Pagina di IZ3WXG Angelo

Come trasformare una 5/8 27 Mhz a verticale HF multibanda.

REALIZZARE UNA VERTICALE  HF

Costruire un dipolo per le gamme basse, o una verticale senza trappole non è alla portata di tutti senza offesa per nessuno: per un dipolo esiste l’ingombro della lunghezza fisica dei bracci e per una verticale la notevole altezza fisica. In genere bisogna raccorciare con bobine, che per antenne multibanda sono completate da condensatori, diventando trappole, ossia comportandosi come da circuiti risonanti. Costruire poi una verticale equivale, come è noto, a realizzare la meta di un dipolo, essendo l’altra meta immagine costituita dalla terra, realizzata di solito con radiali. Per costruire una buona verticale, quindi, le due cose fondamentali sono la sua lunghezza fisica, ed un ottimo piano di terra, a meno di non adottare specifici accorgimenti.

Lunghezza fisicaterra sono appunto le due cose che spesso non è possibile realizzare in maniera adeguata, in particolare quando si opera in mobile o anche in portatile, o spesso anche in stazione fissa.

La Lunghezza pratica dell’antenna La prima scelta di progetto consiste nel definire lo spazio utile disponibile al fine di utilizzare al massimo possibile la lunghezza o l’altezza: per un dipolo questo sarà ad esempio utile lo spazio del giardino, mentre per una verticale di stazione conterà quanto siamo disposti a salire in relazione ai materiali disponibili, alle caratteristiche del tetto, ai fabbricati vicini e non ultimo, alle fobie dei condomini.

In origine era la mia gloriosa Mantova 5, ovvero una 5/8 che utilizzavo in passato all’incirca 25 anni fa’per la Freq. 27MHz (CB), era posta a 15 metri di altezza, su un traliccio auto costruito con cavo di discesa RG 58,in stazione allora utilizzavo il fedele Kenwood 140 S con accordatore separato,….quanti ricordi con la CB ovvero La Citizen band (la cui traduzione letterale è “banda dei cittadini”) … è si… su queste bande si aggiravano ignari e futuri OM come il sottoscritto, quasi tutti o molti di noi… siamo passati per questa Banda… diciamo che è come fare il militare… e poi.. via alla scoperta di nuove Frequenze .. per fare un po’ di storia della CB dobbiamo andare negli Stati Uniti e più esattamente  nel lontano 11 settembre 1958 dove in questa data venne destinata una porzione di banda centrata attorno ai 27 MHz al servizio CB di tipo “D”: quello che sarebbe stato poi conosciuto universalmente come “CB”. Le frequenze vennero recuperate riassegnando le frequenze destinate ai radiocomandi e la adiacente banda radioamatoriale degli 11 metri (che era compresa tra 26,96 e 27,23 MHz), che era pochissimo utilizzata dai radioamatori. La banda venne quindi canalizzata ottenendo 26 canali, cinque dei quali vennero utilizzati per i radiocomandi, ed aggiungendo un ulteriore canale, il 23, centrato a 27,255 MHz.

Ma…dopo questo breve accenno alla Banda CB….vediamo come utilizzare al meglio quest’antenna per le nostre bande, si tratta di un’antenna fabbricata nel 1977,la modifica è applicabile a qualsiasi antenna che sia composta da uno stilo verticale, meglio se tutta in alluminio e il più lungo possibile. Elettricamente si tratta di una 5/8  per la Freq. 27 MHz. dunque è utilizzabile così com’è sia in 27 sia in 10 metri accorciandola leggermente….ma veniamo al nostro più specifico utilizzo.L’antenna in origine si presenta con uno stilo di 6,60 metri circa con un piccolo cappello capacitivo, alla base utilizza 4 radiali lunghi 2.50 mt circa e un accordo formato da due semi-spire di alluminio alla base dello stilo, isolato dal palo di supporto che la faceva lavorare dai 26.00 a 28.00 MHz.

Antenne di questo tipo possono essere recuperate utilizzando solo il loro stilo, avendo la cortezza di rimuovere ove possibile bobine, adattatori di impedenza o qualsiasi altra cosa posta alla loro base.

La mitica e insuperabile Mantova 5

 

Particolarirealizzazione della Bobina

La Bobina che ho realizzato è costituita da filo di rame per impianti elettrici del diametro da 1,5  ma nulla toglie di impiegare fili di diverso diametro, garantendoci cosi una maggiore sicurezza nell’utilizzo di potenze diverse in uscita.Nel punto in cui ho realizzato la bobina,comporta una maggiore induttanza (ossia più spire a parità di diametro) è ovvio che la distribuzione di tensione e corrente lungo l’antenna sarà migliore e tale da giustificare un po’ di filo e un po’ di resistenza ohmica in più.

