note su accoppiamento antenne

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ACCOPPIAMENTO ANTENNE ASIMMETRICA
(hanno il gamma match cioe' la calza collegata al centro del radiatore e l'anima del cavo al
tubo o filo interno. Il tubo esterno e' collegato al radiatore).
METODI DI MOLTI ANNI FA, CITATI PER CRONACA
Due antenne Yagi con impedenza di 75 ohm :colleghiamo agli elementi radianti due tratti di
cavo RG11A-AU oppure RG59a-AU aventi impedenza rispettivamente di 75 e di 73 ohm di
identica lunghezza, per non introdurre sfasamenti fra i due segnali che andranno a
congiungersi in A dove si otterra' una impedenza risultante di 37,5 ohm col cavo RG11
oppure di 36.5 ohm col cavo RG59, in pratica 37 ohm medi. Le linee coassiali di discesa che
noi comunemente usiamo hanno valore di 53 oppure di 75 ohm. Useremo percio' un
adattatore di impedenza costituito da un tratto di cavo lungo : lunghezza d'onda diviso 4 (o
multiplo di questo) che soddisfi la seguente relazione : Zo = radice quadrata del prodotto di
Zi moltiplicato Zu, dove Zo e' l'impedenza della linea coassiale che costituisce l'adattatore ;
Zi e' l'impedenza di ingresso che nel nostro caso e' 37.5 ohm. Zu e' l'impedenza d'uscita
ovvero quella della linea di discesa. Supponendo di usare una linea di discesa da 52 ohm
cioe' cavo RG8, avremo : Zo e' uguale a radice quadrata di 37.5 moltiplicato 52, cioe' e'
uguale a 44. Purtroppo non abbiamo cavi coassiali di tale valore. Usando invece una discesa
da 75 ohm con cavo RG11 si avra'Zo e' uguale alla radice quadrata del prodotto 37.5
moltiplicato 75 ottenendo come risultato l'impedenza del RG 8 oppure del RG 58 di 53 ohm,
quindi di cavi reperibili. Non rimane ora che determinare la lunghezza di questo
adattatore.Supponendo di lavorare a 145 mhz e sapendo che la lunghezza d'onda in metri e'
uguale a 300 diviso la frequenza in mhz avremo metri 2.06 da cui la lunghezza d'onda diviso
quattro e' uguale a centimetri 51.724. Occorre pero' tener conto della velocita' di
propagazione dell'onda radio nel cavo. Sapendo che per i cavi tipo A-AU essa e' di 0.66, la
lunghezza complessiva dell'adattatore sara' di 51.724 moltiplicato 0.66 che e' uguale a 34.13
centimetri. Per una frequenza di 433 mhz l'adattatore sara' lungo l'adattatore sara' lungo 300
diviso 433 e ancora diviso per quattro e moltiplicato 0.66 ottenendo centimetri 11.43. Nella
realizzazione pratica e' opportuno usare dei connettori coassiali te- nendo presente che nei
34.13 centimetri e nei 11.43 centimetri del trasfor- matore sono compresi anche i due
connettori coassiali maschi posti all'estre- mita' del medesimo. I connettori saranno protetti
dall'acqua con una buona mano di vernice oppure con dello stucco morbido usato nelle parti
interne degli autoveicoli che si trova presso gli autoricambi.
Nel caso di quattro antenne con impedenza di 75 ohm asimmetrica : Si collega no le antenne
con cavo RG11 da 75 ohm. Si usano cioe' quattro spezzoni di cavo da RG11 di uguale
lunghezza, e tre spezzoni di cavo RG8, tutti e tre lunghi 34.13 centimetri come detto sopra.
Cioe' uno si collega sul punto dove i due RG11 si uniscono. Il secondo sul punto dove i due
RG11 si uniscono. Il terzo si collega sul punto dove i due spezzoni RG8 si uniscono. Il cavo
RG11 di discesa (di qualsiasi lunghezza ma piu' corto possibile) cioe' di 75 ohm si unisce
all'estremita' del terzo spezzone RG8 che abbiamo detto era lungo 34.13 centimetri. Va da se
che le quattro antenne sono alimentate sul radiatore da un gamma match , le calze dei quattro
cavi devono essere collegate tutte a sinistra, mentre l'anima dei quattro cavi tutte a destra.
Due antenne con impedenza di 52 ohm asimmetrica : Sappiamo che il doppio di 52 e' 104, e
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che la radice quadrata di 52 molti- plicato 104 e' 73.53. Quindi dobbiamo usare due spezzoni
di cavo (RG11 di 75 ohm oppure RG59 di 73 ohm, ma meglio questo ultimo) non solo di
uguale lunghezza, ma anche o multipli di 3 oppure di 5 della lunghezza risultante di 300
diviso la frequenza e moltiplicato il risultato per velocita' del cavo che di solito e' 0.66.
