Multidipolo per le tre bande basse 160, 80 e 40 metri

June 26 2024/ By Fiorino / No Comment

Questo articolo l’ho scritto per la rivista mensile, “radiokit elettronica” dedicata alle radiocomunicazioni ed è stato pubblicato nel mese di luglio/agosto 2024.

Multidipolo per le tre bande basse 160, 80 e 40 metri

Istruzini di montaggio per principianti

In questo articolo tratto l’autocostruzione casalinga di un sistema d’antenna per operare sia in trasmissione sia in ricezione nelle tre bande radioamatoriali dei 160 metri, che si trova nella gamma delle onde medie, degli 80 metri e dei 40 metri che si trovano nella gamma delle onde corte.

Si tratta di un multidipolo, ossia tre dipoli in parallelo, installati a V rovesciata con un’unica discesa sbilanciata, cavo coassiale. È previsto un balum in cavo coassiale, tipo choke, alla sua terminazione verso l’antenna per alimentare i tre dipoli in modo che avvenga il massimo trasferimento di energia dal cavo all’antenna e impedire che il lato esterno della calza schermante del cavo coassiale irradi. È’ anche un sistema per separare l’antenna dal cavo coassiale e facilitarne la taratura.

Il progetto si può sviluppare da soli con materiali relativamente economici e di facile reperibilità. Ha bisogno di un unico supporto dell’altezza minima di 10 metri. Può essere usato il camino della casa o un altro supporto, anche metallico, ma di facile accesso sia per l’installazione sia per la manutenzione.

In teoria lo spazio massimo necessario per stendere i bracci dei dipoli è poco meno di 80 metri, che corrisponde alla lunghezza del dipolo a mezz’onda dei 160 metri, ma quest’ultimo può essere installato con i terminali ripiegati, perciò anche uno spazio minore va bene.

Materiali necessari: circa 160 metri di cavo elettrico ricoperto per impianti con sezione minima 1,5 mm² che sopporta fino ad 1 kW, sezioni maggiori appesantiscono il sistema radiante. Cavo coassiale tipo l’Ultrafelex, o altro tipo di cavo con diametro 10 mm e doppia schermatura e con raggio di curvatura basso tipo RG213, adatto ad avvolgere il balun. Un connettore coassiale maschio a saldare tipo PL259. Morsetti stringi fili e redance del tipo inossidabili per esterno. Cavetto di trattenuta per i terminali dei dipoli tipo Bayco monofilo da 2,5 mm. Non servono isolatori perché il cavo Bayco fissato alle redance terminali fa da isolatore.

La prossima figura mostra lo schema teorico di come potrebbe presentarsi il sistema. Da un catalogo della ex PKW Antenne. Il punto in grassetto dei bracci è dove termina il conduttore con una redancia e inizia il cavo Bayco. Le tre differenti lunghezze distinguono i tre dipoli per le tre bande differenti.

Ma come calcolare la lunghezza di ciascun dipolo.

Si usa la formula: lunghezza = 150/frequenza in Mhz, per i 160 metri risulta 81,5 metri, per gli 80 metri risulta 41,6 metri e per i 40 metri risulta 21 metri. Queste sono lunghezze teoriche totali per entrambi i bracci, distesi in spazio libero e per altezze pari mezz’onda da terra, perciò bisognerà certamente ritoccare la lunghezza di ciascun dipolo. Per questo bisogna lasciare minimo un metro di conduttore alla fine di ciascun braccio per poterlo eventualmente allungare. Il filo in più si attorciglia sul conduttore stesso dopo averlo fatto passare sulla redancia e lo si fissa con dei morsetti in modo che non influisca sulla risonanza dell’antenna.

I tre bracci devono essere tenuti abbastanza separati fra di loro in modo che non si tocchino e non si attorciglino a causa del vento.

Costruzione del balum tipo choke.

