La 12 K1FO, sul palo di prova...Una 12 elementi
per i 144 MHz

IW1AU,  Gian Maria Canaparo
IK1MYT, Mario Ragagli

prima versione Giugno 1996
ultimo agg. Ottobre
2019

Poichè questo progetto ha riscosso un discreto successo nell'ambiente radioamatoriale, ci sembrava insensato riproporlo tal quale... cosí abbiamo realizzato questa versione per il WEB, con gli "aggiornamenti" del caso, dettati dall'esperienza e da alcuni commenti pervenuti.

L'articolo cominciava così...

Leggendo un articolo apparso su Radio Rivista, ci siamo proposti di utilizzare i supportini creati da IK2DUR/IK2OSP per progetti di antenne già presenti ella letteratura tecnica radioamatoriale. Per chi ne vuole sapere di più, abbiamo trascritto e aggiornato questo articolo di Alvise, IK2DUR, che mi ci ha gentilmente concesso l'onore di ospitarlo su queste pagine.

Il supportino

Prima di passare alla descrizione della realizzazione, è bene descrivere il supportino stesso, in modo che tutti possano rendersi conto della sua validità tecnica oltre che della praticità.

I vantaggi dell'uso di questo supportino sono facilmente evidenziabili:

1) Annullamento dell'effetto del boom sul lobo d'irradiazione dell'antenna. Si può ragionevolmente pensare che per i nostri usi, non professionali, una distanza di 30 mm. è più che sufficiente; distanze maggiori «simulate» su programmi tipo Yagi Optimizer 6.0 hanno dato miglioramenti dell'ordine di qualche centesimo di dB! Per contro un'altezza superiore aumenta di non poco la «presa al vento», creando notevoli sollecitazioni al boom. QUI sinteticamente trovate cosa occorre fare e come si comporta il boom se NON si usano i supportini (fonte YU7EF)

2) Allineamento perfetto di tutti gli elementi (tutti alla stessa altezza e perfettamente paralleli).

3) Tempi brevi d'assemblaggio.

4) Recupero e riutilizzo dei supporti per nuove applicazioni, anche per altre frequenze.

Il supportino è realizzato in materiale plastico, composto da policarbonato, fibra di vetro, colorante (rosso!) e una sostanza protettiva per i raggi UV; è dunque destinato a durare nel tempo (vi sono supportini «ai quattro venti!» già da diversi anni, anche decenni!) ed è facilmente rilavorabile.

Prendendo dunque spunto da un classico che compare nelle ultime edizioni dell'ARRL Handbook, abbiamo provato a costruire una 12 elementi per i 144 MHz usando le tabelle di costruzione di K1FO (scaricabile dalla bibliografia).

Materiale necessario

Una dimenticanza che spesso capita é l'elenco delle cose necessarie: noi daremo solo quello che occorre procurare, dando per scontato la bulloneria, connettori, cavi (nell'articolo ben descritti), i 12 supportini e minuteria varia.

Per il boom sono necessari 9,60 metri (nell'ipotesi di barre da 3,20 l'una) di profilato d'alluminio 20x20 spessore 2 mm e contro-culla di rinforzo oppure 6,40 metri per 20x30 spessore 2,5 mm senza contro-culla (zone poco ventose).

Per gli elementi sono necessari 11 metri di tubo di alluminio di diametro 6 mm con spessore 1 mm.

Per il dipolo occorre 1 metro di tubo da 10 mm spessore 1 mm. mentre per il T-match servirà un tondino d'alluminio lungo un metro di diametro 6 mm..

L'antenna

La realizzazione richiede solo pazienza e precisione.

L'idea base è di far stare il connettore N a flangia ancorato su un lato del supporto come si vede nella foto seguente.

