Antenna per base

[AZ6108]

Visto che il 9 a 1 e' un trasformatore di impedenza sarei curioso di sapere perche' questa trasformazione non influisce sulla parte reattiva. Peraltro nell'esempio di R=426 e X=+258 la parte reattiva e' dello stesso ordine di grandezza della resistiva e quindi non si puo' evitare di considerarla nella trasformazione. Boh, saro' io che non ho capito nulla.

Ho semplificato

[davj2500]

Ciao Geremia.

Visto che il 9 a 1 e' un trasformatore di impedenza sarei curioso di sapere perche' questa trasformazione non influisce sulla parte reattiva. Peraltro nell'esempio di R=426 e X=+258 la parte reattiva e' dello stesso ordine di grandezza della resistiva e quindi non si puo' evitare di considerarla nella trasformazione. Boh, saro' io che non ho capito nulla.

La tua osservazione è del tutto legittima e corretta. Però bisogna avere pazienza perché la preparazione esclusivamente via link internet è comoda perché rende "esperti" di tutto molto rapidamente, ma lascia qualche lacuna laddove le informazioni su internet sono scarse ed errate. In particolare i punti sotto evidenziati:

Beh... ti piace vincere facile, è ovvio che la cosa è indimostrabile; nella "random" alimentata tramite coassiale, ammesso che la lunghezza dell'elemento radiante sia opportuna, lo scopo dell'UnUn 9:1 non è quello di fornire un ROS molto basso, ma banalmente quello di adattare l'impedenza (o meglio la R) presentata dall'antenna ad un valore che sia più prossimo a quello del coassiale di alimentazione; per fare un esempio, supponiamo di avere una random di 25.6 metri che alla frequenza di 7.150 MHz presenti una impedenza pari a 426+j258 (ossia un SWR di circa 1.8:1), in questo caso il 9:1 porterebbe la R a circa 47 Ohm ma ovviamente non influirà sulla J, per quest'ultima sarà comunque necessario usare un accordatore in stazione;

Spesso su internet si vedono spiegazioni in cui R e X sono trattate come fossero sale e pepe, due cose scorrelate che si possono regolare separatamente, quando invece sono due punti di vista di un'unica entità. E ciò, come correttamente hai notato, traspare chiaramente anche da questo intervento.

Il modo corretto per usare i trasformatori di impedenza è quello di caricarli con un'impedenza puramente resistiva pari al valore per cui sono stati calcolati, o quanto meno il più vicino possibile. La documentazione dei produttori ed i manuali sui trasformatori trattano prevalentemente (talvolta esclusivamente) questi casi. Cosa succeda usando i trasformatori con carichi completamente fuori specifica, invece, è poco documentato. I principali utilizzatori di trasformatori con carichi fuori specifica sono proprio i radioamatori quando li impiegano con le loro end-fed e canne varie.

Vediamo innanzitutto se dal punto di vista teorico un trasformatore ideale debba adattare solo la R e non la X.
Un trasformatore n:1 (es. 9:1) fa in modo che la tensione sul carico sia √n volte quella presente sul generatore; ad esempio, in un trasformatore 9:1, la tensione sul carico sarà 3 volte quella sul generatore. Per mantenere costante la potenza P=V*I, dovrà anche fare in modo che la corrente I sul carico sia un terzo di quella presente sul generatore.
Prendiamo quindi l'impedenza dell'esempio: Z_load=426+258j
Assumiamo che la tensione che vediamo sul carico sia 10V e faccia da riferimento di fase: V_load=10+j0
La corrente, calcolata con la legge di Ohm, è I=V/R, quindi I_load=(10+j0)V/(426+258j)Ω=0.0172-0.0104jA.
Essendo il carico reattivo, la corrente è fuori fase.

Adesso applichiamo la trasformazione 9:1 verso il :1, cioè dividiamo per tre la tensione e moltiplichiamo per tre la corrente:

V_gen = V_load/3 = 3.3333+0.0000jV
I_gen = I_load*3 = 0.0515-0.0312jA

A questo punto possiamo calcolare l'impedenza sul lato :1 del trasformatore sempre con la legge di Ohm:

Z_gen = V_gen/I_gen = 47.3333+28.6667j

Cioè R=426/9=47.3333 e X=258/9=28.6667.
Quindi dal punto di vista teorico col cavolo che "ovviamente non influirà sulla J": la componente reattiva viene divisa per 9 come quella resistiva.
Ma questo è un trasformatore ideale.

