SUPPORTI ISOLANTI PER IL FISSAGGIO DEGLI ELEMENTI SULLE ANTENNE YAGI VHF/UHF

Un interessante utilizzo

 

Descrizione

Da circa otto anni ho installato, sul tetto di casa, un’antenna yagi di 10 elementi per i 2 m ed un’altra di 23 elementi per i 70 cm. Queste sono antenne che mi sono costrutio e che utilizzo con grande soddisfazione, perche’ funzionano bene nonostante il tempo trascorso e non mostrano segni evidenti di decadimento elettrico e meccanico (Foto n.1). Comunque ho recentemente effettuato una minuziosa ispezione per scoprire eventuali criticità, dal momento che durante questi otto anni ci sono state alcune condizioni atmosferiche particolarmente eccezionali.

Tali condizioni non hanno causato danni sul momento, ma tuttavia potrebbero aver originato stress meccanici che nel tempo potrebbero portare ad inconvenienti. Ricordo in particolare un’eccezionale nevicata nel mese di febbraio del 2012, la quale, in più riprese, riversò circa 3 m di neve insieme con un repentino calo della temperatura atmosferica, fino a circa -15 gradi centigradi. Le basse temperature e la neve depositata sulle antenne, formo’ un manicotto di ghiaccio pesante, tale da indurre forti sollecitazioni meccaniche. Fortunatamente queste condizioni atmosferiche si verificano piuttosto raramente alla mia latitudine ed in prossimità del mare Adriatico. Da un punto di vista opposto, ci sono state temperature molto elevate durante la stagione estiva del 2015, e allo stesso tempo non sono da escludere gli effetti dei raggi ultravioletti, che contribuiscono fortemente al degrado del materiale plastico utilizzato nei supporti degli elementi. Inoltre, nei pressi della mia abitazione, stormi di volatili stazionano spesso e volentieri sopra gli elementi. Infine, anche il vento eccessivo può causare dei danni; fortunatamente la mia zona non e’ particolarmente soggetta a questa condizione. 

Facendo queste considerazioni di natura metereologica, mi sono deciso quindi ad ammainare le antenne per esaminarne da vicino lo stato di conservazione. Con mia grande sorpresa ho constatato che gli elementi ed il boom erano ancora sufficientemente lucidi, dal momento che si era formata pochissima ossidazione; inoltre lo stato di conservazione dei supporti degli elementi era in perfette condizioni meccaniche ( Foto 2 per l’antenna di 10 elementi  dei 2 m ) (Foto 3 per l’antenna di 23 elementi  dei 70 cm).

                                                                        

Così dopo aver accertato l’ottimo stato di conservazione dei supporti che avevo utilizzato, ho pensato di condividere la mia esperienza descrivendo i prototipi che avevo realizzato prima della costruzione vera e propria delle antenne. L’intento e’ quello di fare cosa gradita ai lettori, dal momento che alcuni amici auto-costruttori di antenne si erano già interessati al metodo da me utilizzato. A questi amici avevo anche prestato gli stessi prototipi, per poter duplicare ciò che avevo realizzato, chiedendo in cambio l’impegno di studiarne le possibili migliorie.

 

Materiale utilizzato

In commercio sono disponibili diversi supporti già pronti, specificatamente realizzati per fissare gli elementi sul boom di sostegno. Ci sono anche tanti altri prodotti o supporti che per forma e foggia possono essere facilmente adattati e/o utilizzati per il nostro scopo, con costi decisamenti inferiori e che possono dare maggiore soddisfazione per la realizzazione delle nostre antenne. Questi si possono reperire facilmente fra i prodotti che vengono utilizzati per l’idraulica o nel settore elettrico. 

Il supporto che ho deciso di utilizzare viene infatti impiegato nel settore elettrico e serve per fissare, a parete, le canaline posacavi per gli impianti elettrici per uso civile o industriale. Questi supporti (Foto n.4) hanno dimensioni variabili a seconda della misura della canalina in PVC che devono fissare. I diametri più comuni utilizzabili per i nostri scopi misurano 16-20-25-32 mm ed oltre. Questi supporti si possono facilmente acquistare al dettaglio sia presso i negozi di materiale elettrico che nei magazzini di bricolage, con costi decisamente bassi, pari ad un decimo del costo dei supporti specificatamente prodotti. Quello che ho utilizzato è prodotto da una nota marca di forniture elettriche, comunque nulla vieta di utilizzare simili collari realizzati pero’ da altre aziende.