Una soluzione abbastanza pratica e semplice per la costruzione di questo trasformatore dalla linea sbilanciata del cavo coassiale al carico bilanciato che è l’antenna, è avvolgere circa dieci spire nella parte finale del cavo coassiale con un diametro di 15 o 20 cm, secondo ciò che permette il raggio di curvatura del cavo coassiale. Le spire così avvolte vanno fissate fra di loro con delle fascette e poi l’intero avvolgimento va fissato al supporto dell’antenna, sempre con delle fascette, appena sotto il congiungimento del cavo con i sei bracci del multidipolo.

Il supporto, qualunque esso sia, deve essere abbastanza robusto per sostenere il sistema. Se si usa un cammino il tubo metallico di sostegno deve avere minimo 5 cm di diametro, deve essere fissato molto bene al cammino con almeno due fasce metalliche di fissaggio per bloccarlo. Sul tubo verranno ancorati i sei bracci attraverso sei radance e filo Bayco fissato al sostegno, magari utilizzando un collare.

Bisogna curare in particolar modo il collegamento fra il cavo coassiale e i sei bracci che dopo essere stati fissati individualmente al sostegno, bisogna lasciare abbastanza conduttore libero per essere riuniti a tre a tre. Un gruppo va al conduttore centrale del cavo e l’altro gruppo va alla calza del cavo. È Possibile, in alternativa, interporre un isolatore centrale fissato al sostegno in modo che i due bracci di tre conduttori siano collegati ai morsetti di uscita dell’isolatore centrale e il cavo coassiale, tramite un connettore maschio PL259 che va collegato al connettore PL femmina dell’isolatore centrale. Le foto successive mostrano un esempio degli isolatori centrali.

Oppure come ho fatto io costruendomi il centrale con del plexiglas dove ho convogliato i rami dei dipoli come da figura.

Bisogna dire che il cavo coassiale va lavorato a terra, facendo l’avvolgimento del balun e saldando i connettori PL259 ai terminali se si opta per l’isolatore centrale, oppure uno nel terminale collegato al ricetrasmettitore se si collega direttamente la fine del balun all’antenna.

È molto importante assicurarsi che il collegamento antenna cavo coassiale sia fatto bene altrimenti falsi contatti potrebbero provocare scricchiolii e crepitii vari nel ricevitore e formarsi delle resistenze parassite di contatto che falsano la resistenza di radiazione dell’antenna provocando problemi nell’adattamento di impedenza e trasferimento di energia a radiofrequenza dal cavo all’antenna.

Nel caso di collegamento diretto, il punto di contatto fra i due bracci di tre conduttori va fissato molto bene al cavo coassiale, usando anche morsetti stringi cavo di acciaio inossidabile, i contatti devono essere protetti e isolati dall’umidità, la pioggia e il ghiaccio, con del nastro isolante autoaglomerante. Il questo contesto sono compresi i connettori PL259 che devono essere saldati a regola d’arte con un ottimo contatto sia del conduttore centrale sia della calza.

Se si utilizza l’isolatore centrale, alla congiunzione di ciascuno dei tre conduttori deve essere crimpato e saldato un occhiello capocorda per essere collegato ai morsetti di uscita dell’isolatore e poi bloccati in maniera sicura con rondella bloccante e doppio bullone. Anche questi contatti devono essere protetti dall’umidità e intemperie con nastro isolante autoaglomerante.

Questa che ho descritto è una installazione fissa. Il sistema deve sopportare intemperie, caldo, freddo, pioggia, ghiaccio, vento forte in tutte le stagioni. Deve essere pensato per vari anni di servizio ed è differente da un’installazione provvisoria tipo contest e field day dove dura solo il tempo della manifestazione. Per questo insisto sull’accuratezza dell’installazione.

Come si tara l’antenna.

