Antenna HF senza tanti compromessi per attività portatile

[davj2500]

Ciao a tutti.

Come molti sanno, mi diletto ad operare QRP/P con attrezzature nello zaino e lunghe percorrenze a piedi. Normalmente però, il QRP/P viene combinato ad antenne molto inefficienti che mortificano le già basse prestazioni degli apparati QRP.
Certo nello zaino non si può mettere il traliccio da 30m con la direttiva a 5 elementi, quindi ci si deve accontentare con quello che si può trasportare.
Una delle antenne più diffuse per queste operazioni è la cosiddetta "canna da pesca".
In realtà la "canna da pesca" non è affatto un'antenna ma un sostegno inerte a cui si "appende" l'antenna. Però, per estensione, con il termine C.d.P. si intende una verticale con alla base un qualche accrocchio con lo scopo di adattarne l'impedenza.
Le soluzioni più flessibili sono quelle che consentono di operare multibanda: per me è una necessità dato che nel poco tempo a disposizione per la radio, devo sfruttare la banda che al momento si rivela più redditizia.

Una antenna facilmente trasportabile e relativamente efficiente è la verticale su C.d.P. da 10m. Questo tipo di antenna, per operare in 40m, trattandosi di 1/4 d'onda, avrebbe bisogno di un gran numero di radiali per essere un minimo efficiente. Nelle bande più alte, essendo una mezz'onda o più, da questo punto di vista va meglio.
Per usare tale C.d.P. multibanda su tutte le bande serve comunque l'accordatore.

Ho provato a considerare un'alternativa che potesse sfruttare la medesima canna da pesca ma in configurazione diversa.
Una soluzione classica e sempre molto valida è il dipolo montato alto.
Con il dipolo però si presentano alcuni problemi:
- il dipolo al suo centro ha il balun, che è un oggetto di un certo peso: una canna leggera da 10m difficilmente potrebbe reggerne uno a più di 5/6m da terra senza spezzarsi;
- il dipolo tradizionale deve essere tagliato su una frequenza e quindi è monobanda;
- un dipolo retto solo al centro diventa una V invertita che, con i rami che scendono vicini a terra, perde molte delle sue qualità.

Così ho trovato e collaudato con successo un paio di soluzioni che risolvono entrambi i problemi.

BALUN - Un dipolo ha bisogno di un balun solo se è alimentato con una linea sbilanciata, cioè con un coassiale. Se il dipolo viene alimentato con una linea bilanciata, non ha bisogno di un balun. O, per lo meno, non ne ha bisogno in alto. Io ho utilizzato una classica linea bilanciata a 450 ohm che si trova in commercio (es. Dxwire). Essa è costituita semplicemente da due fili paralleli ad una certa distanza e, con un po' di fantasia, si puoi anche autocostruire.

MULTIBANDA - Non è vero che i dipoli risonanti funzionano meglio di quelli non risonanti. In realtà, entro certi limiti (oltre cui i lobi diventano eccessivamente deformati per lavorare bene), una lunghezza di dipolo vale l'altra.
Così ho scelto tramite il simulatore una lunghezza (8m+8m = 16m) capace di dare buoni risultati in tutte le bande dai 40 ai 10m.
Chi usa il coassiale e il balun ha grossi problemi di perdite quando il dipolo non è risonante: la linea bifilare, invece, è quasi totalmente immune da questo problema e quindi è molto adatta ad alimentare dipoli random multibanda.

V INVERTITA - Ovviamente una V invertita è inevitabile con un solo supporto. Però usando dei cordini molto lunghi si può tenere la V così aperta da farla comportare quasi come un dipolo orizzontale. Con 8m per braccio di filo e 20m di cordino ho calcolato un'apertura di circa 140°.




ACCORDATORE - La linea bifilare deve entrare necessariamente nell'accordatore. Quando lavoro in QRP/P entro direttamente nell'accordatore senza passare per balun o altro: in pratica si attacca un polo qualunque della piattina al centrale e l'altro alla massa. Oppure alle prese WIRE e GND, che sono la stessa cosa. Da lì un coassiale cortissimo va alla radio. 50cm/1m di coassiale costituiscono una linea così corta in HF da non consentire circolazione significativa di correnti di modo comune.