Per minimizzare la resistenza del filo si può agire sia sul diametro del filo sia sul diametro della bobina: quindi filo più grosso per ridurre le perdite e grosso diametro del supporto per avvolgere il meno possibile a parità di induttanza complessiva, se ancora non siamo soddisfatti come ad esempio per la banda degli 80 metri, possiamo ricorrere ad un altro stratagemma che allunga elettricamente l’antenna senza aggiungere altra resistenza di una bobina enorme: il cappello capacitivo in punta. Questa soluzione e di facile realizzazione, anche se richiede qualche prova pratica per determinare sperimentalmente la capacità necessaria, ossia il diametro del cappello capacitivo in rapporto alla bobina usata.Posso dire che nel mio caso il cappello capacitivo che ho utilizzato è quello della GP per la 27 MHz e in questo caso funziona egregiamente. La bobina cosi realizzata è stata posta alla base dell’antenna stessa,avvolgendo 17 spire per arrivare alla misura di 2.94 MT di filo per impianti elettrici.

Ricapitolando:

Stilo antenna Mantova 5 in origine                                                     MT. 6.60

Stilo antenna allungato con tubo in alluminio (1.1)MT                   MT.7.70

Aggiunta di 2.94 Mt filo per impianti elettrici da 1,5 mm               (2.94) MT

Stilo dell’Antenna compreso della bobina     Totale                         MT. 10.64

Stilo con alla base una bobina di 17 spire di filo da 1,5 mm da impianti elettrici lunghezza 2.94 Mt.

La Verticale multibanda HF

Vediamo sempre più spesso in commercio, l’impiego o per meglio dire l‘abbinamento dell’antenna con l’uso di un adattatore di impedenza,in pratica sono stili isolati dal supporto la cui lunghezza varia da 6 a 8 metri provvisti se del caso di piccoli radiali.

Sappiamo tutti che un’antenna più lunga della frequenza di risonanza avrà un’impedenza di tipo induttivo, mentre un’antenna troppo corta diventerà capacitiva. Siamo concordi che le antenne corte vengono elettricamente allungate con una bobina di carico che contrasta fino a annullare la parte capacitiva dell’impedenza dell’antenna.L’alta impedenza dello stilo non accordato è una cosa molto difficile da valutare, del resto non avendo gli strumenti necessari e non potendo misurarla, posso solo ipotizzare da alcuni calcoli fatti che la sua impedenza sia compresa da 100 a 800 ohm. Ecco spiegato come i rivenditori hanno ovviato a questo problema… come..? Si sono limitati a modificare l’impedenza dell’antenna ricorrendo a un semplice balun 4:1 montato direttamente sotto lo stilo che costituisce l’antenna,  portando in questo modo l’impedenza a valori ragionevolmente compresi da l’ordine dei 25 a 200 ohm, in questo modo l’utilizzo di un accordatore porterà ad avere il valore ROS a livelli accettabili.

L’idea,….di utilizzare la Mantova 5 per le HF mi è venuta vedendo le  innumerevoli modifiche trovate in Internet della ormai intramontabile canna da Pesca, con tutte le diverse varianti e migliorie varie, tutto nato dall’idea di Angelo IK1QLD, possiamo dire che la canna da pesca è un compromesso per chi a poco spazio a disposizione e per chi fa attività portatile.In questo caso è necessario che l’antenna si mantenga quanto più possibile su valori di impedenza alti, dunque che lavori lontano da ¼ d’onda e multipli dispari, uno stilo da quasi 6 metri (come il nostro) è più lungo di ¼ d’onda in 20 metri e, fino a 37 MHz, non arriva a ¾ d’onda. Utilizzando gli elementi non usati dei tre radiali originali possiamo aumentare la lunghezza dello stilo fino a 7 metri dove siamo ancora sopra il ¼ d’onda in 20 metri e i ¾ cadono a 32 MHz, sempre fuori gamma oppure acquistare degli spezzoni di alluminio per arrivare ragionevolmente alla nostra frequenza desiderata, con l’aiuto di radioutilitario son riuscito a farmi un idea del da farsi.

 

Calcolo con Radioutilitario

Dalla figura che segue ne vediamo l’andamento della tensione, della corrente e dell’impedenza in una antenna lunga fino a un’onda intera. I punti a bassa impedenza sono localizzati vicino al quarto  e ai ¾ d’onda, dunque è assolutamente necessario che la lunghezza del nostro stilo sia lontana da questi punti, oppure che questi non cadano in gamme che ci interessano.

