La prima,seconda,terza, quarta ,quinta , sesta ,settima ed ottava 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
http://air-radiorama.blogspot.com/2011/11/la-maxiwhip-rivelata-quarta-puntata.html
Prima di procedere ad un po' di riassunto generale , qualche precisazione e qualche spunto per andare oltre, volevo dire che tra le "n" varianti possibili della configurazione Maxiwhip , possiamo annoverare anche quelle Marconiane a T ed L come da figure seguenti .
Nella configurazione a T la altezza efficace della antenna risultera' uguale , ma aumentera' la capacita' della antenna e quindi si abbassera' la frequenza di taglio inferiore ed assieme tutte le risonanze ed antirisonanze .
La polarizzazione della antenna sara' sempre verticale .
Nella configurazione a L la altezza efficace della antenna risultera'
uguale , ma aumentera'
( anche se in maniera minore della configurazione a T ) la capacita' della antenna e quindi si abbassera'
la frequenza di taglio inferiore ed assieme tutte le risonanze ed
antirisonanze .
La polarizzazione della antenna sara' obliqua ( slant ) a 45 ° captando quindi in ugual misura parte della componente orizzontale e parte delle componente verticale .
I risultati saranno simili a quelli della configurazione della ottava
puntata , e qui di seguito riportata , ma con una capacita' maggiore .
Per contro si avra' una complicazione meccanica costruttiva ( non riportata nel disegno ) maggiore .
RIASSUNTO GENERALE E QUALCHE MAGGIORE DETTAGLIO
Abbiamo scoperto che :
1) La "silenziosita'" della antenna deriva dal fatto che la Maxiwhip come antenna e' "autoconsistente " e cioe' : le correnti della antenna tendono a chiudersi preferibilmente sugli elementi attivi stessa della antenna e non su altro .
Questo e' reso possibile dalla configurazione , ma soprattutto dall' uso di un vero Balun di tensione e non di corrente .
2) Per estendere in funzionamento della antenna alle frequenze basse ( tanto per capirci almeno 100 kHz , a scapito come vedremo delle frequenze medie ed alte ) e' necessario adottare un alto rapporto di trasformazione . Nella versione finale 1:36 .
3) Nel caso in cui questo non fosse necessario , e' possibile impiegare altri rapporti di trasformazione per spostare diversamente l'area di funzionamento ottimale .
E 'quello che vedremo maggiormente in dettaglio di seguito .
IMPEDENZA DI UN DIPOLO
Nelle precedenti puntate abbiamo descritto qualitativamente il variare della impedenza di un dipolo o meglio di un monopolo al variare della frequenza .
Ora introdurremmo dei grafici tipici relativi ad un dipolo . Gli stessi grafici possono qualitativamente essere usati nel caso di un monopolo, dividendo i valori in prima brutale approssimazione per due .
I grafici sono tratti dalla serie dei " R&D White Paper " della BBC , in questo caso dal WHP132 .
Sono divisi in resistenza di radiazione e parte reattiva della impedenza : Za=Ra+jXa
Come descritto qualitativamente nelle altre puntate, si puo' notare la prima parte , a frequenza basse , dove la resistenza di radiazione e' bassissima e la impedenza della antenna e' praticamente una capacita' . Quando questa capacita' si annulla si ha la prima risonanza serie ( L/WL = 0,5= WL/2 per un dipolo ; L/WL = 0,25 = WL/4 per un monopolo ) .
Le resistenza di radiazione del monopolo sara' di circa 35 Ohm .
Salendo di frequenza , la parte reattiva della antenna diventa induttiva sempre maggiore , per poi ridiscendere ed annullarsi alla prima antirisonanza parallelo CIRCA a ( L/WL = 1= WL per un dipolo ; L/WL = 0,5 = WL/2 per un monopolo ), con valori tipici della resistenza di radiazione intorno al migliaio di Ohm .
Salendo ancora di frequenza la parte reattiva della antenna diventera' di nuovo capacitiva per poi ridiscendere a zero alla seconda risonanza serie ( L/WL = 1,5= WL3/2 per un dipolo ; L/WL = 0,75 = WL3/4 per un monopolo ) .
Le resistenza di radiazione del monopolo sara' circa 70 Ohm .
E cosi' via in maniera periodica .
Importantissimo notare che sia le oscillazioni della Resistenza di Radiazione che della parte reattiva della impedenza della antenna , dipendono dal parametro L/d e sono tanto minori , quanto minore e' questo valore.
Il che vuol dire che a parita' di lunghezza L , tanto maggiore e' il diametro d dei componenti della antenna , tanto minori saranno le oscillazioni dei valori e quindi la costanza dell' impedenza .
POSSIBILI MIGLIORAMENTI O VARIAZIONI
Quanto sopra illustrato suggerisce alcune possibilita' :
1) Aumentare il diametro della parte verticale della Maxiwhip ad esempio con una struttura di fili montata sulla canna da pesca , come illustrato nelle figura seguente .
Una struttira composta da quattro fili e' adeguata e , come dimostrato dai diagrammi , diminuisce le fluttuazioni della impedenza dell' antenna al variare della frequenza
2) Inserire in parallelo o a "ventaglio" un secondo tratto verticale o piu' tratti in modo da colmare le antirisonanze parallelo con delle risonanze serie .
3) Nel caso in cui non fosse basilare il funzionamento molto al di sotto della prima risonanza serie ( tratto di impedenza capacitiva predominante ) il rendimento della antenna puo' essere migliorato cercando di avvicinarsi il piu' possibile all' adattamento del sistema .
E' la strada che si usa per le antenne di ricetrasmissione a larga banda che ultimamente vanno piuttosto di moda con una miriade di nomi diversi .