LOBI - Qui sotto i lobi calcolati da 4NEC2 in 40, 20 e 10m (in blu) confrontati con la C.d.P. classica (in rosso) su terreno "poor":







Come si vede chiaramente, questo dipolo è omnidirezionale e adatto a collegamenti a corto raggio (nazionali e europei) in 40m.
E' direttivo in 20m e a "quadrifoglio" in 10m, ma con un angolo DX ottimo e sempre circa 6dB in più rispetto alla verticale.

PROVA PRATICA - Alla prova pratica si è rivelato immediatamente un altro pianeta rispetto alla verticale, con segnali mai visti  specialmente in 30m e 40m. Per il montaggio già al primo tentativo ha richiesto qualche minuto in più rispetto alla verticale per poter tenere e fissare i fili penzolanti.
Richiede un po' di perizia per evitare di ingarbugliare tutti i lunghissimi fili che lo compongono.
Mi raccomando, fili elettrici e cordini sottili e leggeri: niente cime nautiche da 8mm o cordoni in rame da messa a terra industriale, perché la canna è leggera e non può sorreggere così in alto troppo peso.
Ho visto che è sufficiente nastrare la piattina a 450 ohm appena sotto al cimino ed è finita lì. Nel caso ci sia vento, meglio nastrare anche la piattina lungo la canna in due o tre punti.

Spero che questa soluzione possa essere di interesse a qualche appassionato di QRP/P al posto delle solite canne.

Ciaoo
Davide

[r5000]

73 a tutti, ottimo, io avrei scommesso in una zeppelin  e invece ci hai fatto un dipolo multibanda, l'accordatore alla base penso che sia molto simile a questo...

[davj2500]

73 a tutti, ottimo, io avrei scommesso in una zeppelin  e invece ci hai fatto un dipolo multibanda, l'accordatore alla base penso che sia molto simile a questo...

Sì esatto, anche se non uso le lunghezze indicate. Avendo la possibilità di usare il simulatore, scelgo per il dipolo una lunghezza che abbia una R abbastanza alta nella banda più bassa e lobi accettabili in quella più alta.
Per la linea di discesa, la facccio lunga quanto serve. Spesso capita che su una banda non si riesca ad accordare, ma basta accorciare un po' la linea e si accorda.
Del resto è lo stesso tipo di dipolo che ho a casa (con scaletta fai-da-te):



Comunque hai avuto ragione sul nome: questa antenna viene chiamata anche "double Zeppelin".

Ciaoo
Davide

[davj2500]

A me sembra simile alla G5RV solo che i bracci sono da 7.7 metri e la discesa e' a 300 ohm e di lunghezza definita.

Ciao Mauro.

La tua realizzazione va sicuramente bene ed ovviamente avrà le prestazioni che ci si possono attendere da un dipolo a quell'altezza.
Il problema che volevo sostanzialmente risolvere era l'eliminazione del toroide in cima alla canna perché è un peso molto elevato in un punto molto debole: per il resto è un dipolo.
La G5RV usa una lunghezza calcolata dei bracci seguiti ad una lunghezza calcolata della linea bifilare (usata come adattatore di impedenza) per cercare di avere un'impedenza ragionevole su varie bande. In questo modo ci si può collegare il coassiale e usare un tuner in stazione senza troppe perdite.
Invece la mia entra direttamente nel tuner e non ha alcun bisogno che alla base della linea ci sia un'impedenza particolarmente amichevole. Per questo può essere fatta con lunghezze a piacere, salvo beccare pochi casi sfortunati di lunghezza dipolo+lunghezza linea che provochino un'impedenza ingestibile con l'accordatore. In tal caso basta variare un po' la lunghezza della linea per risolvere rapidamente la questione.

Questo dipolo ha subito anche diverse folate di vento forte a quota oltre 2000m: la canna oscilla ma né più né meno di come farebbe se fosse issata senza su niente.

Ciaoo
Davide

P.S.: questa soluzione è molto antica, risalente a prima dell'invenzione del coassiale.
Eppure raramente si vedono installazioni fisse fatte in questo modo e mai ne ho viste in versione portatile. Sembra che l'unico modo conosciuto dal radioamatore moderno per trasportare RF sia il coassiale e che le bifilari siano qualche cosa incomprensibile usato solo in antenne "strane". Ed è un peccato, perché le bifilari sono semplici, leggere, economiche ed efficienti rispetto al coassiale.

