Per la mia nuova stazione HF cercavo un’antenna che si adattasse alle caratteristiche del mio balcone e mi consentisse in ogni caso di fare buoni collegamenti. Ho iniziato così la mia ricerca tra le antenne in commercio per verificare se ve ne fosse qualcuna adatta allo scopo. Basse efficienze, ingombri eccessivi, prezzi elevati e scomodità di vario genere mi hanno indotto a realizzare un progetto ad-hoc per le mie esigenze.
L’antenna in questione è una antenna end fed ossia un’antenna alimentata ad una sua estremità.
Molti credono che queste antenne non richiedano radiali o contrappesi poiché a volte funzionano egregiamente anche senza questi. In realtà, se non siamo noi a fornire il contrappeso, è l’antenna stessa a “crearsene” uno che nei casi più comuni è costituito dalla garza esterna del cavo coassiale insieme agli oggetti metallici posti nei pressi.
Come verrà approfondito in seguito, io ho preferito dotare l’antenna di un contrappeso specifico in modo da ridurre al minimo gli effetti collaterali indesiderati tipici di queste antenne e poterne valutare le sue presentazioni durante le simulazioni.
L’antenna funziona su più bande, con risultati accettabili dai 40 metri e buoni dai 20 metri. Poiché non ho fatto uso di trappole o circuiti simili, ho preferito far lavorare l’antenna fuori dalla risonanza cercando di stabilire una “pacifica convivenza” con la componente reattiva presente, in questi casi, ai terminali dell’antenna.
Infine per restare nei limiti di spazio orizzontali del mio balcone (6 metri circa) ho fatto largo uso del carico lineare per ridurre le dimensioni fisiche senza introdurre le tipiche perdite e criticità costruttive delle classiche bobine di carico.
Ora non è mia intenzione scrivere un trattato su tutte le problematiche emerse durante la fase di progetto e i vari escamotage utilizzati per risolverle e/o smussarle, pertanto invito gli interessati a contattarmi direttamente, qualora volessero avere maggiori dettagli. In questa sede mi limito solo a scrivere quali sono stati i miei obiettivi nelle condizioni di lavoro sopra descritte:
adattare al meglio l’impedenza dell’antenna alla linea coassiale nel più ampio intervallo di bande HF in uso a noi OM (WARC comprese) per massimizzare il trasferimento di potenza;
ottenere i migliori diagrammi d’irradiazione possibili sia in termini di bassi angoli di irradiazione che di omnidirezionalità (come riferimento di altezza dal suolo ho considerato i circa 10 metri del mio balcone);
massimizzare la resistenza di irradiazione nelle bande più basse per limitare le perdite per effetto Joule;
conferire alla struttura un basso impatto estetico, ma con elevata robustezza e facilità di costruzione (anche perché personalmente non sono molto votato ai lavori manuali HI!)
Dopo tantissime simulazioni fatte utilizzando il NEC, sono giunto allo schema in figura (non in scala) che sembra soddisfare le specifiche richieste.
Non ho la presunzione che si tratti della soluzione ottima, pertanto se qualcuno riuscirà a fare qualcosa di meglio lo invito a contattarmi per rivedere il progetto (non a caso è la versione 1.0).
Tornando alla figura, si osserva un primo tratto di cavo verticale nato principalmente per esigenze legate al mio QTH, successivamente ci sono i tratti di carico lineare contrapposti, in basso è presente il contrappeso che nel mio caso è di circa 5 metri e che non dovrebbe essere più corto del 5 % della massima lunghezza d’onda che si vuole utilizzare. Il cavo utilizzato è un comune cavo elettrico di 4 mm2 di sezione. La distanza tra i vari meandri di cavo è di 10 cm, parametro comunque non critico. Come distanziali ho utilizzato dei supporti in pvc adattati allo scopo. Da un punto di vista elettrico tutta la struttura è alimentata con un balun di tipo corrente con rapporto 4:1 che nel caso in questione serve come adattatore d‘impedenza e non come bilanciatore (un-un), per questo non deve essere assolutamente utilizzato un balun di tensione poiché viene meno l’ipotesi su cui si basa il circuito ossia avere un carico perfettamente bilanciato. Se lo autocostruite, seguendo ad esempio gli articoli pubblicati di recente su RadioRivista di IW2FND, è opportuno massimizzare ben oltre i 5000 ohm l’impedenza di blocco (ZM secondo la nomenclatura utilizzata negli articoli). Inoltre, considerando le non trascurabili componenti reattive, consiglio di sovradimensionare il dispositivo di almeno un fattore 5 rispetto alla potenza massima utilizzabile in caso di antenna risonante. Personalmente ho utilizzato un un-un confezionato da IW2EN sia perché non volevo aggiungere ulteriori gradi di incertezza alla realizzazione sia perché egli dispone di una versione con doppia uscita (4:1 e 9:1) che in fase di test si è rivelata molto utile. Infine per limitare ulteriormente i rientri lungo la linea ho aggiunto anche un balun choke (12 spire di cavo coassiale da 20 cm circa di diametro posto nei pressi dell’altro balun).