Si tratta di impiegare un balun con impedenza caratteristica vicina alla media dei valori del diagramma .
Nella tabelle di seguito sono riportati i valori alla risonanza ed antirisonanza con una serie di approssimazioni anche brutali ( che sono poi quelle presentate nelle prime puntate ) , ma che possono rendere l'idea della resistenza di radiazioni per un filo verticale di 10m al variare della frequenza .
| Fo (Mhz) | Ca ( pF) | Ra (Ohm) |
| 3,5 | 100 | 5 |
| 7 | 0 | 35 |
| 14 | 0 | 1600 |
| 21 | 0 | 70 |
| 28 | 0 | 1000 |
Un valore di 450 Ohm e quindi un balun con rapporto 1:9 e' quello che puo' rappresentare un valore medio .
Il tutto confermato dall simulazioni effettuate con Multinec ma che esulano dallo scopo di queste poche note . In generale la simulazione fornisce degli adattamenti con ROS da ottimo fino ad un massimo di 6 .
Le misure pratiche presso il mio QTH con misure che escludono il miglioramento di adattamento dovuto a perdite di un cavo coassiale , confermano le simulazioni, a parte il fatto che la migliore media viene raggiunta con un balun con rapporto 1:6 a causa della reali perdite ambientali ( cio' che c'e' intorno alla antenna ed in particolare nel mio caso il traliccio e molti alberi ) che nella simulazione ovviamente non esistono .
Valori migliori possono solo essere ottenuti con l'attenuazione del cavo di trasmissione , oppure possono essere segno che ci sono altre perdite in gioco nell' ambiente vicino all'antenna , nel il balun o nel il sistema di radiali .
Come detto , reali miglioramenti possono essere ottenuti aumentando in vario modo il diametro della parte verticale .
Per le ragioni piu' volte esposte , si consiglia l'uso di un balun di tensione anziche ' di corrente per migliorare la silenziosita' in ricezione .
In trasmissione non sono rilevabili miglioramenti se non per un minore accoppiamento con le masse .
Una antenna cosi' costruita e' adatta alla rice-trasmissione sulla bande decametrice ( ad eccezione dei 160 m e con alcune difficolta' talora sugli 80 m ) con l'ausilio di un accordatore .
La domanda che sporgera' spontanea ora sara' sicuramente : posso usare la Maxiwhip con il balun 1:36 Minicircuits anche in trasmissione ?
La risposta e' data da due fattori :
1) La massima potenza sopportabile dal balun . La Minicircuits specifica 250 mW massimi . Probabilmente viene tenuto conto della distorsione di intermodulazione dovuta al nucleo che tende a saturare . E' probabile quindi che , con un po' di generazione di armoniche , tollerabili in un QRP , si possa andare almeno fino a 0.5 W .
2) Il massimo disadattamento possibile sul trasmettitore senza accordatore .
Come ho detto , nella Maxiwip in configurazione massima estensione percentuale possibile della banda di ascolto , che e' quella sopra richiamata , si usa un balun con alto rapporto di trasformazione per aumentare la banda passante inferiore . Il Balun ha un rapporto di trasformazione di 1:36 il che vuol dire che con 50 Ohm di carico si ha una impedenza all'antenna 1800 Ohm . Guardando la tabella dei valori di resistenza di radiazione al variare della frequenza od i grafici e' facile capire che l'adattamento si avra' non in risonanza serie , ma in antirisonanza parallelo , il che vuol dire attorno ai 14 ed ai 28 MHz , ma non certo a 21 Mhz ....
Miglioramenti nella trasmissione dsi possono ottenere con le tecniche suggerite in questa puntata .
CONCLUSIONI
Come vedete , ridendo e scherzando , solo per dare una vaga idea e con approssimazioni sovente brutali di cui chiedo scusa ai piu' esperti che capendo che la spiegazione doveva essere accessibile anche a "neofiti" spero che non mi metteranno in croce , sono state scritte pagine e pagine , ed abbiamo solo "scalfito" il problema .
Per andare oltre c'e' la matematica profonda , la modellizzazione tramite software , le misure strumentali .
Tutte cose al di la' delle scopo di queste note .
Avrei potuto fare lo snob citando valanghe di sacri testi e quant'altro .
So benissimo che anche solo queste descizioni intuitive potranno fare venire il mal di testa al 99 % di voi .
Credetemi , non sono capace di spiegarmi in modo piu' semplice .
Al di sotto di certi livelli e' impossibile andare , a meno di non raccontare "fiabe"e quindi scadere nel ridicolo .
Per chi volesse andare un po' piu' in la nella comprensione generale delle antenne pero' un libro lo vorrei consigliare e Vi spiego perche' .
Al di la delle doverose leggi matematiche che e' impossibile non impiegare , e' stato scritto da un Radioamatore , mancato purtroppo alcuni anni fa : John Kraus W8JK , inventore di numerose antenne tra le quali la antenna ad Elica ed il famoso " Closely-Spaced End-Fire (W8JK) Array " che se non sbaglio viene poi proposto con diversi nomi di cui forse il piu' famoso e' "Lazy H" .
Il Libro e' : "Antennas for All Applications" di J.Kraus e R.Marhefka - McGraw-Hill .
Lo suggerisco perche' dopo ogni spiegazione e tipo di antenna viene proposto un semplice esercizio pratico relativo che chiarisce ,con dovizia di disegni e di schemi , piu' di ogni spiegazione teorica .
Per il resto , giunti a questo punto , dopo un lungo e difficoltoso cammino , anche se tramite una serie di scorciatoie , non posso che augurarVi :
"buona sperimentazione , buoni ascolti e buona trasmissione e soprattutto buon divertimento !"