Uno stilo di 8 metri ha il ¼ d’onda a 9 MHz abbondanti, ma i ¾  cadono in piena gamma CB, significa che abbiamo superato il punto di risonanza. In figura siamo passati dal terzo al quarto quadrato in basso a destra.Non dobbiamo mai dimenticare che l’impedenza di una antenna è rappresentata da un valore complesso, formato quindi da una parte reale, di tipo resistivo e da una parte immaginaria di tipo reattivo che può essere induttiva o capacitiva. Per le bande per cui sarebbe possibile realizzare una antenna di questo tipo ho calcolato la lunghezza elettrica di ¼  edi ¾ d’onda, già accorciati del 3%, come se dovessi calcolare lo stilo di una GP. La lunghezza dell’antenna deve dunque essere compresa tra i ¾ d’onda della frequenza più alta e il ¼ d’onda di quella più bassa. Ipotizzando un’antenna che possa essere utilizzabile tra i 10 e i 20 metri sceglieremo un’antenna lunga da 5.16 m a 7.3 m, avendo cura di scegliere una misura lontana da questi due valori estremi che rappresentano due frequenze di risonanza. Dunque la lunghezza originale del nostro stilo potrebbe essere adatto per le prime prove. Successivamente è possibile allungarlo fino a circa 8 metri per cercare il possibile utilizzo anche in 40 metri, sapendo però che potremmo perdere i 10 metri dove siamo vicini a uno dei punti di risonanza.Sulla Mantova 5 è possibile allungare lo stilo semplicemente aggiungendo tubiin alluminio della misura voluta e calcolata per la nostra frequenza d’interesse. Per com’è realizzata la Mantova 5, non sembra prudente superare gli 8 metri di lunghezza dello stilo, in quanto l’altezza diventa un problema che ci obbliga ad impiegare un sistema di tiranti in filo di nylon per sostenerla.

Per il suo adattamento ho realizzato un Balun 4:1

Come tutti sappiamoil balun è un trasformatore di impedenza, nel nostro caso non è necessario rendere bilanciata l’alimentazione non bilanciata fornita dal cavo coassiale perché l’antenna e cavo sono entrambi non bilanciati.In commercio esistono numerosi modelli di balun adatti all’uso con questa antenna, io ho realizzato unBalun 4:1con un toroide rosso della Amidon T 202-2e bacchetta di ferrite, ho preferito usare la bacchetta di ferrite perché in pratica non saturano mai perché il flusso si chiude in aria, dove cade la maggior parte della tensione magnetica (e quindi anche la maggior parte dell’energia magnetica).

La trasformazione di impedenzaè stata  realizzata con bacchetta di ferrite con avvolte 19 spire di piattina per altoparlantiseguita da un Choke RFI realizzato con RG 59 in controfase avvolto su untoroide AmidonT202-2 rosso (1 – 30 MHz T200-2) oppure giallo (2 – 50 MHz T200-6) da 2 pollici, su cui ho avvolto5+5 spire di cavo RG 58.

Per realizzare il balun su questo toroide è necessario un metro e mezzo di piattina per altoparlanti,gli avvolgimenti sono realizzati in coppia, utilizzando due fili di colore diverso e avvolgendoli tenendoli vicini tra loro, oppure utilizzando una piattina di filo. Realizzati gli avvolgimenti avremo due fili di inizio e due di fine avvolgimento. Chiamiamo A e B l’inizio e A’ e B’ la fine. Colleghiamo tra loro la fine del primo avvolgimento con l’inizio del secondo (A’ con B) e questo va collegato al centrale del connettore a PL della discesa. L’inizio del primo avvolgimento (A) va collegato allo stilo dell’antenna mentre il collegamento superstite (la fine del secondo avvolgimento B’) è collegato alla calza del cavo coassiale e alla massa dell’antenna, radiali, palo ecc.e’ buona norma comunque all’occorrenza utilizzare un accordatore di antenna, anche manuale.

La foto in questione fa capire meglio il da farsi:

Il balun e relativo anti RFI così realizzati andranno inseriti all’interno di in un piccolo contenitore in plastica stagno per proteggerli dalla pioggia e dalle intemperie, a questo poi applicheremo i connettori SO239. Il balun così realizzato è in grado di sopportare 200W, se invece utilizzeremo del cavo RG 142 RS PRO essendo un conduttore rigido in rame placcato argento arriviamo fino a 400W, se invece ci vogliamo accontentare di 100 – 150W è possibile utilizzare nuclei con Amidon T106-2 o T130-2, sempre di colore rosso, su cui avvolgeremo rispettivamente 16 o 18 spire.