Per soddisfare al meglio i punti di cui sopra ho scelto di “sacrificare” la banda dei 30 metri. L’antenna risulta infatti risonante a quella frequenza: essa si comporta come una end fed lunga ben 15 metri che presenta quindi a 10 MHz una impedenza di alcune migliaia di ohm tale da rendere vane ai rientri RF le varie impedenze di blocco interposte. Ciò ovviamente non vale per chi ha la possibilità di inserire un accordatore nei pressi dell’antenna (ad esempio un accordatore automatico da esterno tipo Icom AH-4 oppure un accordatore manuale in QRP). In questi casi, oltre ad annullare le perdite per riflessioni lungo la linea, l’antenna risulterebbe perfettamente utilizzabile anche in questa banda. Se si dispone di un doppio balun, come nel mio caso, dalle simulazioni emerge un maggior vantaggio nell’utilizzare l’uscita 4:1 per le bande basse (fino a 17 metri) e l’uscita 9:1 dai 15 metri in su. Io, per pigrizia, uso l’uscita 4:1 su tutte le bande, ottenendo comunque buoni risultati. Sto valutando in ogni caso un dispositivo di commutazione per scegliere l’uscita più performante in automatico o comodamente nei pressi dell’RTX.
Per ciò che concerne l’installazione consiglio, come per tutte le antenne, di scegliere una collocazione più alta e lontana possibile da oggetti metallici in posizione orizzontale o leggermente inclinata come in figura. In particolare nell’installazione a balcone occorre tenere il lato sinistro dell’antenna ad almeno due metri dal balcone stesso sul suo bordo più esterno, mentre l’altra estremità può essere collocata anche una altezza più bassa ma meglio non scendere sotto al metro, specie in presenza di ringhiere.
Nella tabella sotto riportata sono presentati dei dati teorici sul funzionamento dell’antenna posta in condizioni ideali (assenza di oggetti nelle vicinanze) a 10.5 metri di altezza (lato sinistro) con terreno di conducibilità media (0.005 ohm-1/m, costante dielettrica relativa 15). Purtroppo, non disponendo di un analizzatore di antenna, non riesco a fornire altro, eccezion fatta per il ROS misurato nei pressi dell’RTX che però non è particolarmente attendibile a causa delle note proprietà di trasformazione di impedenza delle linee di trasmissione in presenza di disadattamenti. Nelle perdite sono incluse quelle ohmiche del cavo elettrico, del balun (misure effettuate sul mio esemplare) e quelle dovute al disadattamento. Sono escluse quelle introdotte dall’accordatore d’antenna (in genere superiori al dB) e dalla linea di trasmissione (in caso di disadattamento le perdite sono superiori a quelle dichiarate dal costruttore).
| Banda | SWR misurato vicino all’RTX | SWR teorico (uscita balun) | Perdite totali (escluse quelle di accordo e di att. linea) | Guadagno complessivo massimo/angolo irradiazione |
| 80 m | >3 (4:1) | 5.5 (4:1) | -8 dB | - 9 dBi/30° |
| 40 m | ~2 (4:1) | 2 (4:1) | - 3.5 dB | -1 dBi/45° |
| 20 m | < 1.5 (4:1) | < 2 (4:1) | - 1.5 dB | 3.5 dBi/30° |
| 17 m | ~2 (4:1) | ~2 (4:1) | -1.5 dB | 5 dBi/25° |
| 15 m | 1 (4:1) | ~2 (9:1) | -1 dB | 5.5 dBi/25° |
| 12 m | <1.5 (4:1) | < 3 (9:1) | -1.5 dB | 6 dBi/20° |
| 10 m | ~2 (9:1) | < 2 (9:1) | - 1 dB | 6.5 dBi/15° |
| 6 m | < 3 (9:1) | < 3 (9:1) | -1.5 dB | 6 dBi/10° |
In 80 metri, in linea teorica se non si dispone di niente di meglio, con un buon accordatore l’antenna può permettere qualche collegamento, anche se non bisogna farsi illusioni: il contrappeso inizia ad irradiare in modo significativo e la sua collocazione nei pressi del suolo del balcone peggiora di molto il diagramma di irradiazione rispetto al caso teorico ideale riportato in tabella, con un angolo piuttosto alto non adatto dunque al DX.
In 6 metri, se il balun (con rapporto d’impedenza 9:1) lo consente, è possibile utilizzare l’antenna tenendo presente però che essa diventa una struttura collineare con un diagramma di irradiazione non più omnidirezionale sul piano orizzontale. Essa presenta infatti 4 direzioni di massimo e 4 di minimo. Le direzioni di massimo sono quelle lungo la direttrice del cavo e quelle poste a 90 gradi da essa.
Nelle foto è possibile osservare il mio (brutto) esemplare che difatti è sempre alle prese con qualche modifica o cedimento strutturale (HI!). Ciononostante sono decisamente soddisfatto di quest’antenna poiché sono riuscito a fare molti collegamenti. Per maggiori dettagli sulla mia pagina su QRZ.com ho inserito un link alla mappa dei QSO fatti (vorrei comunque precisare il cono d’ombra riscontrabile sulla mappa verso sud, sud-est è dovuto essenzialmente alla presenza della mia abitazione che ostacola la propagazione in quelle direzioni).
IZ3TFL Marino