UN PO’ DI TEORIA
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FIG. 1
FIG. 2
FIG. 3
FIG. 4
FIG. 5
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Mi sono ispirato, per redigere queste brevi note, alla piccola
guida alla costruzione delle antenne pubblicata nel 1992 dal CO.RAD ( Coordinamente del Radioascolto ) dal titolo “ TE Le antenne descritte sono dedicate al radioascolto ma un radioamatore esperto potrà facilmente adattarle al proprio bisogno. Prima di iniziare l’argomento, credo che sia giusto illustrare i
parametri tecnici che entrano a far parte della progettazione delle varie
antenne per avere una chiave di lettura chiara e semplice.
Fornirò, quindi, un glossario che permetterà di districarsi tra le sigle e le
formule che inevitabilmente si dovranno affrontare. FREQUENZA E LUNGHEZZA D’ONDA Qualsiasi onda radio ha due componenti:
la corrente e la tensione che variano il loro valore nel tempo secondo la
velocità della luce ( circa 300.000 km/s ) assumendo una forma sinusoidale
della figura 1 che, per semplicità, rappresenta il valore delle tensione. Nel punto A essa ha valore zero mentre
nel punto B ( picco ) assume un valore massimo positivo. Successivamente
il valore diminuisce fino ad annullarsi nel punto C per poi raggiungere un
picco negativo in D. La distanza tra due punti dell’onda aventi lo stesso valore, ad
esempio tra i punti A ed E oppure B ed F, si chiama
PERIODO o CICLO. Il numero di cicli che un’onda compie in un secondo si definisce FREQUENZA ( F ) e si misura in Hertz ( simbolo Hz ). Il rapporto che intercorre tra la velocità dell’onda ( quella
della luce ) e la sua frequenza definisce 300000 LO = --------- F Nella quale F si esprimerà in chilohertz
( kHz ). Ad esempio: per una frequenza pari a 6000 kHz la lunghezza d’onda sarà di 50 m: 300000 LO = ---------- = 50 ( m ) 6000 L’efficienza di un’antenna è importante per assicurarsi una ottimale ricetrasmissione. I radioamatori americani
sono soliti affermare: “ Spendi un centesimo per l’apparecchio e 1000 dollari
per l’antenna “. Nella figura sono rappresentate due corde metalliche aventi le
stesse caratteristiche meccaniche e ugualmente tese.
Facendo vibrare una delle due, l’altra, seppur distante fino a 3- Il fenomeno suddetto si puo’ estendere alla radiotecnica: un filo metallico di
lunghezza casuale è capace di ricevere onde radio qualsiasi valore di
frequenza ma solo uno sarà ricevuto in modo ottimale. Esisterà cioè una risonanza tra il valore della frequenza del
segnale radio ricevuto e le caratteristiche fisico-meccaniche del filo che
costituisce l’antenna: Apparentemente un filo metallico ( FIG.
3 ) sembra perfettamente rettilineo; in effetti, però, le piccolissime
ondulazioni di cui è composto fanno somigliare il filo ad un solenoide e
introducono, oltre alla resistenza R intrinseca, anche un’induttanza ( L ) ed
una capacità ( C ). Se il filo in questione viene
investito da un segnale radio ( quindi variabile sinusoidalmente
) i parametri L e C genereranno due valori specifici: XL = 2 * 3,14 * F * L ( REATTANZA
INDUTTIVA ) XC = 2 * 3,14 * F * C ( REATTANZA
CAPACITIVA ) Nelle due formule il valore F è quello della frequenza del segnale
radio ricevuto. Le due reattanze si misurano in Ohm ( Ω ). Le reattanze, assieme alla resistenza caratteristica, definisce l’IMPEDENZA CARATTERISTICA DI UN’ANTENNA ( Z ) calcolabile con la formula: Z = R + ( XL + XC ) Considerato quanto scritto fino ad ora si intuisce
che ogni antenna, proprio per la differenza di configurazione
fisico-meccanica, possiede un valore caratteristico di impedenza. Un dipolo a mezz’onda ( ne parleremo nel
capitolo relativo ) presenta una Z caratteristica di 70
Ω mentre un dipolo ripiegato possiede una Z di 300 Ω. TRASFERIMENTO DEL SEGNALE
ANTENNA – APPARATO Anche il collegamento
dell’antenna all’apparecchio ricetrasmittente non puo’
essere casuale. Una volta scelta l’antenna da usare occorrerà trasferire il
segnale dall’apparato usando una linea di alimentazione
adeguata. Anche i avi coassiali impiegati nelle
comunicazioni hanno impedenze caratteristiche. Un cavo RG-58 o RG-8 presentano
una Z caratteristica di 50 Ω. Però non potremo
alimentare un’antenna tagliandolo a casaccio bensì con cognizione di causa.
Supponendo che la nostra antenna abbia una Z di 100 Ω e che disponiamo
solo di una cavo di tipo RG-8. Se
useremo il cavo tagliato a ½ λ, uno strumento ( impedenzimetro
) posto invece dell’antenna misurerebbe il valore di 100 Ω. La figura 4 e la tabella daranno indicazioni chiare. Per esempio:
un’antenna GP ( Ground Plane
) con impedenza caratteristiche di 50 Ω dovrà essere collegata
all’apparecchio radio con uno spezzone di filo coassiale RG-8 tagliato a ½
λ della frequenza di risonanza oppure a λ intera o a multipli di ½
λ.
In conto dovremo mettere, variando la lunghezza del cavo
coassiale, la dovuta attenuazione del segnale e, naturalmente, il costo
maggiore. QUALE ANTENNA? Agli albori del radiantismo, le uscite
per le antenne degli apparecchi avevano la possibilità di adattarsi
all’antenna usata. In genere l’ultimo stadio degli apparecchi
ricetrasmittenti aveva un circuito configurato a Π greco cioè con uno schema elettrico come illustrato in figura 5.
La tecnica moderna ha uniformato le uscite su un valore standard di 50 Ω anche se gli apparati, con un sistema elettrico
particolare, possono accogliere antenne con Z caratteristica dal valore
variabile da Un sistema APPARATO-LINEA-ANTENNA efficiente e dalle minime
perdite è basilare sia per l’attività radioamatoriale
che per quella del broadcasting listening.
Ecco perché non bisogna trascurare questo aspetto
anche se, molte volte, le condizioni logistiche in cui si opera lasciano poco
spazio all’osservanza pedissequa della teoria. Come vedremo,
bisognerà venire a compromessi. Se per un radioamatore la soluzione è semplice ( un’antenna
dimensionata per i 7 MHz
risuonerà, bene o male, anche sulle frequenze armoniche ) per un BCL-SWL le
cose sono più complesse dato l’ampio spettro di frequenze da ricevere. Per quest’ultimi sarebbe ottimale un parco
antenne composto da una cortina di dipoli accordati sui centro gamma e
accontentarsi di ricevere le frequenze adiacenti con minore rendimento. Però in questo caso il problema dello spazio prevale su
tutta la questione. Di seguito illustro i vari tipi di antenna
lasciando a voi la scelta che più si confà al bisogno.
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