[r5000]

73 a tutti, ottimo,l'accordatore per le linee bilanciate ha lo stesso schema che ho postato o è il classico T con un balun 4:1 verso l'antenna?  perchè ho l'impressione che il classico T con balun 4:1 è più soggetto al rumore pescato dall'impianto elettrico ecc...  quest'anno in ferie ho tribolato parecchio per trovare una soluzione accettabile mentre l'anno scorso con il vero transmatch non avevo grossi problemi di rumore, è anche passato un'anno e hanno rimodernato il posto e installato generatori di rumore (impianto solare, antifurto, cancello elettrico ecc...) e io nella parte "vecchia" del fabbricato non avevo la massa terra e quindi è tutto dire... vedremo l'anno prossimo se con l'impianto a norma finalmente si torna a sentire i segnali come una volta... riguardo alle antenne alimentate con un solo filo (windom tanto per dire un nome...) serve per forza una massa terra efficiente e comunque la linea irradia e non è una cosa banale quando il filo passa vicino all'antenna tv ecc... il cavo coassiale è stato inventato ed ha avuto successo propio per lo schermo che nel tempo è diventato necessario contro i disturbi arrecati e ricevuti, la piattina o scaletta se veramente bilanciata è "quasi" insensibile al rumore ma se l'antenna di suo non è bilanciata anche solo per la vicinanza di un braccio al tetto o aggetti vari diventa un generatore di rumore, l'ho provato propio in queste vacanze, ho una scaletta lunga 3 mt che esce dalla finestra e poi i due bracci corrono paralleli alla casa, uno di quasi 5-6 metri e l'altro lungo circa 15 metri, a spanne  assomiglia a un dipolo per i 40 mt con l'alimentazione fuori centro, giusto per metterci la scaletta e adattare l'elevata impedenza ( stesso ragionamento che ha fatto Davide...) dai 40 mt in sù e infatti accordo senza problemi di sorta dagli 80 mt ma a parte una resa ambigua (funzionava a giorni alterni e non ho capito ancora perchè...)  succedeva che il rumore era davvero enorme per un'installazione a 1000 mt in un paesino dove non ci sono fabbriche, (ma guardando in giro ci sono parecchi impianti fotovoltaici nuovi...) e per assurdo si migliora  un pò la ricezione staccando la scaletta e usando solo uno dei due fili che la compongono, in pratica una longwire di 18mt e l'altra lunga 8 mt e accordarli come se fossero indipendenti,  io dò la colpa anche ai cavi elettrici che percorrono il muro della casa e sono parecchio vicini alla scaletta e se usata non ben bilanciata si accoppia per bene e mi tira dentro tanto rumore che fatico a sentirlo quì in città dove invece uso un loop ad onda intera alimentato con una scaletta ed è  la soluzione che ritengo migliore perchè ne ho provate di tutti i tipi e questa è decisamente meno sensibile al rumore anche se poi alla fine è sempre presente ma quì se uso una verticale in ricezione sento solo chi usa 10Kw mentre con il loop ricevo tranquillamente amici in qrp dal mare o comuque con antenne decisamente piccole per le hf...

[davj2500]

Hai ragione il mio dipolo non rende un granche', oggi pomeriggio avevo 2 ore di tempo e sono andato a provarlo, era ancora da tarare e lo avevo fatto veramente lungo risuonava a 6,8 MHz, roba da pirati in 45 metri ho dovuto tagliare tanto e l'ho centrato a circa 7.100 ros 1:1. Poi ho fatto diverse chiamate ma niente nessun QSO a LOG.

E' strano perché a meno di qualche problema grossolano, dovrebbe funzionare bene. Dalle foto mi sembra un'ottima installazione.
Sentivi QSO altrui? Che segnali ti facevano?

un'antenna a presa calcolata che per discesa usa un solo filo. La teoria dice che un filo nello spazio ha un'impedenza di 600 ohm, se lo colleghiamo ad un dipolo nel punto dove si vede un'impedenza di 600 ohm il gioco e' fatto. Dall'altra parte ci vuole un ricetrasmettitore(meglio a valvole) con impedenza di 600 ohm.
Difficile e' il passaggio del filo in casa. La cosa piu' difficile da digerire e che solo il dipolo trasmette e riceve non la discesa che tra l'altro puo' essere di lunghezza qualsiasi.

