domenica 6 novembre 2011

La Maxiwhip rivelata - Quinta puntata

La prima,seconda,terza e quarta puntata si trovano ai seguenti indirizzi :
http://air-radiorama.blogspot.com/2011/11/la-maxiwhip-rivelata-terza-puntata.html
http://air-radiorama.blogspot.com/2011/11/la-maxiwhip-rivelata-quarta-puntata.html

Inizieremo ora la analisi della Maxiwhip , partendo dalle frequenza basse , con un po' di approssimazione , una certa dose di fede nel credere ai modelli equivalenti elettromagnetici dell' antenna ed un po' di uso di principi di elettrotecnica .

CIRCUITO EQUIVALENTE DI UNA ANTENNA E DEL CARICO RAPPRESENTATO DA UN BALUN IDEALE


Per semplicita' gli schemi equivalenti saranno tutti rappresentati nella forma sbilanciata .


Un monopolo equivalente di altezza H puo' essere rappresentato in ricezione dal circuito equivalente della figura . Idem per il circuito di ingresso di un Balun ideale .



Rr sara' la Resistenza di Radiazione ; Za la Impedenza della antenna ; Rb la resistenza di ingresso del balun .
Il generatore equivalente avra' un valore dipendente dai parametri della antenna e dalla lunghezza d'onda .
La formula generale e' un po' complicata per gli scopi di questa pubblicazione .


Un circuito equivalente che puo' funzionare abbastanza bene nel rendere l'idea a partire dalle bassissime frequenze fino a circa 1.5 volte la prima frequenza di risonanza puo' essere e' il seguente 


L'impedenza della antenna e' sostituita da un circuito risonante serie .


A frequenze basse e cioe' convenzionalmente fintanto che la lunghezza del monopolo H e' minore di un decimo della lunghezza d'onda , ai fini del circuito , sia la Resistenza di Radiazione Rr che la impedenza della induttanza La sono trascurabili , per cui il circuito si semplifica ulteriormente come da figura 


Nelle condizioni descritte la capacita' Ca di un filo sottile con cui costruiremo il monopolo e' di circa 10pF per ogni metro di lunghezza .
La formula del generatore equivalente assume una forma semplicissima : la sua tensione V sara' pari a quella del campo elettromagnetico incidente , moltiplicato per l'altezza del monopolo .


Esempio : con un campo elettromagnetico incidente di un V/m , se H sara' pari ad un metro , il generatore equivalente avra la tensione di un Volt .


Immaginiamo ora di cominciare a costruira una Maxiwhip alta 10m . 
Avra' una capacita' di 100 pF .
Le semplici formule descritte avranno validita' fintanto che la lunghezza dell' antenna sara' minore di un decimo della lunghezza d'onda . Essedo l'antenna lunga 10m , la lunghezza d'onda corrispondente sara' di 100m . La corrispondente frequenza sara' 3Mhz .


Vediamo di stimare a quale frequenza minima  la reattanza della capacita' comincera' ad opporsi in modo non trascurabile .


C'e' una semplicissima formula che indica a quale frequenza la risposta del sistema dimunuisce di 3db    : Fo = 1/(2*PI*RbCa)    PI = PIGRECO = 3.14


Sostituendo i valori Ca = 100 pF e ad esempio Rb = 50 Ohm ( balun con rapporto di trasformazione 1:1 ) otteniamo Fo = 31.8 Mhz .


Accidenti , non andiamo mica tanto bene ... e non siamo neanche nel caso di applicabilita' dello schema semplificato ( al di sotto dei 3 Mhz ) .Cosa possiamo fare ? 
Ovviamente aumentare la Rb aumentando il rapporto di trasformazione e diminumendo cosi' in proporzione la Fo ( la cosiddetta frequenza di taglio ) .
Con un balun con un rapporto di trasformazione di 1:32 , la frequenza di taglio scende di 32 volte e cioe' a un poco di meno di 1 MHz .Siamo anche nel campo di applicabilita' dello schema semplificato , quindi ora procediamo .
Cosa succedera' al di sotto  di 1 MHz ?
Al di sotto della frequenda di taglio l'antenna non ricevera' piu' nulla ?  
Fortunatamente no . La pendenza dell' attenuazione sara' di 6dB per ogni ottava . 
Tradotto per "noi" : un punto S in meno ogni volta che si dimezza la frequenza .
Poco male : a frequenza basse , i segnali sono molto forti .
Con la Maxiwhip si ricevono comodamente segnali anche a 10 Khz ben al di sopra del livello di rumore di un ricevitore .


COSA ABBIAMO VERIFICATO FINORA DI AVERE OTTENUTO CON LA MAXIWHIP ? 


Una antenna a larga banda ,passiva , sicuramente piatta tra 1 Mhz e 3Mhz e con una pendenza di 6dB per ogni dimezzamento della frequenza al di sotto di 1 Mhz , ma anche in questo caso una antenna poco "rumorosa" in quanto le correnti dell' antenna si richiudono su se stessa ( autoconsistente )
Vedremo nella prossima puntata cosa succedera' a frequenze tra 3 e 30 Mhz .


Continua ...

2 commenti:

stef ha detto...

Ciao Claudio,
veramente complimenti per questa esaurientissima esposizione sul mondo dei balun e l'ottima Maxiwhip.

Claudio Re ha detto...

Ciao. Per le verita' e' una spiegazione abbastanza approssimata ed all'acqua di rose in virtu' del fatto che deve cercare di essere comprensibile al maggior numero di persone possibile .Siamo gia' alla quinta puntata e c'e' ancora abbastanza da dire .Credo altre tre puntate.
Grazie.
Claudio

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