presenta:
Antenna end fed hertz
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Poichè mi sono reso conto della pazienza, laboriosità e, in un certo senso, difficoltà cui si può andare incontro durante la taratura dell'END FED HERTZ realizzata con bassa capacità di accordo, desidero porgervi alcuni consigli e notizie, acquisiti a seguito dell'attività di messa a punto della medesima.
Riporto, lo schema di principio, con le opportune modifiche circa i contrappesi e raccomando di non dimenticare di cortocircuitare l'estremo caldo del secondario con il piedino del commutatore che presiede alla selezione delle vaire bande (tratto evidenziato in grassetto), altrimenti (ho riscontrato in certicasi) diviene molto difficile trovare le prese più idonee.
Tanto le misure quanto le posizioni delle spire sul toroide, che vi fornirò per ciascuna banda, sono giuste nel mio caso, ma indicative per voi, in quanto l'antenna è estremamente sensibile alla posizione, all'altezza dal suolo alla quale viene posta, alla distanza di oggetti vari, quali muri, alberi, al tipo di contrappeso e chi più ne ha più ne metta, ma ciò non vuol dire che l'inconveniente non sia brillantemente superabile, con la ricerca certosina della spira più adatta.
Tenete conto poi che l'adattamento di impedenza con l'apparato avviene direttamente, senza avere di mezzo alcun cavo coassiale ad impedenza predefinita, quindi nella maniera ottimale ed esludendo la necessità di qualsiasi accordatore da palo.
Io ora mi riferisco alla realizzazione mia con un condensatore variabile da 50 pF massimi (ottenuti con condesatore a farfalla a due sezioni in serie), ma la cosa non riguarda una realizzazione con condensatori variabili di capacità molto più alta 300-500 pF, che indubbiamente facilitano.
L'avvolgimento di antenna consta di 80 spire di filo in rame smaltato diametro 1,8 mm; l'avvolgimento che va al connettore d'ingresso è costituito da 6 spire rame smaltato da 2 - 2,5 mm di diametro, sovrapposte, dal lato freddo, sull'avvolgimento d'antenna (vedi figura a). Il condensatore variabile è a farfalla con le due sezioni in serie, Il contrappeso è di 2,5 m, in cavo isolato da elettricista da 6 mmq di diametro, posto sul pavimento.
Le prese andranno ricavate sperimentalmente: gli 80 m dopo la 50° spira; i 160 dopo la 60° sipra; i 40 m attorno alla 12°-14° spira.
Personalmente ho optato per un variabile di piccolissima capacità, poichè il fattore di merito ("Q") del circuito risonante secondario sul toroide, si abbassa e consente, variando dalla minima alla massima capacità, di esplorare tutta la banda.
Se, tuttavia, ogni 10-15 KHz di spostamento devo provvedere ad un aggiustamento dell'accordo con l'apparato, cosa che per molti potrebbe essere scomoda, ciò è dovuto all'alto valore del parallelo tra la resistenza del generatore e del carico.
Come si evice dalla relazione:
Qcirc. rison. = RgL : Xc
RgL è il parallelo tra la resistenza Rg del generatore e la resistanza RL del carico; Xc la reattanza del condensatore;
il massimo trasferimento si ha quando Rg = RL
il Q del circuito risonante si abbassa se basso il valore della capacità, ma si eleva se è notevole il valore RgL
e dalla relazione
Bp = (f0 : Qcirc. rison.),
Bp è la banda passante, f0 la frequenza centrale
diminuendo la capacità aumenta la banda passante esplorabile con il condensatore. Mentre la porzione esplorabile per ogni singola posizione (valore) del condensatore è piccola poichè è alta la RgL.
Infatti solo l'antenna ideale (a diametro trascurabile) risuonerebbe su una sola frequenza, ma nella pratica e quando si ricerca una vasta larghezza di banda (aumentando il diametro) si costruisce un'antenna che non risuona esattamente su nessuna frequenza della banda esplorata.