Di seguito sono descritti i prototipi sperimentali da me realizzati. Dalle foto si possono notare alcune possibili variabili, quali il diametro del boom di sostegno o il diametro degli elementi che da utilizzare.

In particolare:

Foto n.5: il supporto del diametro 20 mm che sostiene un elemento del diametro di 4 mm, fissato con pressione e passante attraverso la parte superiore del supporto. 

Foto n.6: il supporto del diametro di 20 mm che sostiene un elemento del diametro di 6 mm, fissato al supporto con vite di acciaio inox da 3 mm MA. 

Foto n.7: supporti del diametro di 32 mm e 15 mm che sostengono elementi del diametro di 8 mm, fissati con viti di acciaio inox da 4 mm MA passanti attraverso il boom.

Naturalmente per questi supporti dobbiamo utilizzare boom di sezione circolare, che io preferisco rispetto a quelli di sezione quadrata. Quelli circolari presentano infatti aspetti meccanici molto importanti, come una maggiore resistenza alle sollecitazioni, una minore resistenza al vento ed un minor deposito di neve e ghiaccio ecc. D’altro canto risulta più laborioso l’allineamento degli elementi, però anche per questa condizione si possono attuare soluzioni abbastanza semplici. Non vado ora a descrivere il metodo che io uso per eseguire un corretto allineamento degli elementi perché non è argomento di questa descrizione, ma posso assicurare che è possibile ottenere facilmente un buon risultato, come è visibile nella Foto n.8 che mostra l’antenna dei 70 cm composta da 23 elementi. 

Del resto, come per il boom di forma quadrata, anche per il boom di forma rotonda una volta che tutti gli elementi sono stati allineati attraverso i relativi supporti, questi ultimi vanno stabilmente bloccati sul boom per mezzo di una vite di acciaio inox. Questa può essere passante sul boom in direzione verticale oppure in direzione orizzontale, così come si evince dalle precedenti immagini fotografiche. 

Un aspetto molto importante, da tenere in grande considerazione, è che questo supporto oltre a mantenere isolato l’elemento dal boom, permette anche di avere una distanza, fra l’elemento ed il boom, tale per cui l’elemento radiante non risenta degli effetti dovuti dall’interferenza del boom. Ho riscontrato che vengono venduti dei supporti specificatamente realizzati allo scopo ma che non hanno le adeguate distante necessarie ad evitare le mutue interferenze, per cui e’ necessario compensare l’effetto variando la lunghezza degli elementi rispetto al valore teorico di progetto dell’antenna. Per il ricalcolo della lunghezza degli elementi ci si può basare su formule di correzione, oppure ricavare il dato nelle apposite tabelle già predisposte. Ho avuto modo di riscontrare che, nel ricalcolo della misura, resta sempre un margine di incertezza perché confrontando i valori indicati nelle tabelle predisposte, i valori di correzione indicati sono differenti fra loro, anche se di poco. Aggiungo poi che anche svolgendo i calcoli ho riscontrato valori non coincidenti. Si tratta di minime differenze che non andranno influire sul risultato finale, però piuttosto che restare nell’incertezza della misura preferisco applicare la misura teorica della lunghezza degli elementi fornita dal calcolatore, senza tenere conto di alcuna interferenza. ( 1 )      

Nelle mie realizzazioni ho sempre tagliato gli elementi ( 2 ) della stessa misura del progetto che ha eseguito l’ottimizzazione con gli elementi sospesi in “aria”. In pratica come se fossero privi di un supporto oppure come se lo stesso fosse stato realizzato con del materiale isolante.

