Archivi

Antenna multibanda HF (160-6 metri) a polarizzazione selezionabile autoaccordata

Dopo alcuni anni passati a giocare con molta soddisfazione fra le MF e le LF, trasmettendo con una L invertita alta circa 10 metri e lunga 16, composta da sei fili paralleli, ho deciso che la mia nuova radio, una fiammante FT991A, sarebbe stato più utile e divertente utilizzarla su tutte le bande.
Ho pensato quindi di effettuare una modifica sostanziale alla mia antenna TX MF senza stravolgerne troppo la funzione elettrica e che quindi, una volta modificata, continuasse ad essere buona senza ulteriori perdite anche sui 630 e magari sui 2200 metri.
Questa in basso è la foto dell’antenna prima del “trattamento”.

WhatsApp Image 2017-10-03 at 16.33.33

Massima resa possibile con lo spazio disponibile. Praticamente un’antenna da condominio, se si hanno almeno una ventina di metri di terrazzo.
Come massa tutto il metallico disponibile e un paletto a terra, due piani più sotto.

Lo stravolgimento ha fatto in modo che trasformassi la Inv-L in una T, si una T ma con delle caratteristiche particolari.

Come tutti ben sappiamo un dipolo istallato in postazione condominiale è un’antenna che funziona discretamente bene, senza lode ne infamia, dai 10 metri a scendere, fino cioè a quando l’altezza dal suolo e le caratteristiche stesse della radiofrequenza sotto i 7/5 Mhz non cominciano a richiedere un’antenna polarizzata in verticale sia per il minor assorbimento sul terreno e gli oggetti circostanti, sia perchè i solo 8 metri di altezza sono veramente pochi per un dipolo funzionante sugli 80 o peggio 160 metri, oltretutto corto meno di 1/8 d’onda. Quindi un dipolo corto e basso (rispetto alla lunghezza d’onda) sostanzialmente non serve a molto, se non a fare qualche QSO nazionale/europeo (sfruttiamo la caratteristica NVIS).
Di controparte una verticale molto lunga sulle frequenze più alte, pur avendo un guadagno teorico maggiore (elettricamente sarebbe circa un paio di lambda interi), ha un angolo di irradiazione altissimo e tanta energia RF sarebbe inutilmente sprecata in direzioni non utili per i nostri DX.
Allora ho pensato che sarebbe stato interessante alimentare l’antenna con una piattina bifilare, in modo che potessi dalla stazione commutare la sua alimentazione alla base per avere una volta un dipolo “fat” del tipo G5RV e una volta una verticale molto top loaded!
Questa è la configurazione elettrica di un dipolo G5RV con alimentazione a linea bilanciata:

G5RV

Questa invece è la stessa antenna configurata come verticale con grande cappello capacitivo:
vert

Ecco cosa è uscito fuori:

La prospettiva inganna...

La prospettiva inganna…

In un primo momento avevo pensato di utilizzare due accordatori separati, uno automatico già presente da qualche parte in stazione (CG3000) per la configurazione verticale e l’altro, un tuner bilanciato del tipo S-Match, per la configurazione a dipolo, poi il colpo di genio…!! E se inserisco un balun 4:1 in uscita al CG3000?
Detto fatto. Apro uno dei mie cassetti magici e prendo un toroide del tipo T200-2, che per i miei soli 100 W è più che sufficiente, non andrà certo in saturazione, e comincio a costruirmi il semplice balun 4:1, appunto.
Reperisco tutto il materiale necessario e comincio ad inscatolarlo in una cassetta stagna in vetroresina.

Approfitto del fatto di avere da parte un SWR bridge remoto e lo infilo nella scatola, in questo modo mi leggo il ROS e la potenza direttamente sotto l’accordatore.
Una serie di toroidi messi sul cavo, su vecchio consiglio di Tim K3LR, mi aiuterà a non avere eventuali correnti di modo comune sul cavo in discesa e a diminuire i rumori inutili.
Per la commutazione ho utilizzato un paio di grossi contattori Siemens a 24VDC che avevo in parcheggio da anni, questo mi consente di avere commutazioni multiple con un solo comando e un isolamento elevato per quando metterò l’accordo esterno (variometro e bobinone di carica) per le onde medie e lunghe: in quel punto si generano tensioni altissime durante le trasmissioni in MF e LF tali da poter rientrare nell’accordatore automatico distruggendolo.