Questo (la larghezza di banda), che, per comodità, viene considerato un pregio, in ultima analisi comporta una perdita di efficienza, poichè vi trovate su di una curva di risonanza molto blanda e appiattita con fianchi non ripidi, pertanto il trasferimento dell'energia è ad accoppiamento lasco.
Nel caso che vi ho presentato e che ora riprendo, invece, in ricompensa della noia di procedere sempre ad accordi per ogni spostamento di sintonia, avrete un'antenna più efficiente, perchè all'allargamento di banda dato del piccolo valore di capacità, si registra anche uno stringimento di banda dovuto all'alto valore di RgL.
E' naturale che non faccia i miracoli l'amata End Fed Hertz, perchè si può trattare di pochi dB, non lasciatevi trascinare dagli entusiasmi di chi trova 10, 20dB tra un'antenna e l'altra: o si tratta di fatti occasionali, o di posizioni diverse, o di lobi di radiazione diversi, o di tempi d'osservazione con propagazioni diverse, oppure l'antenna precedente era una ciofeca. Ricordate che 10-20 dB in più li può dare solo una signora direttiva.
Se vi servirete dell'MFJ 269 o altro per la taratura, tenete conto che il salto di una spira tra una presa e l'altra potrebbe anche essere eccessivo: sarebbe necessario poter ricavare le prese di mezza spira in mezza spira, pertanto è necessario talvolta accontentarsi di un ROS di 1,5 :1, ROS che tuttavia, non verrà rilevato dal vostro apparato, che quasi sempre vi indicherà ROS 1:1 e non verrà neanche rilevato da rosmetri convenzionali aggiuntivi. Altrettanto dovrete accontentarvi se l'impedenza segnata dal vostro MFJ (strumento eccellente, ma assai pignolo) non sarà di 50 Ohm spaccati o se vi segnerà una componente reattiva oltre che resistiva.
Per ottenere l'accordo sui 12-15-17-20-80-160 metri sarà necessario provare tutte le spire ed anche la mezza spira (se riuscirete), tenendo conto che tra la 5° e la 20° troverete i 12-15-17-20 metri, mentre sintonizzerete gli 80 e 160 dopo la 40°; per le prove dei 160 metri ho aggiuntu una quindicina di spire a quelle preesistenti.
Per ricavare le prese, dovrete abradere con carta vetrata lo smalto del filo di rame sulla periferia, in alto, del toroide e procurare una buona saldatura con il filo che andrà al commutatore.
Ho volutamente saltato la banda dei 40 metri (con variabile da 25 pF massimi) perchè non sono riuscito a trovare un accordo soddisfacente e, non volendo aumentare il valore del variabile, sto optando per l'installazione di un'antenna END FED HERTZ dedicata ai 40 metri da collegare al trasformatore di R.F. sostituendola, all'occasione, a quella degli 80 metri.
Ma torniamo a noi:
1) la lunghezza di 38,40 metri è stata da me aumentata di altri 30 cm;
2) il contrappeso è stato ridotto ad un unico contrappeso, uguale per tutte le gamme, lungo indicativamente 3,4 metri, disposto in direzione, ma in senso opposto
all'antenna vera e propria e sospeso a circa 80 cm dal pavimento della stazione, la sua lunghezza è molto importante: 10-20 cm in più o in meno fanno già una
certa differenza. In sostanza la lunghezza del contrappeso assomma il 4% di lambda per gli 80 metri;
3) l'effetto del contrappeso varia fortemente se sospeso o se posto sul pavimento;
4) di norma, entro un certo ambito, allungare un contrappeso significa richiedere meno capacità all'accordo del variabile e viceversa;
5) la stessa cosa accade per allungamenti o accorciamenti del filo d'antenna;
6) c'è un miglioramento generale ulteriore sull'accordo della medesima se, tra la massa dell'avvolgimento primario, di sei spire, e il polo freddo dell'antenna, porrete un condensatore variabile da almeno 100-150 pF, da regolare in fase di accordo; tuttavia questo espediente può comportare la percezione di una modesta scossa a radiofrequenza qualora si tocchino i PL dei cavi di raccordo, durante la trasmissione. In foto 2 è appunto visibile il suddetto condensatore, che tuttavia ho successivamente eliminato; dietro è alloggiato il variabile a farfalla (50 + 50 pF disposti in serie) con funzione di accordo, il commutatore ceramico più a destra ha ancora due posizioni non utilizzate;
7) se troverete il migliore accordo su di una frequenza più alta di quella desiderata dovrete diminuire le spira e viceversa:.