Vediamo ora un trasformatore reale. Ho preso un auto-trasformatore 4:1 fatto con un T200-2 e 19 spire:



Per provarne il funzionamento, ho preparato due carichi:



Quello a sinistra è un carico a 200Ω precisi, fatto con un resistore SMD saldato su uno SMA. L'altro è un resistore induttivo da 220Ω, che quindi presenterà una componente reattiva.
Misuriamo il carico a 200Ω:



Come si vede, presenta una resistenza costante su tutta la banda 0-50MHz e una reattanza microscopica, pressoché nulla.

Ora applichiamo questo carico al trasformatore e vediamo cosa esce:



Come si deve il comportamento del trasformatore è stato molto prevedibile e lineare. Il carico da 200+0j è stato trasformato in circa 50+0j per un'ampia gamma di frequenze. Il ROS risultante si mantiene sotto 1.5 da 4 a 34 MHz, che è il campo di utilizzo di questo trasformatore.

Adesso guardiamo all'impedenza del carico da 220Ω induttivo:



Il carico ha il tipico comportamento del resistore con in serie un'induttanza con Q non infinito. Il valore di induttanza è stabile su circa 2.6µH mentre la resistenza parte da circa 220Ω a 0Hz (valore nominale) e sale lentamente per via della resistenza dissipativa della componente induttiva. In ogni caso un carico dal comportamento molto lineare da 0 a 50MHz dato che non presenta autorisonanze.
Applichiamo ora questo carico al trasformatore 4:1 e vediamo se "ovviamente non trasforma la J" o cosa succede:



Come vediamo, il risultato è alquanto articolato. La componente R di circa 220-230Ω è diventata una volta 41, un'altra 93 e dopo 34Ω. La X salta da 33 a 64 e poi -76.
In altre parole, la trasformazione effettiva che avviene con carichi fuori specifica è alquanto articolata e difficile da precalcolare.

Si vede che qualche radioamatore del passato, provando dei trasformatori come questi, ha visto che con un filo aveva dei punti di ROS basso qui e là ed ha provato in maniera sperimentale cambiando spire, materiali e lunghezze a spostare i punti di ROS basso sulle bande dove gli servivano. Se poi in qualche banda non gli riuscivano abbastanza bassi, usava l'accordatore. Ma i più bravi, i veri "maghi" di queste antenne, riescono ad usare tutte le bande senza accordatore e ne fanno vanto. Se poi lo ottengono con un'efficienza più bassa degli altri, non lo sanno e non lo considerano nemmeno.

I trasformatori usati in questo modo sono sovraccaricati di lavoro anomalo e dissipano molto di più di quanto previsto dal costruttore: se un trasformatore su carico corretto dissipa da 0.1dB a 0.3dB, su carico disadattato può dissipare anche qualche dB. Nel caso della Rybakov presentata su RKE 06-2020, fatta seguendo a menadito un progetto molto replicato e diffuso in rete, nel caso peggiore dissipava 1.7dB, che sono 33W su 100. Trentatrè watt in calore sono tanti un toroide.

Le applicazioni militari e professionali usano resistori fissi perché preferiscono avere una perdita sempre nota e prevedibile che una variabile caso per caso come avviene coi trasformatori usati in questo modo. Loro calcolano che la resistenza dissiperà il 70% della potenza, a loro servono 30W in antenna, ce ne sparano dentro 100, dimensionano i resistori per sopportare 70W continui e sono a posto: l'antenna funzionerà sempre in maniera affidabile e ripetibile. Invece con i toroidi dei radioamatori è sempre un terno al lotto: ogni tanto c'è quello col toroide che penzola nel vuoto perché ha fuso la scatola.



Infine non c'è niente di sbagliato ad imparare cose su internet: tutto il mondo progredisce imparando da quanto già scoperto dagli altri. È così che c'è il progresso e non la continua reinvenzione dell'acqua calda. Però la totale mancanza di esperienza pratica porta a prendere grandi cantonate, specialmente quando le informazioni a disposizione sono lacunose e infestate da miti e leggende. In questo caso bastava una sola misura di un qualunque carico reattivo attaccato ad un trasformatore per rendersi conto che non solo l'idea che il trasformatore non influisca sulla X è una baggianata, ma pure che tutti i valori di trasformazione della R sono molto aleatori. La combinazione teoria+pratica fornisce quel cross-check che ci aiuta a capire quando qualcosa nelle nostre conoscenze non torni e richieda un approfondimento. Invece sia gli esperti-solo-internet da una parte che i praticoni-solo-mani-sul-campo dall'altra sono privi di questo controllo incrociato e talvolta ne fanno le spese loro e gli amici a cui profondono consigli.

