Antenna filare casuale - Come avere il massimo rendimento in trasmissione

Quanto qui di seguito descritto, si riferisce ad antenne filari di lunghezza pari a 1/4 d'onda e 
oltre in riferimento alla frequenza della banda di trasmissione. Quindi sopratutto ad antenne
che non risuonano su nessuna frequenza di trasmissione concessa ai radioamatori e con operazioni
eseguite direttamente sul conduttore dell'antenna lato trasmettitore.

Come sappiamo la potenza dell'energia elettrica a corrente alternata si può trasferire in due 
modi basilari: Il primo è in elevata corrente e bassa tensione, e di conseguenza il secondo è 
in elevata tensione e bassa corrente. Anche la potenza in radiofrequenza si può trasferire ad 
un'antenna per la irradiazione nello spazio con il sistema a corrente o a tensione elevata. 
Quando si usa l'elevata corrente si chiama carico o funzionamento in serie mentre con elevata 
tensione si dice carico o funzionamento in parallelo. 
(Il termine serie e parallelo si riferisce ai due modi in cui si può combinare elettricamente 
un circuito risonante composto da una induttanza (bobina) e una capacità (condensatore)).
Il sistema più comunemente usato per collegare un'antenna filare al trasmettitore è quello in
serie. In questo modo è facile trasportare l'energia a radiofrequenza dal trasmettitore alla
antenna, (anche in ricezione) utilizzando il classico cavo coassiale da 50-75 Ohm. 

Ricordo che un qualsiasi conduttore elettrico (nello spazio libero) ha per costituzione fisica 
una sua frequenza fondamentale di risonanza elettromagnetica. Ha pure come sua caratteristica 
naturale una reattanza di prevalenza induttiva che si manifesta di più quando la frequenza di 
trasmissione è maggiore del corrispondente 1/4 d'onda naturale e non corrisponde alle armoniche 
dispari della frequenza fondamentale dell'antenna.

Facciamo un'esempio pratico: 

Un'antenna filare di 13 metri alimentata ad un estremo, la si vuole utilizzare in trasmissione 
sulla banda dei 7 Mhz (40 metri) indipendentemente dall'uso di un'accordatore multibanda. 
Occorre neutralizzare la reattanza induttiva in eccesso presentata dall'antenna verso il 
trasmettitore con una uguale ma contraria reattanza capacitiva. Ossia l'uso di un condensatore 
di appropriato valore collegato in serie dal lato dell'alimentazione. Meglio ancora se questo 
condensatore variabile o compensatore è in aria in modo da avere poche perdite e la possibilità 
di una perfetta sintonia. (Su frequenze più basse 3,5 e 1,8 Mhz e di conseguenza con filari più 
lunghe, occorre anche una capacità fissa in parallelo alla variabile).

Calcolo del valore approssimato della capacità da inserire in serie al filo dell'antenna per un 
miglior rendimento dell'impianto di trasmissione.

Si tratta semplicemente di calcolare con la classica formula (in corrente alternata): 
Reattanza capacitiva (Xc) = 1000.000/6,28 x Mhz x C (in picoFarad) 
da cui si ricava che C in pF = 1000.000/6,28 x Mhz x Xc  
Il valore da dare alla reattanza capacitiva Xc dovrebbe essere come base di partenza uguale al
carico minimo che presenta un conduttore d'antenna lungo 1/4 d'onda, ossia circa 36 ohm. Conviene
infatti avere una cifra di riferimento più elevata in modo da poter se necessario, ritoccare 
facilmente il condensatore variabile verso un valore inferiore.  
 
Ora facciamo il calcolo sulla precedente ipotetica antenna filare di 13 metri:
Condensatore varabile in pF = (1000.000/6,28 x 7 Mhz x 36 Ohm) = 631 pF massimi.
Se alziamo la reattanza ad esempio a 50 Ohm, otteniamo (1000.000/6,28 x 7 x 50) = 454 pF massimi.

Per la ricerca del punto migliore di sintonia, occorre andare per tentativi con l'indicazione 
del massimo campo rf (potenza TX circa 1/3 rispetto alla massima) corrispondente al minimo di ros.
Una volta trovata la corretta capacità è facile sostituirla per praticità con uno o più
corrispondenti condensatori fissi in parallelo fra di loro, di buona qualità e da almeno 3KV.

Nota:In questi calcoli non tengo conto che la stessa antenna si potrebbe usare anche su altre 
     frequenze più elevate, tuttavia sappiamo che l'utilizzo del condensatore variabile permette 
     facilmente di trovare altri valori utili per lo stesso scopo. Usare un condensatore variabile
     con comando motorizzato è sicuramente necessario per l'uso di una filare multibanda, ma avere
     il condensatore completamente attraversato dalla radiofrequenza obbliga ad usare componenti
     professionali e più costosi. Per questo motivo, è preferibile (anche se con meno rendimento) 
     l'uso del classico accordatore esterno d'antenna.  

Di seguito un semplice programma in basic per ricavare il valore della capacità necessaria.

1  CLS: PRINT "CALCOLO COND. IN SERIE ANT. FILARE 1/4 D'ONDA O MAGGIORE
5  PRINT
10 INPUT "REATTANZA?";R
15 PRINT
20 INPUT "FREQ. IN MHZ?";F
25 'REATTANZA DI BASE = 36 OHM
30 X = 6,28 * F * R
35 PF = 1000000/X
40 PRINT "COND. PF=";INT(PF)
45 GOTO 5

Specchietto riassuntivo del concetto con il risultato dei calcoli.
Se la reattanza è di circa 30 ohm, allora i valori vanno moltiplicati per 36/30 ossia 1,2.



Lo stesso principio l'ho usato per l'antenna portatile per PMR (vedi articolo) con buoni risultati.
 
Saluti, Emilio - ik1wjq 

PS: Antenna multibanda a conduttori multipli (da provare).



Una volta trovata la sintonia di CV sul singolo conduttore per la sua banda, si potrebbe togliere
il condensatore variabile ed inserire in serie ad ogni filo, la capacità fissa appropriata.

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