Siamo costretti ad usare il multiplo di tre oppure di 5 per porre le antenne a distanza esatta di
cattura. La distanza di cattura di due antenne ha due formule. La prima :la distanza in metri e'
uguale alla frazione che ha per numeratore il numero 51 moltiplicato la lunghezza d'onda in
metri, e per denominatore la distanza in gradi del lobo antenna a meno tre dB (che si trova
sul depliant d'antenna fornito dal rivenditore). La seconda formula : la lunghezza in metri e'
uguale alla frazione che ha per numeratore la lunghezza d'onda in metri, e per denominatore
il prodotto del numero due moltiplicato per il seno di meta' angolo distanza in gradi del lobo
antenna a meno tre dB.
Quattro antenne con impedenza di 52 ohm asimmetrica : Poste a distanza di cattura e
chiamati i quattro cavi che partono dal gamma match 1 , 2 , 3 , 4 , essi sono lunghi multipli
della lunghezza d'onda divi- so quattro, con cavo RG11 di 75 ohn. (1 collegato col 2 ; 3
collegato col 4) chiamati 5, 6, i due cavi sempre con RG11 di 75 ohm, quelli che collegano il
punto fra cavo 1 , e 2, indi fra cavo 3 e 4, questi sono lunghi : lunghezza d'onda diviso
quattro, oppure multipli di essa. La discesa (di qualsiasi lunghezza ma piu' corta possibile)
che collega l'estremita' dei due cavi 5 e 6 e' fatta con cavo RG8.Dipolo chiuso cioe' folded
dipolo da 300 ohm :(ha di solito 288 ohm). Si ricorre al balun lungo meta' della lunghezza
d'onda moltiplicato il fattore di velocita' : Per 145 mhz : con cavo da 75 ohm : 300 diviso 145
e' uguale a 2.068965517 che diviso due e' uguale a 1.034482759 e moltiplicato per 0.66
risulta di 68.27 centimetri.(23 centimetri per 433 mhz). Le due anime del balun vanno
collegate al dipolo ripiegato una a destra e una a sinistra, quella di sinistra e' collegata
insieme all'anima del cavo di discesa di 75 ohm. Le calze invece vanno tutte collegate fra
loro , e all'asta di sostegno, cioe' a massa.
Dipolo chiuso cioe' folded dipolo da 200 ohm : Si ricorre al balun con cavo da 52 ohm ; 300
diviso 145 e' uguale a 2.068965517 che diviso per due e' uguale a 1.034482759 e
moltiplicato per 0.66 e' uguale a 68.27 centimetri.(23 centimetri per 433 mhz). Le due anime
del balun vanno collegate al dipolo ripiegato una a destra e una a sinistra, quella di sinistra e'
collegata insieme all'anima del cavo di discesa di 52 ohm. Le calze invece vanno tutte
collegate fra loro, e all'asta di sostegno, cioe' a massa. Se fossero due dipoli come sopra da
dover collegare con discesa da 52 ohm, si utilizzano due spezzoni di cavo da 52 ohm di
uguale lunghezza.A questi due si collegano due spezzoni di cavo da 75 ohm lunghi un quarto
di lunghezza d'onda moltiplicato il fattore di velocita'(anima con anima, calza con calza)
Cavo di discesa a 52 ohm di qualsiasi lunghezza la cui anima va collegata alle due anime
degli spezzoni da 75 ohm.(le calze fra loro)
Il dipolo ripiegato ha la seguente formula : Ra = resistenza di alimentazione in ohm Rr =
resistenza di radiazione del dipolo ripiegato in ohm S = distanza in centimetri fra il centro dei
due diametri D1 = diametro piu' grosso del folded in centimetri D2 = diametro piu' sottile del
folde in centimetri dove si collega il cavo
Ra diviso Rr e' uguale al numero uno piu' C al quadrato,cioe' sia 1 che C, la loro somma al
quadrato. C e' uguale alla frazione che ha per numera- tore il logaritmo a base dieci di due
volte S diviso il diametro D1, e al denominatore il logaritmo a base dieci di due volte S
diviso D2.
Le distanze reciproche tra varie antenne non sono molto critiche purche' uguali o superiori ad
una intera lunghezza d'onda. Le distanze di due metri in verticale e di tre metri in orizzontale
sempre tra culla e culla rappre- sentano un buon compromesso tra reciproca influenza
direttivita' e robustez- za meccanica, ma l'esatto calcolo delle due formule sopracitate
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dell'area di cattura indica l'esattezza anche nei centimetri.
