HR001 – Come costruire la propria antenna trasmittente

Chi si occupa di radiantistica come tutti i radioamatori e i CB, si imbattono spesso in un problema comune, ovvero l’ antenna da costruire e accordare.

Tutti sappiamo che esistono dei metodi empirici che permettono di calcolare la giusta lunghezza dei bracci o dello stilo della propria antenna trasmittente, ma quando poi andiamo a costruirla, ci si rende subito conto che non è accordata perfettamente anche se i calcoli dicevano che lo era.

Tutto questo è dovuto unicamente alle impedenze che non collimano, anche perché solitamente un’ antenna è accordata al centro banda, ma alle estremità, risulterà sempre leggermente fuori, vediamo alcuni esempi semplici:

Partendo dal classico stilo a λ : 4, dove λ è la lunghezza d’ onda in metri, per calcolare l’ esatto valore di λ, dobbiamo fare 300 : Mhz, dove 300 è il numero fisso corrispondente alla velocità della luce (300.000Km/s che diviso per 1.000.000 visto che operiamo in Mhz equivale a 300 m/μs) e in base alla frequenza su cui operiamo possiamo avere dei λ compresi tra molti metri (OM) e pochi centimetri (UHF-SHF).

Nel caso della banda 145Mhz chiamata anche 2 metri, noi abbiamo un λ = 300 : 145 = 2,07m, mentre nella banda CB (essendo distribuita tra i 26,965Mhz e i 27,405Mhz, noi prendiamo a riferimento il centro banda che equivale a 27,185Mhz.

Calcoliamo adesso il valore λ:

λ = 300 : 27.185 = 11,036m

Potremo quindi chiamare la banda CB, banda degli 11 metri; tanti anni fa (chi possiede una vecchia radio a valvole lo noterà sicuramente) le bande OL, OM, OC erano espresse in metri, tanto che spesso sulla “scala parlante” del ricevitore erano riportati entrambi i valori, oltre che una lunga sfilza di stazioni estere.

Ora che sappiamo la lunghezza d’ onda, andiamo a calcolarci la lunghezza dello stilo o dei bracci dell’ antenna che devono essere λ/4, quindi se operiamo in banda 6metri dovremo avere 1,5m, in banda CB, 2,75m e in banda 2 metri, 50cm.

In teoria potremmo prendere questi valori per buoni, ma purtroppo si presenta un altro problema, quello che il materiale usato non è proprio ideale (a meno che non si usi oro e platino) quindi dobbiamo introdurre un “fattore K” di valore prossimo a 1 ma in realtà leggermente inferiore, che rappresenta un coefficiente di correzione nel calcolo dell’ antenna.

Questo fattore cambia leggermente a seconda del materiale usato nella costruzione che può essere rame, ottone, alluminio o acciaio e può essere di tipo filare, barretta o tubo da 10mm, infatti il suo valore può variare da 0,93 a 0,97 proprio per i motivi sopra elencati.

Noi prendiamo un valore intermedio di 0,947.

In presenza di una adeguata superficie metallica come una carrozzeria di auto o furgone o una tettoia in ferro, lo stilo va benissimo, altrimenti bisogna ricorrere a altri tipi come la “ground plane” o il “dipolo”

Per calcolare uno stilo o i bracci di un’ antenna dovremo quindi partendo dalla formula base, usare le formule qui riportate:

300 : 4 : Mhz x 0974, oppure 75 : Mhz x 0,947,

oppure meglio ancora 71 : Mhz.

Naturalmente il risultato va moltiplicato x2 nel caso di antenne a dipolo come quella usata nel circuito qui raffigurato:

Il valore che noi otterremo da questa formula si avvicina il più possibile al valore vero (sarebbe troppo bello se fosse proprio esatto) quindi per calcolare la lunghezza dei bracci o di uno stilo possiamo essere sicuri di ottenere un valore molto preciso, intorno al 3%, il che ci dice che della potenza erogata dal trasmettitore, il 94% sarà irradiata nello spazio e solo il 6% torna indietro.

Questo fenomeno si chiama “onda riflessa” e consiste in una piccola parte di segnale che invece di essere irradiato nello spazio, torna al trasmettitore, tutto perché la frequenza di risonanza dell’ antenna trasmittente non corrisponde esattamente alla frequenza del segnale irradiato.

Se operiamo in QRP questo valore è assolutamente trascurabile, ma se alla nostra antenna trasmittente abbiamo collegato un trasmettitore di 80W, 100W o di più, questo valore di “onda riflessa” raggiunge livelli non più trascurabili, facendo correre seri rischi allo stadio finale del trasmettitore.

Questo valore di onda riflessa è chiamato anche SWR (dalla terminologia inglese) e come detto prima deve essere il più possibile vicino allo zero, per fare si che questo avvenga è necessario poter regolare con precisione le lunghezze dei vari stili, quindi sarebbe utile munirsi di tubetti in ottone o rame da far scorrere uno all’ interno dell’ altro e bloccarli con un morsetto, oppure tagliare i vari stili a dimensioni leggermente maggiori rispetto ai calcoli, o ancora usare dei tubetti con all’ interno delle barre filettate lunghe circa 10 centimetri per poterli se necessario accorciare misurando appunto l’ SWR.

Per eliminare questo problema è necessario accordare periodicamente l’ antenna, anche perché a volte gli stessi fattori ambientali o costruzioni esterne possono influire intorno all’ 1%, 1,5% sul rendimento vero e proprio.

A breve presenteremo due kit di rosmetri RT002 e RT003 per accontentare tutti coloro che operano in OM, OC e VHF.