Questa soluzione ha i seguenti pregi:

1) il connettore è ben ancorato al supportino;
2) le parti elettricamente «scoperte» (come la saldatura tra conduttore e pin centrale del connettore N) sono interne al supporto e non necessitano di alcuna impermeabilizzazione;
3) in caso di manutenzione, è sufficiente smontare il supporto dal boom e tutto il dipolo è completamente in mano!
4) si può scegliere in qualunque momento di far scendere il cavo d'antenna verso il mast o verso il retro dell'antenna (e non è cosa da poco!).

Di seguito le misure costruttive espresse in mm. e da rispettare al mm.!

El. n. Distanza dal
Riflettore
Lunghezza
Elemento
Diametro Elemento
R
D
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0
312
447
699
1050
1482
1986
2553
3168
3831
4527
5259
1044
955
962
938
922
912
904
898
894
889
885
882
6
10
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6

 

Preparazione del supportino per il dipolo


(Per la lunghezza del Balun vedasi il chiarimento poco sotto, paragrafo Preparazione del BALUN)

Dapprima bisogna effettuare i fori per permettere il passaggio delle bacchette del T match; la distanza tra dipolo e bacchette del T match è di 40 mm., ma i fori, Ø 5 mm., devono avere interasse di 19,5 mm., rispetto alla posizione del dipolo (vedi disegno sotto, misure espresse in mm.).
A 90°, un foro centrato a 14 mm. dalla base del supportino servirà per accogliere il connettore N a flangia, fissabile al supportino stesso con viti parker inox. Poiché una volta fissato il connettore N, non si ha più diretto accesso ad uno dei fori di fissaggio al boom del supportino si può rimediare praticando sui lembi laterali della base altri due fori Ø 3 mm. da utilizzare con 2 parker che vanno a mordere sul boom stesso, lateralmente. La freccia bianca indica il lembo dove sono praticati i due fori; noterete che manca il lembo di sinistra poichè abbiamo usato un boom di 25x25 mm. e quindi... chi non ha testa!

foto 4 - il connettore

Preparazione del T MATCH

Come si può vedere dal disegno occorre procurarsi due tondini di alluminio, da filettare da una parte per circa 15 mm. da sagomare come riportato nel disegno e visibile nella foto. La sagomatura richiede un po' di esperienza per evitare rotture del tondino.
Siccome dall'articolo originale ci è stato segnalato una certa difficoltà a reperire tondino da Ø 5 mm., riportiamo uno schema aggiornato con tondino da Ø 6 che abbiamo collaudato con successo:

Nuovo T-match

Per usare il tondino da Ø 6 mm. la sua lunghezza complessiva dovrà essere di 430 mm.. Chiameremo questa nuova versione del T-match, "nuovo T-match".

Alcuni si son presi la libertà di ridurre il diametro del dipolo a Ø 6 mm. Questa soluzione deve prevedere un ridimensionamento della lunghezza del dipolo,
per cui la sconsigliamo.
Se volete vedere una versione alternativa del dipolo (folded dipole), sul numero di Giugno 2010 di Radio Kit Elettronica, IW1DAL, Paolo ha preparato un articolo molto interessante, ora scaricabile anche da questo sito (vedi in fondo)!

foto 5 - la sagoma

Per i ponticelli di corto circuito è sufficiente un profilato di alluminio pieno 10 x 15 mm cui sono praticati i fori indicati nel disegno, i due fori Ø 3 mm. provvederanno ad accogliere una vite parker inox per tenere la posizione.

Un'alternativa, forse di più facile realizzazione, fa uso di una bandellina di alluminio (spessore 1 o 1,5 mm. e larghezza 8 o 10 mm.) sagomate come si vede nella foto e fissate con vitine da 4 MA x 20 in acciaio inox.

Il nuovo ponticello

A voi la scelta, entrambe le soluzioni sono valide.

Preparazione del BALUN

Il BALUN è stato realizzato con cavo coassiale RG 142 (isolamento in TEFLON, oltre 1kW a 144 MHz!), poichè questo cavo non invecchia con gli agenti atmosferici.