A pagina 52 di elettronica viva del gennaio 1983 vi e'il nomogramma per trovare
immediatamente la distanza in metri e decimali del lato della fi- nestra di cattura supposta
quadrata, rispetto al guadagno dell'antenna, dei gradi del lobo a meno tre dB e della
frequenza di lavoro in mhz .
guadagno
14
11
15.5
19
DISTANZA PER I 144 Mhz
gradi dB lobo a meno 3dB
35
50
DISTANZA PER 433 Mhz
30
19
finestra metri
3
2
1.3
2.0
METODI MODERNI E DI PRECISIONE
Si collegano due antenne da 50 ohm di impedenza con cavo da 50 ohm. L'impe- denza
risultante e' 50 diviso 2 cioe' 26. Poiche' la discesa e' di 50 ohm, si deve fare un bazooka cioe'
un tubo di rame dentro l'altro con impedenza di 36.0555 ohm lungo un quarto d'onda.(radice
quadrata di 50 X 26). Poiche' dentro i tubi c'e' l'aria il fattore di velocita' e' leggermente meno
di uno, ma quasi trascurabile. Quindi la formula e' : 36.0555 e' uguale al numero 138
moltiplicato il logaritmo a base dieci del diametro interno del tubo esterno diviso il diametro
ester no del tubo interno. Infatti 0.261271831 moltiplicato 138 e' uguale a 36.0555. L'inverso
del logaritmo, cioe' il risultato del diametro piu' grande diviso il secondo piu' piccolo e'
uguale a 1.825037662. Quindi se poniamo il tubo esterno del diametro di 15 millimetri, il
tubo interno dovra'avere il dia- metro esterno di millimetri 8.2195, meglio se pieno. Qui entra
la perizia del radiotecnico nel saldare da una parte sul rame due connettori e dall'altra
uno.Dove ce ne sono due devono essere simmetrici, dove si unisce la discesa deve essere
centrale. Cio' che e' importante e' tenere la lunghezza del bazooka quelle del calcolo.La spesa
e' sui connettori e sulla lamiera di rame da dove si ricava il tubo esterno che va saldato
lateralmente con un piccolo foro in basso per la condensa, cioe' per l'acqua eventualmente si
formasse nell'interno del tubo.
Per accoppiare quattro antenne da 50 ohm si usa cavo sempre da 50 ohm lunghi multipli
dispari di un quarto d'onda. Si ottiene 50 diviso 4 e' uguale a 12.5 ohm. Per avere una discesa
a 50 ohm si moltiplica 50 per 12.5 ottenen- do 625 e di questa si estrae la radice quadrata,
cioe' 25 che e' l'impedenza del bazooka da costruire. Quindi 25 diviso 138 e' uguale a
0.18115942, il cui inverso logaritmo a base dieci e' 1.517607347. Quindi se usiamo il tubo
pieno interno di 23 millimetri, quello esterno sara' di 35 millimetri. I quattro connettori da
una parte si saldano a croce, e l'altro dalla parte della disce sa al centro del tubo, la cui perizia
nella saldatura deve rispettare le distanze. I connettori devono tenere al centro il tubo interno
senza isolanti.Qui sta la perizia della saldatura. Va da se che il bazooka va protetto dalla
pioggia. Qui ognuno veda come fare, I metodi antichi sono costosi, questi moderni
necessitano di precisione. La capacita' di un tubo dentro l'altro in picofarad per ogni
centimetro di lunghezza e' uguale a 0.556061899 diviso il logaritmo naturale del rapporto dei
due diametri. L'induttanza in microhernry e per ogni centimetro di lunghezza di un tubo
dentro l'altro e' uguale a 0.0044623397 moltiplicato il logaritmo a base dieci del rapporto dei
due diametri. Il prodotto della capacita' in picofarad per l'induttanza in microhenry e' uguale
alla frazione che ha per numeratore 159.2 al quadrato, cioe'25344.64, e per denominatore la
frequenza in mhz pure al quadrato.
Poiche'il diametro del connettore di discesa obbligherebbe che il diametro del tubo esterno
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sia lo stesso, necessita vedere se l'induttanza per la ca- pacita' sia uguale a 159.2 al quadrato
cioe' 25344.64, diviso la frequenza pure al quadrato, qui sta l'abilita' del radiotecnico nel
trovare il rapporto dei due diametri che soddisfi i due calcoli in esame, tenuto conto che la
lunghezza del bazooka non deve essere toccata. Un piccolo programma con i dati che ho
citato potrebbe dare la soluzione immediata. Sarei molto contento ricevere un programma
che risolva i due calcoli con un unico rapporto dei due tubi.