Ciao
Davide

[r5000]

73 a tutti,"Le applicazioni militari e professionali usano resistori fissi perché preferiscono avere una perdita sempre nota e prevedibile che una variabile caso per caso come avviene coi trasformatori usati in questo modo. Loro calcolano che la resistenza dissiperà il 70% della potenza, a loro servono 30W in antenna, ce ne sparano dentro 100, dimensionano i resistori per sopportare 70W continui e sono a posto: l'antenna funzionerà sempre in maniera affidabile e ripetibile. Invece con i toroidi dei radioamatori è sempre un terno al lotto: ogni tanto c'è quello col toroide che penzola nel vuoto perché ha fuso la scatola." come sempre la spiegazione di Davide è perfetta, la t2fd e altre antenne che utilizzano resistori rispondono propio a questa esigenza, mentre chi  ha fuso la scatolina cercherà un balun più potente  (sbagliando anche sul nome) senza sapere che il toroide dentro l'unun se scalda è da evitare e non serve un toroide più potente o di mescola diversa ma si deve scaldare meno aggiungendo contrappesi (oppure almeno molti metri di cavo di discesa) e giocando con la lunghezza del filo ma sarà un'impresa quasi impossibile ottenere ros basso e il toroide appena tiepido su tutte le bande...

[Geremia]

Confermo quanto esposto da Davide per esperienza personale.
Ho utilizzato per un brevissimo lasso di tempo una sloper di IW2EN (10/15/20 metri e 40 per il rotto della cuffia) per motivi si spazio. In fondo, mi ero detto, la comodita' di un solo filo tirato e' impagabile. Il costruttore, nel foglietto di installazione indicava la non necessita' di alcun contrappeso ma invece l'utilizzo di almeno 20 metri cavo RG58 e una serie di 7 spire dello stesso avvolte in aria sotto il punto di alimentazione. Mi sono attenuto scrupolosamente alle indicazioni, bilancio: SWR elevato su tutte le gamme e un rumore impossibile specialmente in 40 e 20 metri. Al che', ragionando, ho inizialmente inserito un contrappeso e la situazione e' leggermente migliorata, ma il rumore non e' cambiato piu' di tanto. Successivamente mi sono accorto che con i canonici 100W, l'SWR tendeva ad aumentare dopo una manciata i minuti e questo in concomitanza dell'aumento della temperatura dello "scatolotto" nel punto di alimentazione fino alla deformazione del contenitore plastico. Perso per perso, ho deciso di aprirlo e vederne il contenuto.
Scommessa persa in quanto era pieno di una resina mista a sabbia impossibile da scalfire se non ditruggendolo. Non so se dentro ci fosse un toroide o altro, pero' come conseguenza, ho rimosso tutto ed ora con una loop magnetica autocostruita  non ho piu' problemi.
Questa e' la mia esperienza e aggiungo che, ascoltando qua e la', non posso fare altro che confermare che si parla sempre solo di resistenza e mai di reattanza nella trasformazione di impedenza eseguita da questi oggetti, il che sarebbe anche accettabile se sul carico tale grandezza fosse sempre, in ogni banda, almeno di vari ordini di grandezza inferiore alla resistenza, ma cosi' non e', anzi, e' "unpredictable" nella configurazione adottata. In questo caso non vale il detto "VOX POPULI VOX DEI".
Saluti reattivi

[AZ6108]

Ho utilizzato per un brevissimo lasso di tempo una sloper di IW2EN
[...]
Il costruttore, nel foglietto di installazione indicava la non necessita' di alcun contrappeso ma invece l'utilizzo di almeno 20 metri cavo RG58 e una serie di 7 spire dello stesso avvolte in aria sotto il punto di alimentazione.
[...]
deformazione del contenitore plastico. Perso per perso, ho deciso di aprirlo e vederne il contenuto.
Scommessa persa in quanto era pieno di una resina mista a sabbia impossibile da scalfire se non distruggendolo.

Ciao Geremia, quanto riporti sembra indicare che il costruttore abbia poche idee ma ben confuse; prima dice che non c'è bisogno di contrappeso, ma specifica una lunghezza di cavo, il che significa che l'antenna andrebbe ad usare il coassiale come contrappeso, poi parla di una "choke" in aria che, se funzionasse, andrebbe a vanificare l'uso del coassiale come contrappeso, ed infine come ciliegina sulla torta mette della resina nel contenitore dell'UnUn andando a peggiorare la dissipazione termica dello stesso... evito di commentare, ma credo che chiunque leggendo quanto sopra si possa fare un'idea

Detto questo, il discorso è e resta lo stesso, ossia; il fatto che alcuni produttori mettano in circolazione prodotti palesemente mal disegnati non implica che tutte le endfed non funzionino o che non abbiano bisogno contrappeso e di UnUn+choke e di un accordatore in stazione; credo di averlo già scritto e ripetuto e credevo fosse chiaro.