 

Test sul campo

Per la prova ho predisposto un supporto costituito da un tubo del diametro di circa 60 mm, lungo 70 cm a cui è stata inserita l’antenna in questione,il cavo di discesa un RG 58 che funge da anche da contrappeso e appoggiato al terreno. Lo stilo della Mantova 5  è stato allungato prima con di 1.1 Mtdi tubo in alluminio, portando la sua lunghezza originale dai 6.60agli attuali 7.70, ma volendo anche far risuonare la nostra antenna sulle bande degli 80 metri, horealizzato una bobina con l’aggiunta di 2.86 mt di filo elettrico del diametro 1,5, cosi facendo ho allungato elettricamente l’antenna a 10,56 Mt. Ho lasciato volutamente il piccolo cappello capacitivo in alluminio che aveva in origine,l’antenna è stata posizionata su un treppiede a circa 2 metri di altezza da terra,20 mti di cavo coassiale uniscono l’antenna al ricetrasmettitore (uno YAUESU FT 1000 MP dotato di accordatore interno) passando per un ottimo wattmetro della Daiwa. L’alimentazione è stata prelevata dalla 220 Volt della cantina del suocero, l’antenna è stata montata in meno di 10 minuti.

Lo YAESU FT 1000 MP accorda senza problemi in 10, 12, 15, 17, 20 e 30 40 metri in 80 metri abbiamo un ROS pari a 1.8 posso dire che in poco più di 2 ore di test sono stati ascoltate molte stazioni europee e diverse statunitensi con buoni rapporti di segnale.Il rapporto di onde stazionarie, senza l’utilizzo dell’accordatore della Radio è sempre stato compreso tra 1:5 e2:1 che l’accordatore interno del YAESU FT 1000 MP ha portato a valori ancora più accettabili.Tengo a precisare che lo YAESU FT 1000 MP riporta nel manuale d’uso che l’accordatore interno è in grado di accettare impedenze comprese tra 16.5 e 150 ohm solo in 160 metri non è stato possibile concludere l’accordo, anche se erano presenti molti segnali di ottimo livello. Da una ulteriore prova fatta ho constatato che mettendo direttamente la calza a terra e cioè conficcando un tondino di ferro da 30 cm collegato a un cavo da 2,5 mm ho ottenuto un ROS 1.5 stabile.

 

Le prove

La discesa del cavo coassiale a 50 ohm é collegata a un carico con una non trascurabile componente reattiva la cui impedenza può variare fino a 200 – 300 ohm con un disadattamento pari al doppio (o alla metà) dell’impedenza caratteristica avremo quindi un rapporto di onde stazionarie sulla linea pari a 2:2  ancora accettabile tutto sommato.

La presenza di radiali risonanti potrebbe non annullare del tutto il rischio che la discesa irradi ancora radiofrequenza e per questo può essere una buona soluzione inserire sul cavo della discesa alcune ferriti, o piccoli toroidi infilati nel cavo prima di saldare il PL. Un buon è vecchio sistema può essere una matassa ben in fascettata, di 16 o 18 cm di diametro avvolta con 6 – 7 metri di cavo coassiale della discesa. Questo dovrebbe fermare quella parte di RF che tenta di scorrere all’esterno della calza del cavo coassiale, anziché al suo interno e che finirebbe inevitabilmente nella nostra stazione.

Frequenza        ROS     

Mhz ROS Senza terra
50.200 4 ——–
29.900 1.5 3
28.000 1.5 2
24.900 2.2 2
21.100 1.5 1.6
18.100 2 2.3
14.200 2 2.5
10.100 2 2.5
7.100 1.5 2.5
3.600 1.8 2
1.800 3.0 4

 

Dove reperire il materiale:

Ilfine principale è quello di riciclare la vecchia Mantova 5 recuperandone lo stilo in alluminio.

Il toroide necessario alla costruzione del balun lo si può reperire in internet, il suo presso può variare da 1 euro per il più piccolo T80-2 fino a 14 euro per il T300-2.eccc.. Esemplari di toroide ancora più piccoli potrebbero ugualmente essere utilizzati limitando la sezione del filo che costituisce gli avvolgimenti e la potenza utilizzata, fermo restando il tipo di miscela necessario, in pratica il colore del toroide, Amidon rosso o giallo.

Il filodella sezione da 1,5 mm per avvolgere il balun e per i radiali è reperibile presso qualsiasi fornitore di materiale elettrico, come del resto anche il contenitore.

L’antenna proposta è una versione rielaborata e rivista della ormai nota è conosciuta”canna da pesca”, tutte uguali delle antenne  Ribakov,… modificate per le varie esigente e frequenze di preferenza….

Buon lavoro a tutti.

IZ3WXG    Angelo

http://www.grix.it/viewer.php?page=10881