Anche due tubi uno vicino all'altro hanno la loro impedenza e potrebbero essere usati in
luogo del bazooka, ma hanno il difetto che se sono distanti fra loro da centro a centro di soli
due centimetri, due tubi anche del dia- metro di 12.7 millimetri, l'impedenza e' ancora sopra i
100 ohm. Va da se che se esposti alle intemperie variano d'impedenza quando piove, non
pero' quando la loro distanza supera i 3 centimetri.(lunghi un quarto d'onda)
TABELLA IMPEDENZA DI DUE TUBI UNO VICINO ALL'ALTRO
DEL DIAMETRO DI 12.7 millimetri.
impedenza ohm distanti fra centro e centro in centimetri
150..........................2
180..........................3
210..........................4
240..........................5
265..........................6
300..........................8
325.........................10
370.........................15
410.........................20
POLARIZZAZIONE - ANTENNE - FASE
Antenna 2 X 11 elementi (11RA) in polarizzazione circolare destra- Collega- mento e messa
in fase, impedenza 200 ohm, 144-146 mhz.-(Fracarro) (levando l'impedenza di fabbrica).(Catalogo Fracarro e RR.4.1977.pag.423) Per potenze superiori a 15 watt si rende necessario
l'autocostruzione di un balun in cavo coassiale tipo RG 58. Detto cavo sopporta 150 watt a
145 mhz, per potenze maggiori usare cavo RG 8 e simili.- Sullo stesso boom due antenne
VHF, una posizionata a sinistra orizzontalmente mentre la seconda a destra posizionata sullo
stesso boom verticalmente. Da quella di sinistra cavo RG 11/U, 75 ohm, 0.66 fattore di
velocita', 67.2 picofarad per metro, lungo 34 centimetri. Un altro spezzone identico per
l'antenna di destra posizionata verticalmente, ma viene prolungato con un cavo RG 8/U da 50
ohm, fattore di velocita' 0.66, e 96.5 picofarad per metro, lungo 34 centimetri che viene
saldato al radiatore di sinistra. I due cavi da 75 ohm vanno saldati assieme alla discesa di
qualunque lunghezza da 50 ohm. Poiche' le due antenne hanno 200 ohm d'impedenza
necessitano entrambe di un balun RG 8/U di 50 ohm, cioe' due spezzoni lunghi ciascuno 68
centimetri, cioe' mezza lunghezza d'onda moltiplicato 0.66.- Le calze tutte saldate assieme
sui due radiatori.Al balun che e' una U l'a- nima del cavo di 34 centimetri va saldata
sull'anima dell'aletta destra del- la U, ed entrabe al radiatore. L'anima del cavo da 50 ohm va
saldato all'anima dell'aletta destra della U del balun dell'antenna verticale. 50 moltiplicato
100 sotto radice quadrata e' uguale a 70.7, ma si usa 75 ohm, perche' il cavo da 70.7 non si
trova in commercio.- I due da 100 hanno impedenza 50 ohm. 50 X 52 sotto radice e' uguale a
50.9 ohm.-
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Le 11RA di tipo vecchio hanno dipoli a 300 ohm. Ci va il balun da 75 ohm in cavo RG11/U
a mezza lunghezza d'onda per ogni radiatore lunghi ciascuno 68 centimetri cioe' mezza
lunghezza d'onda.La linea di sinistra in cavo RG 11/U, lungo 68 centimetri, cioe' mezza
lunghezza d'onda,mentre quello di destra stesso cavo RG 11/U ma lungo 102 centimetri, cioe'
in tre quarti di lunghezza d'onda. La discesa deve essere in cavo RG 8/U da 50 ohm lungo 34
centimetri, e da qui cavo da 75 ohm di qualsiasi lunghezza. I lati caldi dei cavi coassia li
devono essere collegati nella posizione esatta, cioe' la sinistra come la destra, affinche' si
abbia la giusta relazione di fase.- Qui abbiamo 37.5 moltiplicato 75, che sotto radice quadrata
e' uguale a 52 ohm.-Distanza fra i boom delle due antenne metri 2.100.