ERRATA CORRIGE
Le lunghezze del BALUN riportate sull'articolo cartaceo si riferivano al cavo RG 142 (con isolamento in TEFLON) che ha un fattore di velocitá diverso dai cavi tradizionali (tipicamente 0,70 anzichè 0,66). I valori di lunghezze fornite erano quelle prese dall'artico originale di K1FO, che purtroppo ha un errore!
Non sappiamo come scusarci con i lettori di Radio Kit Elettronica, per non aver dato sufficiente risalto a ció, dando il valore corretto (ora evidenziato in rosso) e, in alternativa, anche le misure per cavi tradizionali!
Infatti nulla vieta di utilizzare cavi più comuni, RG 213 (che presenta però scarsa flessibilità meccanica), o RG 58 (che presenta forti limitazioni nella potenza massima di utilizzo, 150 W max. a 144 MHz).

In conclusione, se si volesse utilizzare il cavo RG 213 o RG 58 (o con isolante simile), la lunghezza tra calza e calza dovrá essere 685 mm., mentre la lunghezza complessiva sará circa 715 mm.

Agli estremi del BALUN andranno saldati i capicorda adeguati alle viti di fissaggio del connettore e al diametro delle bacchette del T match.

Assemblaggio del dipolo

Dapprima si fissa l'elemento al suo supportino: se il supporto é sprovvisto di grano, in alternativa, si puó utilizzare una vite inox di diametro Ø 5 MA a testa svasata e lunghezza opportuna che va a puntare contro l'elemento da fissare e non toccare o essere troppo vicino al pin del connettore N.
Di seguito si bloccano le bacchette del T match con i due dadi, avendo cura di serrare i capicorda relativi alle anime del BALUN.

foto 3 - la connessione

Internamente al supportino da una delle due bacchette del T match, occorre fissare un capocorda, che dovrà essere saldato al centrale del connettore N. Si inserisce il connettore nell'apposita sede, avendo cura di bloccare con le due viti più in basso anche i capicorda delle calze del BALUN. Infine s'installano i ponticelli alla distanza indicata nel disegno.

Preparazione del boom

Noi abbiamo realizzato il boom con culla di rinforzo in questo modo:
Primo troncone (quello che sostiene il dipolo) lungo 1764 mm.
Secondo troncone lungo 1766 mm.
Terzo troncone (punta) lungo 1790 mm.

Culla di rinforzo lunga 3 m.

Non è obligatorio seguire queste indicazioni, tuttavia tenete conto che le giunzioni del boom siano a circa metà tra un elemento e l'altro e la culla potrebbe essere un avanzo sufficientemente lungo del taglio del boom stesso.

Nel caso si sia adottato la culla di rinforzo, il suo fissaggio al boom deve essere effettuato dopo la foratura del boom e prima del montaggio del montaggio degli elementi, per non rendere vano l'irrigidimento necessario.
Altre soluzioni piu' eleganti andranno sicuramente bene purché non si vada ad interferire con, ad es., tiranti o bacchette metalliche.

Assemblaggio e posizionamento degli elementi

Dapprima si montano gli elementi passivi dentro i supportini e poi si sistemano sul boom; è molto importante la precisione, non si può sbagliare né l'ordine degli elementi, né le loro distanze.

Un trucco per migliorare questa precisione è quello di partire a misurare dal riflettore, prendendolo come riferimento per tutti gli elementi; le misure della tabella sono date con questo sistema!
I supporti vanno fissati al boom con viti passanti da 4 mm. a testa svasata la cui lunghezza dipende dal profilo del boom (cercate di fissare la culla di rinforzo tra un elemento e l'altro!).
L'uso di parker per fissare i supportini, se da un lato facilita il montaggio, dall'altro rende gli elementi deboli alle sollecitazioni del vento per cui dopo un po' di tempo potrebbero cader come foglie d'autunno!

Il montaggio del riflettore sul boom conviene farlo per ultimo, in modo da lasciare la massima libertà di movimento per l'installazione del dipolo.