 

Considerazioni finali

Concludo con la speranza di invogliare, soprattutto i più giovani, ricchi di entusiasmo, di conoscenza informatica e radiotecnica, di applicarsi in aspetti come quelli descritti facendo in modo che il ricambio generazionale non abbia a perdere risorse. Insisto perché il solo progetto informatico non è fine a se stesso ma deve avere un naturale seguito che richiede manualità. Ricordo che è il lavoro pratico che costruisce l’esperienza. Così come ho fatto io, è possibile recuperare del materiale da vecchie antenne non più in uso, e cosi’ con poca spesa e grande soddisfazione realizzare antenne efficienti e modellate in base alle proprie necessità.

E come canterebbe il grande Modugno o per i piu’ giovani i Negramaro, “è vero credetemi è accaduto …. “ i boom che ho utilizzato sono stati recuperati da alcune vecchie antenne Fracarro 11 elementi per i 2m che avevo utilizzato per oltre 20 anni e sono fermamente convinto che quelle che ho rifatto riciclando lo stesso materiale potranno durare per altrettanti anni.

Tutto questo nel pieno spirito del “riciclo” e del “low cost”, aspetti che sono particolarmente accentuati nel mio DNA e che mi fanno preferire queste soluzioni. Vi auguro buone realizzazioni.

I4civ.onorio@gmail.com

  

( 1 ) : http://www.yu7ef.com/boom_correction.htm 

( 2 ) : Radio Rivista 1/1998 pag.33 - Il Tagliaelementi - I4CIV Onorio Cenni    

 

La presente descrizione è stata pubblicata su Radio Kit Elettronica anno 2017 mese di febbraio a pagina 17  

Ricevitore SDR con chiavetta TV

 

RICEVITORE SDR CON CHIAVETTA TV

 

Accorgimenti per un corretto utilizzo in abbinamento ad un sistema ricetrasmittente

 

                                                                               Onorio Cenni  I4CIV  i4civ.onorio@gmail.com

 Premessa

 Ho sperimentato il ricevitore SDR pubblicato sul n. 1-2013 di Radio Kit Elettronica descritto a pagina 47 a firma di IW4BIF e IW4AA. Ringrazio Marino per i preziosi consigli, che a più riprese, mi ha elargito con grande competenza e Pierluigi per avermi fornito la chiavetta. I risultati ottenuti sono stati soddisfacenti ed in linea con quanto è stato chiaramente ed ampiamente descritto nel sopraccitato articolo.

Così, dopo aver effettuato innumerevoli ascolti sulle varie frequenze che questa semplice chiavetta permette di ricevere, ho ritenuto un’interessante opportunità poterla usare come ricevitore panoramico per “vedere” la banda dei 23 cm durante lo svolgimento dei Contest. In questo modo avrei potuto avere una “visione” completa di tutti i segnali presenti in banda e contemporaneamente svolgere l’attività radio anche su un’altra frequenza. Per partecipare ai contest, come singolo operatore, e svolgere l’attività su più bande, è necessario effettuare continui cambi di banda per ricercare dei possibili corrispondenti da collegare. Con l’utilizzo di un ricevitore SDR si ha il vantaggio di poter controllare visivamente, mentre si opera su di una banda, lo spettro di frequenza dell’altra in modo da effettuare i cambi in maniera mirata e quindi, solamente, dopo aver “visto” ed ascoltato i possibili corrispondenti da collegare. Inoltre, la ricezione con l’SDR, ci evita di far girare continuamente la manopola del VFO sul ricevitore dell’apparato ricetrasmittente.

 

Descrizione delle modifiche

 

Per questo specifico impiego ho dovuto fare una semplice modifica al mio transverter per i 1296 MHz – 144 MHz, in modo per ricavare un’uscita supplementare RX sui 2 m. Questa uscita l’ho riportata sul retro del pannello del transverter tramite l’ausilio di un cavetto coassiale collegato ad un connettore SMA. Collegando questo connettore all’ingresso del SDR si può “vedere” lo spettro della gamma dei 23 cm che il transverter converte alla frequenza dei 2m; naturalmente la chiavetta  SDR deve avere il software settato sulla sintonia di questa ultima frequenza.