RR.4.1977.424 : MODIFICA DELLA 20 RA per 432 mhz :
Il nuovo tipo di antenna 20 RA ha impedenza di 50 ohm. Eliminare la scatoletta di plastica e
il balun originale, restera' il dipolo a 200 ohm. Se il cavo usato per la linea a mezz'onda e'
RG 8/U o meglio RG 9/U il coefficiente di velocita' e' 0.66. quindi lungo 23 centi metri.Se il
cavo usato per la linea a mezz'onda e'RG 8/U foam a politene espanso il coefficiente di
velocita' e' 0.75, ed il balun sara' lungo 26 centimetri. La linea di discesa in cavo da 50 ohm
di qualsiasi lunghezza, meglio se in RG 17 o RG 218,di 52 o 50 ohm.Il balun sara' realizzato
saldando le calze dei cavi direttamente su una piastrina di rame da 0.25 millimatri di spessore
precedentemente forata e cio' per minimizzare l'induttanza dei collegamenti. L'antenna cosi
modificata e' stata alimentata senza difficolta' con potenza di 800 watt di uscita per scopi
tropo ed EME.- Collegamenti di balun e discesa :le calze tutte saldate sulla piastrina. L'anima
della discesa all'anima del balun e questa al punto sinistro del radiatore. L'anima del balun
destro al punto destro del radiatore.
ANTENNA TURNSTILE A 29.350 MHZ per satelliti RS russi. (RR.4.1977.424)
Sono due fili posti in croce a 90 gradi lunghi ciascuno metri 5.110, filo di rame anche
coperto con gomma diametro rame millimetri 2.- Al centro vengono entrambi i fili spezzati.
Trovano posto al centro un balun, spezzone di cavo RG 59 A/U di 75 ohm, un quarto di
lunghezza d'onda molti- plicato il fattore di velocita'0.66, cioe'lungo metri 1.686, e uno
spezzone di cavo per la discesa RG 58 A/U di 50 ohm, un quarto di lunghezza d'onda
moltiplicato 0.66, cioe'metri 1.686.- Segue il cavo di discesa di qualsiasi lunghezza di 75
ohm RG 11/U, che va al ricetrsmittente.- Saldature al centro : i due fili tagliati al centro uno
alla calza e uno all'anima del balun, aletta della U di destra.Agli altri due fili tagliati al
centro, uno all'anima del balun , aletta della U di sinistra ed anche al- l'anima del cavo di
discesa, e l'altro filo alla calza del cavo di discesa.- Al centro 75 diviso due e' uguale a
37.5.Quindi 37,5 moltiplicato 75 sotto radice quadrata e' uguale a 53 ohm.
RR.9.1977.1067 : SCHEMA di messa in fase di 4 antenne 20RA (Fracarro) per 432 mhz
tutte e 4 da 200 ohm, levando lo scatolino di plastica ed il balun originale.
Sul boom sistema ad H, in altezza lontane 1400 millimetri, in distanza pure 1400 millimetri
cioe' due volte la lunghezza d'onda.-Tutti i balun lunghi meta' lunghezza d'onda moltiplicato
il fattore di velocita' con cavo RG 8/U foam che e' 0.75, mentre 0.66 quello non
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espanso.L'anima di questi saldati ai due morsetti del radiatore, non tutti e quattro, ma solo
tre, perche' quello dell'antenna in basso di sinistra, le due anime in corto su un mor- setto del
radiatore di sinistra. Tutte le calze saldate fra loro. I quattro spezzoni da 50 ohm lunghi meta'
lunghezza d'onda moltiplicato il fattore di velocita'e per un numero intero.Vi sono i tre
connettori a T le cui lun- ghezze vanno conteggiate. Quindi i due T laterali con due spezzoni
lunghi un quarto di lunghezza d'onda moltiplicato il fattore di velocita' in RG 8/U La discesa
dal terzo T in cavo RG 17 di 50 ohm di qualsiasi lunghezza.- Qui abbiamo 25 moltiplicato
100 sotto radice quadrata, che e' uguale a 50 ohm. Guadagno circa 20 db.
RR. 6.1977.pag.683.- MESSA IN FASE PER MOON BOUNCE DI 16 antenne 432 mhz
tutte da 75 ohm su boom fatto ad H. Su ogni aletta della acca vi sono quattro antenne
da centro a centro lontane una dall'altra di 1400 millimetri.