Posizionamento del dipolo sul boom

Il dipolo può essere montato con il connettore N verso il mast oppure verso il riflettore, si ricorda che la discesa del cavo verso il riflettore (seconda soluzione) è da preferirsi per la minor «interferenza» del cavo sull'antenna anche se pone dei problemi di fissaggio del cavo stesso che non deve gravare sull'antenna.

Il BALUN conviene legarlo con nastro isolante o ty-rap contro la parte inferiore del boom, lasciandogli la sua naturale forma panciuta, qualunque sia la posizione del dipolo scelta.

Noi abbiamo adottato una culla di rinforzo molto semplice da costruire, come si vede, ed efficace, ma non vi sono limitazioni alla fantasia.

Taratura

Siccome non tutti dispongono di larghi spazi per la taratura del ROS, è sufficiente porre l’antenna verticale, con la punta verso il cielo e il riflettore posizionato non meno di 2 metri da terra, sostenuta da un palo con l'antenna lontana da questo almeno un metro, in uno spazio sufficientemente largo (20 x 20 metri almeno) e con una giornata non ventosa (!).

Seguendo con precisione il progetto ed usando un minimo d'accortezza, la taratura è quasi una formalità; nel nostro caso, avendo piazzato i ponticelli di corto circuito come indicato nei disegni, la taratura si è ridotta a piccoli aggiustamenti.

La riduzione del ROS avviene muovendo in egual misura i due ponticelli fino a trovarne il minimo (noi abbiamo trovato con un buon ROS-metro meno di 1.1!); trovato il minimo, bloccate bene i ponticelli e riverificate e... buoni DX!

Per la verità con il nuovo T-match, abbiamo dovuto piegare leggermente le parti terminali dello stesso come si vede in foto.

Il nuovo T-match - realizzazione


In questo file scaricabile , trovate il diagramma del R.O.S. che noi abbiamo trovato sui nostri 3 modelli costruiti con il T-match a Ø 5 mm., mentre in questa immagine il ROS trovato con il nuovo T-mach:

Il ROS del nuovo T-match

Conclusioni

I supportini si sono rivelati ben al di sopra delle aspettative, anche se abbiamo già individuato, secondo noi, possibili migliorie, che permetterebbero l'uso con diverse dimensioni di boom; le modifiche apportate per costruire il dipolo sono, come potete facilmente immaginare, estendibili anche ad altri sistemi di adattamento.

Per il fissaggio dell'antenna al mast tutti i sistemi vanno bene, purché resistano bene alla torsione dovuta al vento (non sottovalutare questo problema, la presa al vento non è trascurabile).

Il costo dell'antenna, seppur non trascurabile, non è proibitivo e viene ampiamente ripagato dal possedere un'antenna di caratteristiche ben superiori ad equivalenti commerciali!

Secondo le simulazioni fatte da K1FO, l'antenna presenterebbe le seguenti caratteristiche:

Guadagno: 12.5 dBd
Rapporto fronte/retro: 23 dB
Ampiezza angolo piani E/H: 34°/37°

Non male per cominciare... e con la grande soddisfazione di poter dire: l'ho fatta io!

IW1AU, Gian Maria
IK1MYT, Mario

Un ringraziamento a IW1DAL, per alcuni utili suggerimenti nell'aggiornamento di questo articolo.
Paolo ha provveduto a fare un articolo, apparso sul numero di RKE di Giugno 2010, interessante per decidere se usare il T-match (con un po' di tarature) o il dipolo ripiegato (con minimo aggiustamento); il file è scaricabile da qui

Bibliografia

IK2DUR/IK2OSP
Un modo nuovo, economico e semplice per costruire antenne per VHF e UHF
Radio Rivista 5/92 pag. 32 - 35

K1FO
ARRL Handbook 1991, a seguire

Nota: purtroppo i supportini non sono più disponibili, poichè lo stampo é andato perduto!

Sto investigando chi fosse in grado di riprendere la produzione a prezzi contenuti; chi fosse a conoscenza di qualche opportunità, mi faccia sapere. Grazie!


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