LE MISURE MAGICHE
NON ESISTONO
Carissimi,
La collaborazione fra Ivan IW2KBK
ed il sottoscritto Arnaldo, è in auge da oltre 20 anni, entrambi SWL di lunga
data e sempre pronti a migliorare la propria stazione di ascolto. Quindi non
potevo farmi sfuggire l’occasione di fare delle misure serie sull’antenna
filare nuova di zecca, installata da Ivan nel suo nuovo QTH.
Condizioni di installazione
specifiche:
il filo di 30 metri parte da
sotto il solaio, esce da una finestrella al secondo piano della casa ed
attraversa uno spazio libero, per poi terminare la sua corsa su un palo di
circa 6 metri a terra in giardino. A completamento dell’antenna, un radiale di
10 metri corre nel solaio seguendone il perimetro, esso è parte integrante
dell’antenna e delle misure che abbiamo fatto insieme. Da notare che il tetto
di casa è in sandwich industriale metallico a 2 strati, al momento delle prove
isolato dall’antenna.
Si tratta di una condizione quasi
ottimale di installazione, infatti ponendo il tester LCR fra filo e radiale, la
capacità residua parassita (nemica di molte installazioni) è risultata di soli
78 pF, viceversa collegando il capacimetro fra antenna e tetto metallico sale a
110 pF circa, che non sono pochi in HF.
Tutte le misure fatte a seguire
sono quindi specifiche per questa installazione, ovviamente a casa vostra non
saranno uguali, perché cambiando l’altezza del filo, il percorso, gli ostacoli
e la capacità parassita verso il terreno sottostante in base alla sua
conducibilità ohmica, la Z impedenza finale cambierà di conseguenza.
Misuriamo l’antenna nuda:
senza interporre nulla e con 2
pinzette corte colleghiamo il VNA da una parte al filo antenna e dall’altra al
radiale di 10 metri nel solaio. Lo scopo di queste misure è verificare come
cambiano la X (reattanza positiva o negativa) e la R resistenza del nostro filo
radiante, al cambiare della frequenza HF. Come già sapevo le variazioni di X ed
R sono repentine e notevoli, la tabella ed il grafico 1 mostrano i
valori che spaziano per la X da - 2100 a +203, e per la R da soli 4,8 ohm a 220
ohm.
 |
| Click per ingrandire |
La tabella mostra inoltre 2 colonne
di Z, quella mostrata dal VNA (in configurazione serie) e quella calcolata con
la solita formula Z = radice quadra di R+X entrambe elevate al quadrato. E’ solo
uno scrupolo mio e le due colonne sono sostanzialmente coincidenti, a
dimostrazione della precisione del VNA usato della RIG Expert.
 |
| Click per ingrandire |
Il grafico 2 mostra quindi
il variare della Z impedenza della nostra filare di 30 metri da 250 Khz a 28
MHz, le impedenze da coniugare sono molto diverse (…ma va?) ed il rapporto di
trasformazione ottimale ad esempio a 900 KHz o a 7 Mhz non è affatto lo stesso!
Infatti in onde medie la Z è 820 ohm, mentre in 40 metri è 72 ohm. Senza
contare tutte le variazioni intermedie che potete leggere seguendo la linea del
grafico.
 |
| Click per ingrandire |
Ergo le prime considerazioni:
tutto quello che si legge su
internet, e che recita di lunghezze di filo magiche o adattatori di impedenza
da 1 a 30 MHz, piatti come la linea della morte? Tutta fuffa!
O meglio se nella costruzione del
balun usiamo una pura resistenza per le nostre misure come da mio Video 1, è
logico che la curva del ROS sarà quasi perfetta, ma siamo in laboratorio dove
la X e la R sono praticamente inesistenti, nel mondo reale tutto cambia. Il
test del video è doveroso farlo, ma serve solo a verificare il corretto
rapporto di trasformazione da 50 a 450 ohm in questo caso. La resistenza collegata simula una antenna
ideale puramente resistiva, ma non come si comporterà nell’installazione di
casa vostra.
Quindi che si fa?
Nella scelta del dispositivo
trasformatore di impedenza (in vulgaris balun) ci sono 2 compromessi da fare,
in primis il materiale della ferrite da usare e poi il rapporto di
trasformazione. Nel nostro caso ho scelto la ferrite Amidon materiale 61, che
offre una resa induttiva ben distribuita da 1 a 25 MHz, essendo per uso SWL un
diametro medio piccolo come toroide FT 82/61 è sufficiente, e si avvolgono
facilmente le spire di filo.
Mentre i miglior compromesso per
il rapporto di trasformazione è una scelta desirata da Ivan, per un ascolto
ottimale anche di onde medie e lunghe, ergo bisogna coniugare come da tabella,
delle impedenze medio alte comprese fra 2.000 e 400 ohm verso il nostro cavo di
discesa ed RX a 50 ohm.
Ho quindi realizzato un classico
balun 9 a 1 con avvolgimento trifilare, vedi foto, in un simpatico
contenitore trasparente, non avendo esigenze di renderlo stagno perché
posizionato al riparo nel sotto tetto.
Misure finali post balun:
Una volta installato i balun
sull’antenna filare di 30 metri, sempre con il nostro VNA, abbiamo fatto la
passata di tutto lo spettro HF, e nelle nostre specifiche condizioni di
installazione abbiamo avuto un buon risultato da 7 a 28 Mhz, con sei bande HF
dove il ROS è inferiore a 2.5, che per un SWL è tanta roba. Mentre sulle bande
basse il rapporto di trasformazione 9 a 1 non è risultato sufficiente, nota
bene che tutte le misure sono state fatte nel solaio a valle del balun
installato, con 30 cm di cavetto coassiale collegato al VNA
 |
| click per ingrandire |
Quindi per le frequenze HF dove
sul tetto avremo impedenza vicina ai 50 ohm, il tutto arriva in stazione
praticamente senza variazioni, perché il cavo RG è 50 ohm ed il carico è adattato,
mentre per le bande dove non avremo questa impedenza Z, il cavo di discesa in
stazione si comporterà come un trasformatore di impedenza a sua volta, con
esito del tutto randomico in base alla sua lunghezza e capacità caratteristica.
Primi ascolti e future
migliorie:
La sera stessa abbiamo avuto modo
di valutare positivamente il risultato complessivo dell’installazione,
paragonando anche antenne diverse fra loro dai 250 Khz sino ai 15 MHz,
nonostante il discreto noise presente.
Questo articolo vi ha mostrato
con precise misure che la coperta dei balun “è sempre corta”, ovvero se
migliori sulle frequenze basse cambiando il rapporto di trasformazione o il
materiale Amidon usato, peggiori la coniugazione delle impedenze nella parte
alta delle HF o viceversa.
Tutto è migliorabile, ad esempio
un balun doppio con rapporti 9 a 1 e 16 a 1 commutabile, ma sempre una scelta
di compromesso rimane. Come future migliorie IVAN sta considerando un’antenna
triangolare di 80 metri che limiti il rumore industriale, ovviamente rifacendo
insieme le misure e rivedendo la tipologia di adattatore di impedenza da
utilizzare nel sottotetto. Buoni ascolti !
73 de
ik2nbu Arnaldo www.ik2nbu.com
iw2kbk Ivan