C’è un metodo semplice ed efficace per tarare i dipoli usando solo il rosmetro del ricetrasmettitore, se non si possiede un rosmetro esterno. Si collega l’antenna alla radio e la si predispone in modo CW. Se non si possiede un tasto morse basta collegare due fili al bocchettone del tasto per attuare il contatto di attivazione del Tx. Si predispone il Tx per la minima potenza possibile, tipico 10 Watt per un ricetrasmettitore da 100 Watt. Il ROS è indipendente dalla potenza applicata all’antenna. Si comincia dalla banda più alta, in questo caso 7 MHz, una volta tarato il dipolo dei 40 metri, si passa a quello degli 80 metri, infine quello per i 160 metri. Si considera una buona taratura quando il rapporto onde stazionarie, ROS, scende al di sotto di 1,5:1. La prossima figura mostra la scala del rosmetro. Da 1:1 a 1,5:1 è tollerato molto bene dai sistemi di protezione dei trasmettitori. Da 1,5:1 a 2:1 bisogna far intervenire l’accordatore automatico interno. Se supera questa soglia bisogna intervenire sulla lunghezza dell’antenna anche se l’accordatore interno, in certi casi potrebbe ancora Intervenire efficacemente.

In particolare questa è la sequenza delle operazioni di taratura, si sintonizza il ricetrasmettitore sulla frequenza centrale dei 40 metri, 7.100 kHz, si commuta lo strumento del Tx per la lettura del ROS e si manda in trasmissione chiudendo il tasto morse o cortociquitando i fili che lo simulano.  Si legge il ROS e tenendo la radio in trasmissione si sposta la manopola di sintonia in su e in giù in modo da trovare il picco di ROS minimo nella banda, a volte il minimo di ROS potrebbe trovarsi anche fuori banda. Se il minimo di ROS si trova più alto, es. 7.250 kHz bisogna allungare il dipolo. Se invece il minimo di ROS si trova più basso della frequenza centrale tipo a 6.950 kHz, bisogna accorciare il dipolo, per questi ritocchi si deve rilasciare la porzione di filo precedentemente attorcigliato alle estremità per allungare o accorciare il dipolo e poi rifissarlo bene con i morsetti e non lasciarlo penzolante perché interferirebbe sulla lunghezza del dipolo e perciò sulla sua frequenza di risonanza. Si rifanno queste operazioni finché si porta il minimo di ROS al centro della banda in modo da usare il ricetrasmettitore in tutta la banda utilizzando l’accordatore automatico interno solo agli estremi della banda se il ROS supera l’1:1,5. Se il Tx non è abilitato per la trasmissione continua sullo spetro HF, ci si può regolare osservando se il ROS tende a crescere o diminuire agli estremi di banda regolando la lunghezza del dipolo conseguentemente.

L’operazione di taratura va fatta per tutti tre i dipoli incominciando da quello per la banda più alta. La taratura è un’operazione importante per il buon funzionamento del sistema radiante e va fatta accuratamente. Se si dispone di un VNA l’operazione è più semplice applicando lo strumento alla fine del cavo coassiale, in stazione radio. Prima con lo strumento regolato a banda larga controllando i picchi di minimo ROS contemporaneamente per i tre dipoli, per avere un’idea di dove risuonano, e poi per la taratura individuale diminuendo i limiti di banda analizzata del VNA vedendo ciascuna banda in un’unica schermata in modo da fare la taratura accurata banda per banda iniziando da quella più alta.

Una antenna risonante è necessaria specialmente per chi usa amplificatori lineari a MOSFET perché questi sono molto delicati. Mal sopportano il ritorno di radio frequenza sottoforma di onde stazionarie riscaldandosi e andando in protezione facilmente con ROS superiori a 1,5:1. Anche gli amplificatori a valvole funzionano meglio con ROS bassi ma hanno una tolleranza molto superiore alle onde stazionarie avendo il filtro passa basso in uscita tipo pi greco che se regolato bene è un ottimo adattatore per ROS fino a 1:3 e più. In questo caso, comunque, andrebbe lo stesso ritoccata la taratura dell’antenna.

Vi metto una tabella in cui si può vedere la potenza effettivamente irradiata per i vari disadattamenti fra cavo coassiale e antenna, per questo ho insistito per l’accuratezza della sintonia dell’antenna.

Un impianto del genere è installato e funzionante a casa mia da più di venti anni. Devo dire che con questa antenna ho collegato tutto il mondo, perfino gli USA e Canada nei 160 metri durante qualche contest con 100 Watt nel picco di attività solare.

Vi auguro buon lavoro e tanti qso sulle bande basse

Fiorino/I3FDZ

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