L'autore di questo articolo è Robi, S53WW. L'originale in inglese si trova sul suo sito: http://lea.hamradio.si/~S53WW/. Due ottimi articoli di Robi che hai già potuto leggere su questo portale (preamplificatori S53WW e XVRT Javornik) - e il terzo è anche ottimo. Grazie Robi!
1. Alcune parole sul contesting 2m nell'UE
Ogni serio 2m concorsista deve venire prima di questa domanda - che tipo di antenna è il migliore per il mio contest QTH? La risposta veloce è premere - con il massimo guadagno possibile! La risposta è corretta solo per le stazioni distanti 800 km e più dai siti con la maggiore attività. Questi sono principalmente DL e OK, quindi luoghi al di fuori dell'Europa centrale. Ma se dal tuo QTH di contest escono più direzioni che portano un numero considerevole di punti (un grande numero QSO*QRB), allora la caratteristica più importante dell'antenna utilizzata è la larghezza del lobo di radiazione principale di -3 dB.
L'immagine mostra un diagramma di irradiazione più o meno comune per un tipico QTH di contest in S5 (Alpi a 300° di azimut, Monti Balcani e Mare Adriatico a 120-180° di azimut). Dalle statistiche sul lato sinistro dell'immagine è possibile vedere che circa il 60% dei punti proviene da tre direzioni che hanno una larghezza di circa 30° (questa statistica è calcolata dal programma VHFSTAT.EXE dai dati in formato EDI, la conversione da EDI a formato QSO/TST è possibile con VHFLIB.EXE. Secondo questo diagramma si può stabilire in modo definitivo che sono necessari due sistemi di antenne: uno con una larghezza del lobo di 30° e l'altro con una larghezza del lobo di 75°. A questo punto sorge il problema delle interferenze da parte di stazioni vicine quando si utilizza un'antenna con lobo da 75°. È importante utilizzare un RX con un'ottima gamma dinamica (che ovviamente esclude i preamplificatori). L'utilizzo dell'RX fatto in casa sembra essere il migliore, ma anche la composizione di XVRT+HF RIG con una figura di rumore di circa 2,0 dB è OK. Il rumore totale di configurazione (attenuazione coassiale più rumore RX) non può essere inferiore a 2,0 dB se il guadagno del transverter supera la gamma dinamica del ricevitore (turbo deluxe XVRT e super HF RIG sono degradati a gamma media - altrimenti completamente lineare amplificatore - è incluso per loro!)
L'installazione di due o più sistemi antenna è una soluzione comune. Per un utilizzo efficiente, il secondo (terzo, ecc.) sistema antenna deve avere la stessa potenza del principale (con guadagno e potenza simili entro +/- 3 dB). Se vengono utilizzati più di due sistemi antenna, è normale l'organizzazione RX/TX (con la potenza di un TX divisa tra due antenne e un RX commutato tra due antenne), ma questa non è più una soluzione ottimale oggi. Il tempo di commutazione tra tre o più antenne è troppo lungo e durante questo tempo potremmo perdere completamente la chiamata. Almeno duericevitori indipendenti sono necessari per un utilizzo efficiente di tre o quattro sistemi antenna (ovviamente con un secondo operatore). Se tutti gli operatori RX possono anche trasmettere, è la soluzione più ottimale, anche se non indispensabile.
Il guadagno minimo dell'antenna per il contest tropo è di circa 16 dBi. Questo guadagno è raggiungibile con un'antenna lunga yagi (4 lambda), ma il suo angolo di apertura per -3 dB (nel piano E) è inferiore a 30°. Come ottenere la copertura dell'azimut con un angolo di 50-70° e un guadagno superiore a 16 dBi? La risposta è I-stack (sistema verticale) di antenne yagi corte.
2. I-stack di quattro antenne yagi da 4 elementi con guadagno massimo
Dopo un'approfondita revisione del nostro QTH da concorso (S59DEM/JN75DS) secondo lo schema di collegamento direzionale, ho deciso di costruire un sistema verticale di un quad di yagi corte, che hanno una larghezza del lobo principale per -3 dB di circa 50°. Per ottenere il guadagno desiderato ho scelto la versione yagi con il massimo guadagno. Il guadagno massimo si ha quando l'impedenza dell'antenna è inferiore a 50 ohm. Considerando un'impedenza d'antenna fissa di 12,5 ohm, è possibile ottenere 50 ohm utilizzando un dipolo ripiegato ed un semplice balun a bobina. In tal caso è possibile costruire un'antenna che abbia un'impedenza di 50 ohm, un guadagno di 11,3 dBi, una larghezza del lobo di 50° nel piano E e una lunghezza di 1600 mm (0,8 lambda). Simulato E a nel piano H le caratteristiche direzionali possono essere visualizzate nelle immagini allegate.