Quali sono i lati caldi :Bracci interni, cioe' quelli che sono piu' vicini, cioe'quelli delle due
alette della acca alte :tutte con l'anima del cavo. Quali sono i lati caldi : quelli estremi, o
esterni i piu' lontani dal centro della acca : anima cavo coassiale. Quali sono le calze :Su ogni
aletta della acca quelli piu' vicini. Da ogni antenna partono gli spezzoni di cavo che sono
sedici, le cui calze sono tutte saldate fra loro. Le anime saldate a due a due assieme, ma in
senso verticale,anime delle due antenne di sinistra, e anime delle due antenne di destra.(idem per le altre 12 antenne) Tutti 75 ohm lunghi mezze lunghezze d'onda moltiplicato il
fattore di velocita'.-Abbiamo cosi quattro cavi uniti su ognuna delle 4 alette della acca, ove le
due anime interne al centro della acca saranno saldate alla calza del cavo che
prosegue,mentre quelle due anime esterne o estreme, proseguiranno sull'anima del cavo.Da
qui 4 spezzoni di cavo lunghi mezze lunghezza d'onda moltiplicato il fattore di velocita e
tutti da 75 ohm.Nel punto di riunione tutte le calze saldate fra loro, mentre le due anime
saldate in verticale a due a due fra loro,le due anime di sinistra proseguono come anima del
cavo successivo, mentre quelle di destra proseguiranno come calza. Questi quattro spezzoni,
non al centro dove si uniscono, ma alle loro estremita' hanno 4 bazooka o tubi rame lunghi
un quarto di lunghezza d'onda, cioe' lunghi tutti e quattro 173.6 millimetri. Mentre questi
bazooka sono soltanto saldati sulla calza, posti sulla sommita' di ogni una delle quattro alette
della acca, e saldati dalla parte opposta di ogni sommita' di queste quattro alette della acca.La discesa in un primo spezzone di cavo da 60 ohm il cavo CF1/4", lungo un quarto di
lunghezza d'onda, moltiplicato il fattore di velocita', e da qui la discesa in cavo da 50 ohm
con RG 17 0 RG 218 di qualsiasi lunghezza. Il quadrato estremo della acca misura 1400
moltiplicato tre, cioe'4200 mil- limetri di ognuno dei quattro lati, misurati sul centro del
radiatore in alto, cioe' sui due lati parallelli alla terra, mentre gli altri due late- rali o verticali,
misurati sul centro del dipolo, hanno anche la medesime dimensioni di 4200 millimetri.
CQ Elettr.agosto 1988 pag.72.COME OTTENERE LA POLARIZZAZIONE CIRCOLARE.
Esistono due sistemi di antenna per ottenere la polarizzazione circolare: L'antenna ad elica e
l'antenna yagi incrociata. L'antenna ad elica e' proba- bilmente la forma piu' semplice di
antenna circolare ad alto guadagno, ma presenta un problema di rilevante importanza : il suo
senso di polarizzazio- ne e' determinato dalla costruzione. Se l'antenna viene avvolta in senso
destrorso, la sua polarizzazione sara' destrorsa: se viceversa viene avvolta in modo
sinistrorso, sinistrorsa sara' la sua polarizzazione.Quindi un'anten na di questo tipo sarebbe
ottima se tutti i segnali ricevuti avessero pola- rizzazione nota, ma, ad esempio, nelle
operazioni con la luna si renderebbero necessarie due antenne separate per la trasmissione e
per la ricezione.- Considerando le dimensioni e la complessita' dei sistemi d'antenna per le
comunicazioni con la luna o via luna,e' evidente che si tratterebbe di una soluzione
impraticabile.- L'antenna yagi incrociata e' attualmente il sistema piu' comune di antenna a
polarizzazione circolare in uso sulle bande VHF e UHF.-Offre un guadagno ele- vato grazie
alla sua lunghezza combinata con la polarizzazione selezionabile e fornisce prestazioni
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eccellenti sia sulla gamma dei 144 mhz che su quella dei 432 mhz.- La yagi incrociata non e'
nulla di magico : e' costituita semplicemente da due antenne yagi completamente separate,
una orizzontale ed una verticale, che solamente condividono il medesimo boom. Il tipo di