Ho anche previsto, per avere una maggior pulizia spettrale, fra l’uscita del transverter e l’ingresso dell’antenna del SDR, un filtro passa-banda (foto n.1) che ho tarato sul centro sulla gamma interessata. Il filtro è stato costruito in un box separato perché così può essere connesso solamente nel caso sia richiesto; infatti qualcuno potrebbe non ritenere necessario l’impiego del suddetto filtro. La perdita d’inserzione misurata a centro banda sull’ingresso è di circa 0,8 dB con un retur-loss di 36 dB. Inoltre, lo stadio di ingresso del SDR potrebbe essere soggetto a saturazioni le quali determinano effetti di intermodulazione o segnali immagine tali da pregiudicarne il corretto funzionamento; per evitare questo inconveniente occorre regolare al giusto valore il livello del segnale che dal transverter deve arrivare all’ingresso del SDR.

Una volta eseguite le regolazioni, la sensibilità complessiva del ricevitore SDR deve essere uguale a quella del complesso ricetrasmittente; ciò significa che la cifra di rumore deve essere la stessa per entrambi i sistemi di ricezione (ad esempio nel mio caso NF = 0,64 dB). Infatti sia il sistema ricetrasmittente che quello ricevente del SDR fanno uso dello stesso preamplificatore LNA, il quale è posizionato nelle immediate vicinanze dell’antenna, come pure dello stesso front-end del transverter che converte il segnale ricevuto da 1296 MHz a 144 MHz.  

Ho poi verificato le condizioni di ricezione in modalità SDR nei confronti dell’apparato ricetrasmittente mediante l’ascolto di un debole segnale irradiato da un beacon.

Infine il test più importante l’ho eseguito durante  un contest perché ho potuto constatare che i risultati ottenuti sono stati pari alle attese. Le caratteristiche del sistema di ricezione, con questo SDR, non saranno eccezionali ma comunque più che sufficienti per il nostro uso.

Avevo così realizzato, in maniera molto economica, un nuovo set di ricezione pronto per essere usato in molte altre occasioni. Purtroppo però, dopo alcuni giorni, dopo aver riacceso il PC ed inserita la relativa chiavetta, mi accorsi che questa non era più vista dal driver del PC. Pensai subito ad un problema di software e così decisi di installare nuovamente il driver, senza però ottenere nessun risultato positivo.

Da uno scambio di opinioni, con il sempre disponibile Marino, ebbi modo di appurare che la chiavetta si era bruciata anche perché non veniva riconosciuta da un altro PC. Marino mi precisava  che la chiavetta era molto vulnerabile alle correnti statiche, ai forti campi elettromagnetici ed alle elevate temperature.

Visti i buoni risultati che avevo ottenuto, e per non dover rinunciare ai vantaggi che avevo già precedentemente sperimentato, ne acquistai subito un'altra. Naturalmente prima di utilizzarla era necessario adottare alcune precauzioni con lo scopo di evitare nuovi danni. Con il senno di poi, sono certo che l’inconveniente poteva essere evitato se avessi agito senza la fretta di provarla. Infatti, non avevo considerato che la chiavetta, nel caso fosse stata abbinata ad un apparato ricetrasmittente in grado di erogare una discreta potenza in 23 cm, doveva in qualche modo essere protetta.

 

Descrizione della soluzione

 

La soluzione che vado a proporre è molto semplice e per nulla invasiva, perché non interviene direttamente sulla chiavetta ma sui suoi collegamenti con il resto dei circuiti. In pratica si deve realizzare una sezione di disaccoppiamento galvanico tale da separare la massa della radio da quella del PC; allo stesso modo bisogna separare l’ingresso dell’antenna del SDR dall’uscita del segnale in 2 m del transverter. 

 

Analizzando lo schema n. 1 si evince come avviene la separazione elettrica delle masse e la separazione dell’uscita lato transverter nei confronti dell’ingresso dell’SDR.

Per separare le masse si deve praticare un’incisione trasversale all’interno del contenitore, il quale è stato realizzato con striscie di vetronite ramate su di una faccia, mentre per separare l’uscita verso l’ingresso si usa un piccolo toroide AMIDON di colore bianco/verde tipo T 25/12, adatto per essere impiegato nel intervallo di frequenza di 60-200 MHz. Su questo toroide debbono essere avvolte, su tutta la superficie ed intrecciate fra di loro, cinque spire + cinque spire di filo di rame smaltato. (foto n.2) In questa maniera si ottiene il trasferimento dei segnali radio e si mantiene nello stesso tempo la separazione galvanica delle masse di riferimento.