Post scriptum del 10/03/2012
A proposito dei 160 metri mi è stato domandato, per parte di un collega, come sia possibile alimentare ad alta impedenza un'antenna in quarto d'onda, quando dovrebbe invece presentare bassa impedenza.
Osservazione giustissima ed acuta, tant'è vero che so di altro radioamatore che in antenna analoga per gli 80 metri ha trovato l'accordo per i 160 metri con un rapporto basso di spire sul trasformatore R.F., avendo egli usato un condensatore variabile di capacità molto alta.
E' conclamato: un'antenna può risuonare se e solo se la sua lunghezza corrisponde a mezz'onda (o multipli) della frequenza irradiata, quindi è chiaro che un quarto d'onda non è sufficiente, può funzionare in verticale, secondo il sistema Marconi, servendosi della terra come specchio che fornisca per riflessione il quarto d'onda mancante.
In tal caso, però nel punto in basso di alimentazione presenta un'impedenza bassa e, dicendola tutta, se posta in orizzontale, non dovrebbe funzionare, poichè le correnti che scorrono nell'antenna stessa e nello specchio ( la terra) sarebbero in fase, ma uguali e di senso (quindi di segno) contrario, per cui tenderebbero ad annullarsi o comunque a ridursi.
Resta da spiegare come sia possibile l'alimentazione in alta impedenza (in tensione) e ciò non è difficile.
Osservando che l'antenna verticale Marconi (1/4 onda) ha bassa impedenza alla base, nel punto più vicino allo specchio, ma alta impedenza al suo vertice alto, quello più lontano, nulla vieterebbe, per assurdo o per autolesionismo, di alimentarla in alta impedenza sul suo vertice più lontano dallo specchio (la terra o radiali), l'unica difficoltà sarebbe la linea di trasmissione, che dovrebbe avere un'impedenza di 2000-3000 Ohm.
Proviamo ora ad immaginare di porre la stessa antenna in orizzontale: avremo allora i due estremi in eguali condizioni di quota, pertanto indifferentemente alimentabili entrambi in bassa o alta impedenza, mentre il circuito in R.F. viene completato (con il quarto d'onda mancante) e chiuso dal ritorno di terra (lo specchio). Se poi l'estremo, alimentato in alta impedenza, vi entra in stazione e va direttamente al trasformatore R.F. su toroide a meno di mezzo metro dall'apparato ogni difficoltà è superata. Nel mio caso con l'MFJ 269, misuro un R.O.S. di
1,2:1, mentre il ros-metro dell'apparato dà 1:1.
Esistono pubblicazioni radioamatoriali attorno al 1936-1940, nelle quali si descrivono sistemi end fed hertz con cui tale antenna può funzionare coma antenna Marconi
Chiaramente l'efficienza in 160 metri non è delle migliori: se la mia spiegazione è giusta si perderebbero 3 dB rispetto alla mezz'onda sommati a qualche altra perdita dovuta all'orizzontalità dell'antenna, ma se non si ha altra possibilità è meglio così che niente: finora da Palermo, Roma, Trento, Lucca, dalla riviera Adriatica tutti mi hanno ascoltato.
Concludendo, nel mio caso, con 35 metri di filo orizzontale e 4,40 di discesa: si possono avere almeno i 40 (onda intera) e 80 metri (mezz'onda) con ottimo rendimento, i 20 metri (due onde) con buon rendimento e i 160 metri (1/4 onda) con rendimento soddisfacente; al più si possono ricavare anche le bande Warc; l'antenna è risonante su tutte le suddette bande e non è un filo di lunghezza casuale (random); l'accordo (senza interposto cavo coassiale) è diretto e perfetto; la discesa (massimo 1/4 della sua lunghezza totale) fa parte sempre dell'antenna; essa dovrebbe essere, possibilmente, verticale a 90° rispetto alla parte orizzontale, affinchè non interagisca con il resto e dovrebbe entrare in postazione, previo buon isolamento dai muri.