Questo è interessante: hai qualche documento tecnico che approfondisca l'argomento? Non ho mai letto nulla del genere: se escludiamo le guide d'onda, che si basano sul contenimento dell'RF, le linee di trasmissione filari, per non irradiare sfruttano il fatto che il campo E/M emesso da uno dei fili sia annullato dal campo uguale e contrario emesso dal filo adiacente.
Un filo singolo su cui scorra una corrente alternata, se abbastanza lungo da presentare una R significativa a quella frequenza, emette RF.
Oltretutto non capisco cosa si intenda per "un filo nello spazio ha impedenza 600 ohm": un filo nello spazio ha un'impedenza complessa che varia in base alla sua lunghezza, alla frequenza utilizzata e al punto di alimentazione scelto. Lo spazio vuoto ha un'impedenza caratteristica, ma è di 376.73031 ohm e non capisco come si possa relazionare con il fatto che un singolo filo non emetta RF.

Sono ansioso di approfondire...

Ciaoo
Davide

[davj2500]

scaletta e se usata non ben bilanciata si accoppia per bene e mi tira dentro tanto rumore che fatico a sentirlo quì in città dove invece uso un loop ad onda intera alimentato con una scaletta ed è  la soluzione che ritengo migliore perchè ne ho

Ciao Silvio.

Sì confermo e il problema della "gestione" della scaletta è il grosso punto debole di questa linea. Direi che è la ragione per cui è stato inventato il coassiale che l'ha quasi soppiantata.
Però gestita bene è formidabile. Io cerco sempre di avere le antenne simmetriche e bilanciate e di avere la scaletta ben distante da oggetti, ma quando non riesco, diventa una fonte notevole di RF.
A casa esce da due buchi in un serramento in legno e poi vari cordini la tengono distanziata da tutto nel suo percorso verso il tetto.
Per la montagna si vede che sei in un posto un po' sfigato come RF: da me le bande sono silenziosissime. Però non ho fotovoltaici nei dintorni: ci sono prevalentemente sassi e alberi! :-)

Ciaoo
Davide

[r5000]

73 a tutti, certamente in mezzo al nulla ma basta un pò lontano dai centri abitati la situazione è decisamente meglio ma ho notato una differenza notevole dall'anno scorso a quest'anno tanto da dubitare anche che l'alimentatore del mio pc ecc... ha qualche problema perchè la differenza è molta, anche alimentando l'817 a batterie e togliendo corrente dall'impianto dell'appartamento il rumore è sempre elevato, non ho potuto togliere corrente ai vicini perchè i contatori sono interni e visto che ci stò poco tempo ho lasciato  perdere ma  tornando alla scaletta se usata come nel mio caso con un'antenna simile alla windom ( è sempre un dipolo alimentato fuori centro e in un punto ad alta impedenza) ho propio l'impressione che il rumore lo raccoglie tutto mentre se uso un filo solo alla volta è minore e riesco ad ascoltare anche chi risponde a chi chiama cq mentre prima si sente solo chi chiama e mai chi gli risponde... per l'anno prossimo se il posto è ancora questo penserò ad una soluzione diversa, un loop messo appeso alla gronda e alimentato con la solita scaletta, sarà un pò più appariscente ma ho il benestare del padrone di casa e se poi mette a norma l'impianto elettrico aiuta pure quello e  c'è tutto il tempo per pensare a qualche soluzione diversa, la scaletta di certo non la mollo perchè è comoda da far passare sotto la finestra ( tutto il serramento è di legno...) e non c'è nemmeno bisogno di fissarla con puntine o nastro che lascia sempre il segno, è il massimo per non lasciare traccia nelle case in affitto...

[davj2500]

la scaletta di certo non la mollo perchè è comoda da far passare sotto la finestra ( tutto il serramento è di legno...) e non c'è nemmeno bisogno di fissarla con puntine o nastro che lascia sempre il segno, è il massimo per non lasciare traccia nelle case in affitto...

Vero, anch'io la chiudo sempre nella finestra, indispensabile specialmente quando fuori fa freddo.
Da questo punto di vista è imbattibile.

Ciaoo
Davide