente) bene; naturalmente, sempre che i radiali siano in numero sufficiente a simulare decentemente una linea radiale... e tre non è un numero sufficiente!
C'è da dire che, poichè bisogna adattare l'impedenza dell'antenna ai fatidici 50-75 Ohm, la resistenza introdotta dalle perdite del piano di terra, alzando l'impedenza totale, può far comodo, qualora l'efficienza non sia importante; ma non lamentatevi se poi il vicino col dipolo riceve benissimo la stazione DX che voi non sentite proprio.
Il lobo di radiazione di un dipolo, disposto verticalmente, è praticamente parallelo al suolo; quello della Gruond-plane è invece chiaramente rialzato, in quanto la potenza viene riflessa in su dallo specchio; per limitare questo inconveniente, si usa inclinare in giù i radiali rispetto all'orizzontale, con ciò, cambiando l'angolo di riflessione, si riesce ad abbassare il lobo fino ad una ventina di gradi circa, ...(omissis) ... ; però si aumentano le perdite del piano di terra che, in effetti, diventa più piccolo. ....(omissis)...
Sulla scorta di quanto sopra, comprendiamo che l'efficienza di uno stilo corredato da un solo radiale, anche rispetto ad una Ground-plane, è limitata, pertanto la trasformazione in dipolo semplice non può che essere positiva; per la precisione il dipolo è a "V" invertita con polarizzazione verticale, in quanto è stato mantenuto l'angolo di inclinazione fra stilo e radiale per ridurre a a 50 Ohm l'impedenza.
Genericamente è possibile convertire un segnale sbilanciato (quello che transita su di un cavo coassiale) in un segnale bilanciato (quello che sarebbe bene applicare ad un dipolo semplice, uguale su entrambi i bracci), ponendo in parallelo al dipolo stesso un tratto di cavo coassiale (stub) della stessa impedenza della linea di alimentazione e della lunghezza di 1/4 onda, ridotto del fattore di velocità del cavo, ossia:
1/4 onda = 75 / MHz * fattore di velocità del cavo
.
Ricordo che, in generale, per cavi da 52 Ohm tale fattore è 0,66, mentre per quelli da 75 Ohm è di 0,80, ma questo per i più comuni e non per tutti, quindi dovrete sincerarvene a seconda del cavo adoperato.
Le dimensioni dell'antenna per i sei metri vi vengono già fornite da Alberto, IZ1NER, pertanto non starò a ripeterle.
Per la taratura, prima agirete sull'angolo tra i due bracci seguendone l'evoluzione, al ribasso, del ROS sul Ros-metro, poi agirete sulla lunghezza dei due bracci sempre controllando il Ros-metro; si raggiunge facilmente 1,1:1 (leggasi uno virgola uno a uno) ed anche di meglio.
La differenza di guadagno (1/2 Santiago) chiaramente sarebbe misurabile in maniera strumentale o in condizioni particolarmente disagiate, quando di meglio non si può fare.
Nel mio caso, che contempla una posizione particolarmente favorevole (350 metri sul livello del mare, con ai piedi la Riviera di Levante e di Ponente del Golfo Ligure) risulta molto meno evidente, poichè ricevo i segnali dei ponti con un QSA di S. 9+20 dB e lo S-meter del mio IC700 non è in grado di apprezzare l'eventuale S. 9+23 dB e nemmeno il mio orecchio, inoltre non ho ancora avuto occasione di effettuare collegamenti in diretta, perchè, a dir la verità, non li ho cercati.
Ho proposto queste facilissime integrazioni per la rapidità di esecuzione, ricordate però che dovrete ritoccare l'accordo dell'antenna, qualora l'aveste già realizzata.
Tutto qui e senza alcuna intenzione di insegnare a chi sa già ("doctum docere"), ma parlando solamente per abbondanza di cuore ("Ex abundantia enim cordis os loquitur": lett. -dall'abbondanza [dei pensieri] del cuore infatti la bocca parla-) mi congedo da voi, impenitente logorroico ("Exigua his tribuenda fides, qui multa loquuntur": lett. -esigua fiducia [va tributata a coloro] va riposta in coloro che [parlano molto] dicono molte cose-", con l'augurio di non avervi tediato troppo...!
Le dimensioni dell'antenna per i sei metri vi vengono già fornite da Alberto, IZ1NER, pertanto non starò a ripeterle.
Per la taratura, prima agirete sull'angolo tra i due bracci seguendone l'evoluzione, al ribasso, del ROS sul Ros-metro, poi agirete sulla lunghezza dei due bracci sempre controllando il Ros-metro; si raggiunge facilmente 1,1:1 (leggasi uno virgola uno a uno) ed anche di meglio.
La differenza di guadagno (1/2 Santiago) chiaramente sarebbe misurabile in maniera strumentale o in condizioni particolarmente disagiate, quando di meglio non si può fare.
Nel mio caso, che contempla una posizione particolarmente favorevole (350 metri sul livello del mare, con ai piedi la Riviera di Levante e di Ponente del Golfo Ligure) risulta molto meno evidente, poichè ricevo i segnali dei ponti con un QSA di S. 9+20 dB e lo S-meter del mio IC700 non è in grado di apprezzare l'eventuale S. 9+23 dB e nemmeno il mio orecchio, inoltre non ho ancora avuto occasione di effettuare collegamenti in diretta, perchè, a dir la verità, non li ho cercati.
Ho proposto queste facilissime integrazioni per la rapidità di esecuzione, ricordate però che dovrete ritoccare l'accordo dell'antenna, qualora l'aveste già realizzata.
Tutto qui e senza alcuna intenzione di insegnare a chi sa già ("doctum docere"), ma parlando solamente per abbondanza di cuore ("Ex abundantia enim cordis os loquitur": lett. -dall'abbondanza [dei pensieri] del cuore infatti la bocca parla-) mi congedo da voi, impenitente logorroico ("Exigua his tribuenda fides, qui multa loquuntur": lett. -esigua fiducia [va tributata a coloro] va riposta in coloro che [parlano molto] dicono molte cose-", con l'augurio di non avervi tediato troppo...!
73's de IZ1TQI Aldo "de Roderigo" - RCT #030
[email protected]
ELABORATO IL 27.9.2011 - PUBBLICATO IL 2.10.2011