A proposito dei 160 metri mi è stato domandato, per parte di un collega, come sia possibile alimentare ad alta impedenza un'antenna in quarto d'onda, quando dovrebbe invece presentare bassa impedenza.
Osservazione giustissima ed acuta, tant'è vero che so di altro radioamatore che in antenna analoga per gli 80 metri ha trovato l'accordo per i 160 metri con un rapporto basso di spire sul trasformatore R.F., avendo egli usato un condensatore variabile di capacità molto alta.
E' conclamato: un'antenna può risuonare se e solo se la sua lunghezza corrisponde a mezz'onda (o multipli) della frequenza irradiata, quindi è chiaro che un quarto d'onda non è sufficiente, può funzionare in verticale, secondo il sistema Marconi, servendosi della terra come specchio che fornisca per riflessione il quarto d'onda mancante.
In tal caso, però nel punto in basso di alimentazione presenta un'impedenza bassa e, dicendola tutta, se posta in orizzontale, non dovrebbe funzionare, poichè le correnti che scorrono nell'antenna stessa e nello specchio ( la terra) sarebbero in fase, ma uguali e di senso (quindi di segno) contrario, per cui tenderebbero ad annullarsi o comunque a ridursi.
Resta da spiegare come sia possibile l'alimentazione in alta impedenza (in tensione) e ciò non è difficile.
Osservando che l'antenna verticale Marconi (1/4 onda) ha bassa impedenza alla base, nel punto più vicino allo specchio, ma alta impedenza al suo vertice alto, quello più lontano, nulla vieterebbe, per assurdo o per autolesionismo, di alimentarla in alta impedenza sul suo vertice più lontano dallo specchio (la terra o radiali), l'unica difficoltà sarebbe la linea di trasmissione, che dovrebbe avere un'impedenza di 2000-3000 Ohm.
Proviamo ora ad immaginare di porre la stessa antenna in orizzontale: avremo allora i due estremi in eguali condizioni di quota, pertanto indifferentemente alimentabili entrambi in bassa o alta impedenza, mentre il circuito in R.F. viene completato (con il quarto d'onda mancante) e chiuso dal ritorno di terra (lo specchio). Se poi l'estremo, alimentato in alta impedenza, vi entra in stazione e va direttamente al trasformatore R.F. su toroide a meno di mezzo metro dall'apparato ogni difficoltà è superata. Nel mio caso con l'MFJ 269, misuro un R.O.S. di
1,2:1, mentre il ros-metro dell'apparato dà 1:1.
Esistono pubblicazioni radioamatoriali attorno al 1936-1940, nelle quali si descrivono sistemi end fed hertz con cui tale antenna può funzionare coma antenna Marconi
Chiaramente l'efficienza in 160 metri non è delle migliori: se la mia spiegazione è giusta si perderebbero 3 dB rispetto alla mezz'onda sommati a qualche altra perdita dovuta all'orizzontalità dell'antenna, ma se non si ha altra possibilità è meglio così che niente: finora da Palermo, Roma, Trento, Lucca, dalla riviera Adriatica tutti mi hanno ascoltato.
Concludendo, nel mio caso, con 35 metri di filo orizzontale e 4,40 di discesa: si possono avere almeno i 40 (onda intera) e 80 metri (mezz'onda) con ottimo rendimento, i 20 metri (due onde) con buon rendimento e i 160 metri (1/4 onda) con rendimento soddisfacente; al più si possono ricavare anche le bande Warc; l'antenna è risonante su tutte le suddette bande e non è un filo di lunghezza casuale (random); l'accordo (senza interposto cavo coassiale) è diretto e perfetto; la discesa (massimo 1/4 della sua lunghezza totale) fa parte sempre dell'antenna; essa dovrebbe essere, possibilmente, verticale a 90° rispetto alla parte orizzontale, affinchè non interagisca con il resto e dovrebbe entrare in postazione, previo buon isolamento dai muri.