propagazione viene determinato dal metodo con il quale vengono combinate le due antenne
indipen- denti. Sulle frequenze piu' basse, antenne verticali ed orizzontali costi- tuite da
pochi elementi possono venire realizzate su un unico boom con scarse interferenze
reciproche, sia meccaniche che elettriche. Con l'aumentare della frequenza in modo
particolare dai 432 mhz in su, cio' diventa via via piu' difficile, per due ragioni.Innanzi
tuttouna frequenza operativa superiore richiede antenne di maggior guadagno. Con il sistema
yagi, cio' si traduce in un maggior numero di elementi e quindi in una mag- gior probabilita'
di mutue interferenze meccaniche tra le antenne verticale ed orizzontale. In secondo luogo,
con l'aumentare della frequenza si riducono le dimensioni assolute degli elementi, ma le
dimensioni fisiche delle strut- ture alimentate, dei balun e dei cavi rimangono grandi. Di
conseguenza, e' per esempio impossibile progettare una yagi incrociata per i 196 mhz senza
che si abbia una degradazione della sua efficienza. Il tentativo di combinare su un unico
boom due yagi lineari con guadagno di 18 dB risultera'in un'anten na a polarizzazione
circolare con scarsa circolarita' e con guadagno effettivo inferiore di parecchi dB rispetto a
quello teoricamente previsto: non esattamente il meglio che si possa desiderare.quindi
perche' non costruire due yagi lineari completamente separate ? In questo modo si prendono
un'antenna orizzontale ed una verticale e le si combina per produrre un sistema a
polarizzazione circolare. A 1296 mhz questo e' in effetti il sistema migliore. Dopo tutto cio'
che si richiede in piu' rispetto alla yagi incrociata e' solo un ulteriore boom : sui 1296 mhz,
questo non e' un gran problema ! Prima di tentare di combinare le due antenne come
descritto, e' necessario capire com'e' possibile ottenere il controllo della polarizzazione
circolare. In sintesi per combinare due yagi ed ottenere un sistema d'antenna circolare si
richiedono due cose. Innanzi tutto, per mantenere un'impedenza di 50 ohm, e' necessario
qualche sistema di adattamento. In secondo luogo, per avere un fronte d'onda circolare, o una
delle due antenne deve essere fisicamente arretrata rispetto all'altra di un quarto d'onda, o il
segnale inviato ad una delle due antenne dev'essere ritardato nel tempo di un quarto di
lunghezza d'onda rispetto all'altro.Tipicamente, l'adattamento viene ottenuto tramite il
circuito in cui ciascuna antenna presenta un'impedenza di 50 ohm.Ecco come sono fatti i
collegamenti : il cavo coassiale da 75 ohm che proviene dall'antenna orizzontale di un quarto
di lunghezza d'onda, e uno uguale che proviene dalla verticale, si saldano calze fra calze e
anime fra anime. La discesa in cavo da 50 ohm di qualsiasi lunghezza, con l'anima saldata
alle due anime e calza alle altre calze.- Un segmento di cavo coassiale della lunghezza pari a
un quarto d'onda funziona come trasformatore d'impedenza, elevandola al valore di 100 ohm.
Una volta ottenuti i 100 ohm, questivengono semplicemente combinati di nuovo a fornire
l'impedenza desiderata di 50 ohm. Teoricamente, l'impedenza di ciascuna sezione
dell'adattatore risulterebbe pari a 70.7 ohm ; in ogni caso, il lieve disadattamento risultante
dall'uso di cavi coassiali da 75 ohm e' in pratica trascurabile. Nelle yagi incrociate, per
ottenere il desiderato fronte d'onda circolare, solitamente un gruppo di elementi viene
montato avanzato di un quarto di lunghezza d'onda rispetto all'altro in confronto all'estremita'
posteriore del boom.Se le due antenne vengono combinate nel modo descritto, il senso
circolare del sistema ottenuto sara' determinato dalla polarizzazione dei dipoli alimentati di
ciascuna antenna.- Per invertire il senso circolare, e' necessario solamente inserire un ritardo
pari a mezza lunghezza d'onda nell'alimentazione del gruppo piu' avanzato di elementi.