Fig.2 - caratteristica dello stack di due 4 el.yagi con guadagno massimo rispetto alla distanza verticale. Il boom è in profilo Al 20×20 mm, gli elementi in asta di alluminio con diametro di 5,0 mm sono isolati dal boom (correzione del boom è di 2,0 mm). Supporti in plastica (fatti in casa) sono stati utilizzati come isolanti degli elementi. Questa tecnologia si è rivelata poco stabile meccanicamente e quindi gli elementi e gli isolanti sono stati successivamente incollati al boom con colla bicomponente.
Il lato oscuro delle brevi yagi con guadagno massimo è la stretta larghezza di banda (144 - 145 per PSV 1:1,5) e un rapporto fronte/retro modesto (ad esempio 12,5 dB per questo design). Tuttavia, poiché non è previsto l'uso di un'antenna singola, ma di un sistema di antenne, il problema del rapporto F/B può essere efficacemente risolto con uno stack adeguato. Il sistema proposto migliora anche il PSV (grazie alla compensazione della componente reattiva) - PSV 1:1 in tutto l'intervallo 143 - 146 MHz. Le singole antenne possono essere distanziate orizzontalmente lambda/quarto e alimentate nella giusta fase. In tal caso, il rapporto F/B è di 25-30 dB. Lo stack verticale è mostrato nell'immagine 3.
Fig. 3 – dimensioni dell'I-stack di quattro 4 el.yagins. Si noti che la separazione verticale delle antenne è di minimo 2,1 me può essere aumentata a 2,4 m con un incremento di guadagno di 0,1 dB/0,1 m. Nella parte superiore dello schizzo è possibile vedere le posizioni in cui l'albero si interseca con il boma. Le antenne superiore e inferiore sono fissate all'albero tra D1 e D2, le antenne centrali sono spostate in avanti di 520 mm. Per questo motivo, i cavi che alimentano le antenne centrali dovrebbero essere più corti della lunghezza elettrica lambda/4 (ovvero i cavi dovrebbero avere una lunghezza di 520mm*velocity_factor (340mm per cavi con dielettrico PE solido e 360mm PTFE solido).
Dipolo (nella fig.4) è un dipolo piegato classico con le stesse dimensioni delle antenne DJ9BV, ma con lunghezza di 900 mmabalun è composto da una bobina di cavo RG-188/RG-316 (fig.5). Il dipolo è collegato direttamente al boom (il tubo del dipolo è schiacciato e forato nel mezzo a 25 mm dalla lunghezza. È fissato al boom con una vite appropriata.). La stessa tecnica è utilizzata anche per collegare il balun al dipolo.
Fig.5 - dettaglio del balun a bobina: la bobina a sette giri è avvolta su un cavo sottile di teflon lungo 500 mm (ad es. RG-188) su un corpo di plastica con un diametro di 18 mm (tubo di plastica per installazioni domestiche) con fori preforati a una distanza di 22 mm che servono per fissare il cavo. Il connettore N è direttamente collegato al RG-188.
Balun pronto è coperto da una scatola di plastica per installazioni elettriche. Il dettaglio del dipolo con il balun è mostrato QUI. L'autore con l'antenna della Facoltà di Ingegneria Elettrica di Lubiana lo è QUI.
Questo sistema di antenna si è dimostrato valido nei contest (S59DEM/S55A/S53WW) negli ultimi due anni rispetto a un singolo 15 el. DL6WU. Il nostro sistema di antenna principale è composto da due 15 el. DL6WU impilati verticalmente. Ha un guadagno maggiore di circa 3 dB (4x4 ha un alimentatore più lungo, circa 0,5 dB e solo cavi di stacking RG-213 (dal vecchio sistema 4x6 el.)).
Robi, S53WW
http://lea.hamradio.si/~S53WW/
Traduzione slovacca di Viliam, OM0AAO