E’ importante precisare che, se pur minima, l’attenuazione indotta dal toroide non nuoce affatto, anzi contribuisce ad attenuare di alcuni dB il segnale preamplificato che proviene dall’uscita del transverter.  Inoltre l’aggiunta sull’avvolgimento primario del toroide di due diodi PIN collegati in bi-parallelo  permette un’ulteriore protezione dello stadio d’ingresso del SDR; in questo modo si limitano quei picchi di tensione con valori superiori alla soglia di conduzione dei diodi stessi, senza apportare alcuna influenza sulla NF o sulla IP3. E’ molto importante collegare, durante la trasmissione, l’ingresso di antenna della chiavetta con la massa dal contatto di un micro relè; questo deve avvenire ogni volta che si toglie tensione alla bobina del suddetto relè. Per questa funzione si utilizza lo stesso dispositivo di commutazione sequenziale che provvede a togliere tensione al preamplificatore LNA dei 1296 MHz. 

Infine la chiavetta è stata inserita all’interno di in un contenitore (foto n.3) realizzato con strisce di vetronite  FR4 con spessore di 1,6 mm, ramata su di una sola faccia. Le strisce, con la parte ramata verso l’interno,  dovranno essere accuratamente saldate fra loro, lungo tutto il bordo, in modo da formare un box dalle dimensioni di 96 x 28 x 30 mm (lunghezza, larghezza, altezza) che permette di schermare la chiavetta ed aiuta, almeno parzialmente anche a raffreddarla, poichè nel caso di un prolungato utilizzo ho riscontrato un aumento della sua temperatura. Il contenitore così realizzato, grazie al solco inciso sulla parte ramata, viene quindi elettricamente suddiviso in due parti in modo da ottenere la necessaria separazione delle masse. La chiavetta viene bloccata all’interno del contenitore mediante una fascetta di metallo; questa soluzione permette di sfilarla dalla parte del lato corto  (foto n.4) nel caso la si volesse utilizzare, a larga banda, senza alcun abbinamento con apparati ricetrasmittenti. 

 Il collegamento della chiavetta alla porta USB del PC si effettua mediante una adeguata prolunga USB maschio/femmina.(foto n.5)  In questo modo si evitano stress meccanici sulla porta USB del PC o sulla chiavetta causati da eventuali tiri o torsioni dei cavi.

 Considerazioni finali

 

Dopo questi accorgimenti ho potuto finalmente verificare il corretto funzionamento della chiavetta senza riscontrare nessun inconveniente. (foto n.6)

 

Credo di poter affermare che la soluzione proposta sia sufficiente affinché la chiavetta SDR possa avere una lunga vita. L’esperienza descritta può essere applicata a qualunque chiavetta analoga. Naturalmente sono possibili ulteriori protezioni, come quella di togliere la tensione alla chiavetta durante la trasmissione. Questo si può ottenere interrompendo l’alimentazione, durante la trasmissione, utilizzando l’ulteriore contatto del relè rimasto inutilizzato. Debbo dire però che, non avendo provato questa modifica, non sono in grado di affermare quali possano essere gli effetti sulla chiavetta in caso di mancanza di tensione. Credo comunque che senza tensione la chiavetta potrebbe non essere più vista dal driver del PC e conseguentemente mandare in blocco o resettare il programma. Su questo argomento, in continua evoluzione, sono gradite tutte le considerazioni o prove che potranno fare i lettori.

Augurando un buon ascolto e un buon lavoro a chi volesse cimentarsi in tale modifica, mi corre l’obbligo di sottolineare il fatto che l’agire su apparati collegati con computer richiede sempre  molta attenzione. Consiglio quindi di lavorare con la massima cautela, segnalando che non mi assumo alcuna responsabilità in caso di danni che potessero derivare da un uso improprio della chiavetta.

                                                                                               i4civ.onorio@gmail.com

Bibliografia:

Radio Kit Elettronica n. 1-2013 pag. 47.  

La presente descrizione è stata pubblicata su Radio Kit Elettronica anno 2013 mese di aprile a pagina 64