L'effetto di questo inserimento e' quello di annullare l'avanzamento fisico (meccanico) pari a
un quarto d'onda del gruppo piu' avanzato di elementi e di ritardare ulteriormente di un
addizionale un quarto d'onda il suo segnale, rendendo in questo modo questa parte di antenna
quella elettricamente piu' arretrata. Queste tecniche per la combinazione e la messa in fase di
due antenne, una orizzontale e l'altra verticale, funzioneranno egualmente bene usando sia
uno sia due boom. Se si utilizzano antenne totalmente separate, come nel precedente esempio
relativo ai 1296 mhz, e' per altro richiesta una modificaalla tecnica descritta.Usando un cavo
con fattore di velocita' pari a 0.66, un quarto di lunghezza d'onda a 1275 mhz e' pari a 3.88
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centimetri, per un totale di 7.76 centimetri tra le due antenne.Chiaramente abbiamo un
problema di dimensioni. Vi sono due soluzioni. Possiamo prolungare il segmento di
adattamento a 70 ohm, della lunghezza di un quarto d'onda, inserendo un pezzo di coassiale a
50 ohm tra l'adattatore e il punto di alimentazione dell'antenna; oppure aumentare la
lunghezza del segmento adattatore di un multiplo dispari di un quarto d'onda. Ovviamente la
prima soluzione e' meno pratica, in quanto la giunzione tra i coassiali da 70 e da 50 ohm
rappresenta un punto ulteriore in cui possono verificarsi perdite. La seconda soluzione e'
quella preferibile, poiche' non si realizzano in questo modo ulteriori discontinuita' nel cavo
coassiale. Finche' la lunghezza complessiva dell'adattatore risultera' pari ad un multiplo
dispari di un quarto d'onda, si otterra' sempre l'adattamento di impedenza richiesto. C'e' un
piccolo prezzo da pagare, in quanto aumentando la lunghezza dell'adattatore si avra' un
proporzionale restringimento della gamma operativa.Le curve di ROS per sezioni di
adattamento di lunghezza pari ad un quarto e sette quarti di lunghezza d'onda vanno da 1.2 a
1250 mhz. a 1.1 a 1275, e a 1.2 a 1300 mhz.E' possibile notare come, sebbe ne utilizzando
adattatori da sette quarti d'onda sia evidente un certo grado di disadattamento in
corrispondenza degli estremi della banda, il ROS complessivo sulla intera gamma operativa
sia in effetti soddisfacente.Con un cavo coassiale con fattore di velocita' di 0.66, sette quarti
di lunghezza d'onda corrispondono a 27.2 centimetri. Questa lunghezza di sezione
d'adattamento per ciascuna antenna consente un distanziamento di 30.48 centimetri tra le due
antenne, una buona separazione per la produzione di un fronte d'onda circolare.Il mancato
raggiungimento di un ROS di 1:1 da parte di tutte e due le sezioni adattatrici dipende dall'uso
di un coassiale da 75 ohm invece di uno da 70 ohm come teoricamente necessario.
INVERSIONE DI POLARITA'
E' un dispositivo che consente la commutazione tra polarizzazione destrorsa e sinistrorsa
tramite l'impiego di un rele' ad uno scambio.Quando viene inserita nel circuito, la sezione di
coassiale da 50 ohm della lunghezza di una mezz'onda serve per ritardare di 180 gradi il
segnale all'antenna piu' avanzata. Quando invece e' disinserita, questa sezione si comporta
come uno stub di mezz'onda rispetto alla frequenza operativa,per cui ha minimo effetto.Vi
sono quattro cavi al centro.Quello di sinistra di 75 ohm lungo sette quarti di lunghezza
d'onda. Quello di destra e' uguale. La discesa e' in cavo coassiale da 50 ohm di qualsiasi
lunghezza. Vi e' un quarto cavo sopra e tre descritti da 50 ohm di mezza lunghezza d'onda.
Al centro il rele'col suo perno il cui indice tocca due contatti in alto che chiameremo destro e
sinistro.Tutte le calze dei cavi vanno saldate assieme. Il cavo di sinistra e quello di discesa, le
anime di queste vanno saldate sul perno del rele'. L'anima del cavo di destra va saldato sul
contatto del rele di destra.Le due anime del cavo di sopra che e' fatto a cerchio si saldano sui
due contatti del rele', uno a destra e uno a sinistra. Tutti i collegamenti col rele' coassiale
devono essere i piu' corti possibili. La sezione a sette quarti d'onda che va all'antenna piu'
avanzata dovrebbe essere accorciata di una lunghezza pari a quella delle strutture interne del
rele', considerando il fattore di velocita' del cavo coassiale. Per un cavo con fattore di
velocita' di 0.66 ed un rele' con lunghezza interna di 3.17 centimetri, il cavo dovrebbe essere
accorciato di 0.66 moltiplicato 3.17 centimetri, cioe' 2.1 centimetri; cio' considereando un
rele' con dielettrico in aria, il cui fattore di velocita' sia quindi pari a uno. Si avra' un leggero
disadattamento di impedenza dovuto al rele' a 50 ohm ; comunque, la breve lunghezza
elettrica dei contatti fa si che il disadattamento risulti trascurabile. CONCLUSIONI : In
generale, la polarizzazione circolare risulta essere quella preferita sia per le comunicazioni
terrestri sia per quelle spaziali. Su frequenze superiori a 450 mhz, e' possibile ottenere
prestazioni eccellenti impiegando yagi orizzontali e verticali separate e messe correttamente
in fase. La combinazione e l'adattamento tra le due antenne puo' essere ottenuto per mezzo di
spezzoni di cavo coassiale di lunghezza corrispondente a multipli dispari di un quarto di
lunghezza d'onda e con l'uso di bocchettoni standard.
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