[r5000]

Ciao Geremia, quanto riporti sembra indicare che il costruttore abbia poche idee ma ben confuse; prima dice che non c'è bisogno di contrappeso, ma specifica una lunghezza di cavo, il che significa che l'antenna andrebbe ad usare il coassiale come contrappeso, poi parla di una "choke" in aria che, se funzionasse, andrebbe a vanificare l'uso del coassiale come contrappeso, ed infine come ciliegina sulla torta mette della resina nel contenitore dell'UnUn andando a peggiorare la dissipazione termica dello stesso... evito di commentare, ma credo che chiunque leggendo quanto sopra si possa fare un'idea

Detto questo, il discorso è e resta lo stesso, ossia; il fatto che alcuni produttori mettano in circolazione prodotti palesemente mal disegnati non implica che tutte le endfed non funzionino o che non abbiano bisogno contrappeso e di UnUn+choke e di un accordatore in stazione; credo di averlo già scritto e ripetuto e credevo fosse chiaro.

73 a tutti , tutte le antenne funzionano, comprate o costruite non cambia, a seconda del sito, ostacoli e anche operatore la stessa antenna può essere molto soddisfacente o meno, vuoi per il rumore, per il tipo di utilizzo che si fa' e soprattutto per una serie di compromessi che purtroppo bisogna fare la endfeed  tipicamente verticale (spesso non c'è la possibilità di usare due ancoraggi alti e distanti...) senza contrappesi  sembra una buona soluzione e poi usandola ci si accontenta o si scopre che si vuole di più... non è una questione di materiali o resina che i produttori aggiungono per altri motivi (spero per dare solidità meccanica ...) ma è il marketing che non và, ovviamente nessun produttore elenca i difetti o limiti del suo prodotto, decanta pregi e giusto per non sembrare troppo finto indica consigli su come ha ottenuto le migliori prestazioni ma è tutto dire, se provi l'antenna in collina lontano da tutto è ben diverso sul tetto del condominio  con sotto ascensore e 10 appartamenti pieni zeppi di generatori di disturbi...

[Geremia]

Per me, e' come scrive Davide, c'e' un problema di fondo. Io trovo che tali trasformatori di impedenza possono andare bene per antenne monobanda. Per le antenne multibanda no in quanto la impedenza dell'antenna non e' piu' quella che ti aspetti al variare della frequenza. Tutti ragionano in base al rapporto di trasformazione della sola parte resistiva dimenticandosi che esiste anche la reattiva che varia sensibilmente al variare della frequenza.
E se per caso, riesci a farla funzionare su piu' frequenze con un SWR accettabile, non e' detto che il funzionamento della stessa, installata in un altro sito, sia replicabile. Tutto questo si avvicina piu' ad un modello di funzionamento esoterico che non fisico-matematico.
Come recitavano Cochi e Renato : "son contrario alle pentole a pressione".
Saluti randomici

[AZ6108]

Per me, e' come scrive Davide, c'e' un problema di fondo. Io trovo che tali trasformatori di impedenza possono andare bene per antenne monobanda. Per le antenne multibanda no in quanto la impedenza dell'antenna non e' piu' quella che ti aspetti al variare della frequenza. Tutti ragionano in base al rapporto di trasformazione della sola parte resistiva dimenticandosi che esiste anche la reattiva che varia sensibilmente al variare della frequenza.

Geremia, non ho voglia di ripetermi, l'ho già scritto qui e credo di essere stato chiaro

https://www.rogerk.net/forum/index.php?topic=79170.msg831058#msg831058

se poi ci fosse qualche inesattezza o qualcosa di poco chiaro sono qui, basta soltanto tenersi su toni di conversazione civile ed evitare inutili e puerili tentativi di provocazione che lasciano il tempo che trovano e, come ho scritto, non hanno utilità alcuna

[Geremia]

tenersi su toni di conversazione civile ed evitare inutili e puerili tentativi di provocazione che lasciano il tempo che trovano e, come ho scritto, non hanno utilità alcuna

Probabilmente hai la luna storta in quanto se pensi questo del miei interventi pensi male. Non mi interessa affatto provocarti, anche perche' non e' nel mio stile e non mi viene in tasca nulla. Io ho espresso quello che penso in modo civile e non offensivo e se pensi il contrario sei in errore.
In ogni caso vedro' di non intervenire in discussioni dove sei presente per evitare di provocare la tua suscettibilita', anche se sara' molto difficile poiche' sei onnipresente.
Saluti

[AZ6108]

Probabilmente hai la luna storta in quanto se pensi questo del miei interventi pensi male.

Non mi stavo riferendo alla tua risposta, ed a meno che tu non abbia la coda di paglia, credo che il senso della mia risposta sia chiaro; ad ogni modo, libero di fare come vuoi, ci mancherebbe altro.