Questo che segue è un semplice schema elettrico di principio per comprendere come funziona la parte di comando della RF ovvero come viene pilotata la RF per far diventare l’antenna sia bilanciata (dipolo) che sbilanciata (verticale)
schema

La piattina bifilare è stata anch’essa costruita da me, in base al funzionamento ipotizzato su carta per ottimizzare anche il funzionamento in MF, ho scelto un’impedenza di 500 Ohm per avere una maggiore spaziatura tra i due fili. Questi sono posti ad una distanza di circa 42mm, il filo è di 1,5 mmq. La scaletta è fissata in larghezza tramite dei chiudi busta di plastica ai quali ho effettuato una piccola scanalatura per poter più comodamente fissare i cavi. Ho poi verniciato i chiudi busta (multicolore con i cuoricini stampigliati…) ma inutilmente in quanto la vernice usata una volta asciutta si stacca. Pazienza. Avevo preparato circa 10 metri di piattina per cercare di arrivare almeno ad una lunghezza della linea di alimentazione di 8 metri, purtroppo i pali che supportano l’antenna superano di poco i 9 metri e quindi il tratto verticale è poco più di 7,5 metri di lunghezza considerando l’ansa che l’antenna ha al suo centro.

Il centrale dell’antenna è un pezzo di lexan sul quale convergono i 12 piccoli fili dell’originale cappello capacitivo della ex inverted L. Ogni filo è stato tagliato a metà e munito in testa di capocorda pressato e saldato. I due poli (6 + 6 fili) sono stati messi in parallelo da dei ponticelli. La scaletta è stata collegata in modo da avere più o meno la stessa larghezza del tratto di discesa.

Centrale dell'antenna

Centrale dell’antenna

Per commutare i due contattori ho utilizzato un selettore che mi alimenta una o l’altra bobina, così seleziono le due configurazioni elettriche Balanced e Unbalanced. Si, le etichette fanno un po’ desiderare.

IMG_20181208_081529

A commutatore spento l’antenna è separata da tutto, anzi ognuno dei due elementi è isolato da tutto il resto e tra di loro.
È possibile naturalmente utilizzare altri tipi di relè di potenza, sarebbe molto vantaggioso usarne del tipo sotto vuoto, in questo caso ne serviranno 5. Consiglio a chi utilizzarà la mia soluzione (comunque non proprio economica) di inserire dei diodi anti scarica in parallelo alle bobine dei due contattori in quanto ad ogni apertura si genera una forte scarica elettrica che oltre a mandare un forte disturbo alla radio con il tempo potrebbe danneggiare il commutatore o peggio l’alimentatore dei relè stessi.

Come dicevo prima quando utilizziamo la configurazione a dipolo per bilanciare il carico sul CG3000, che nasce come accordatore sbilanciato, ho usato un balun 4:1 che consente non solo di connettere un carico bilanciato al tuner automatico ma anche di abbassare eventuali impedenze elevate che non consentirebbero un corretto funzionamento dell’accordatore per limiti costruttivi. Una prossima modifica sarà quella di mettere anche un balun 1:1 in modo da estendere l’accordo da 12 a 4000 Ohm di impedenza il range del tuner.
Il toroide è il comune T200-2 con 17 doppie spire, il suo utilizzo è un po’ diverso da quello classico dove all’ingresso sbilanciato si attacca un coassiale, in questo caso al suo posto abbiamo l’uscita del tuner automatico che “riallinea” l’uscita verso il TX in base al carico rilevato.

IMG_20181125_225234

In questi giorni, nonostante la propagazione sulle bande alte sia un po’ scarsa, sto facendo delle prove sul campo ed effettivamente la teoria è confermata dalla pratica in quanto l’antenna modalità verticale è vero che si accorda dai 160 ai 6 metri ma tendenzialmente sulle bande alte perde un po’ rispetto alla modalità G5RV. La modalità G5RV è possibile utilizzarla al massimo in 40 metri e con difficoltà in 80, l’accordo è molto difficile a volte anche in 40 metri, probabilmente perchè il balun 4:1 mi limita su impedenze troppo basse, forse installando un paio di radiali dedicati il problema si risolve. In modalità verticale il rumore di fondo è naturalmente un po’ più alto ma anche i segnali spesso sono più forti nel DX, nell’altra modalità il rumore di fondo è più basso e i disturbi da QRN sono minori.

Altra nota di cui tener conto è quella che ogni volta che si cambia modo antenna sulla stessa frequenza l’accordatore deve riaccordare tutto da capo rendendo inutile la memorizzazione del precedente accordo fatto su quella frequenza. Quindi credo che stabilirò a prescindere di usare il dipolo dai 6 fino ai 30 metri e la verticale dai 40 ai 160. In questo modo l’accordo sul cambio frequenza sarà molto più rapido passando da qualche secondo a pochi decimi di secondo.

Per ora è tutto, cercherò di scrivere altre notizie in merito a questa strana antenna, i suoi pregi ed i suoi difetti e come cercherò di limitare questi ultimi.

Comments are closed.