End Fed Half Wave verticale per i 20 metri

Ho voluto realizzare questa semplice antenna per capire la resa effettiva e se, come si dice nel web, effettivamente sia un'antenna performante per i DX.

Cominciamo subito con il dire che quest'antenna, rispetto al classico dipolo, o meglio al dipolo OCF che io uso in stazione fisa, dovrebbe garantire un basso angolo di radiazione, intorno ai 15/16° favorendo così uno skip abbastanza lungo ed ottimale per i collegamenti a grande distanza. Ovviamente propagazione permettendo.

Dal momento che ho sempre trovato svariati progetti in rete e nessuno che in realtà dicesse le cose come stanno per la sua realizzazione, ho voluto scrivere questo brevissimo articolo, corredato da supporto fotografico, del procedimento del mio progetto. Seguendo quindi un approcio passo passo andiamo a vedere i vari step che bisogna seguire.

L'elemento radiante

Premetto con il dire che l'elemento radiante dell'antenna altro non è che un dipolo ma anziche essere alimentato al centro, come il classico dipolo, esso è alimentato ad una delle due estremità del filo, da qui il nome end fed (alimentato alla fine).

Questo tipo di alimetazione fa si che l'impendeza nel punto di alimentazione appunto sia estremamente elevata, essendo il punto in cui la tensione è massima e l'intensità di corrente minima. Percui ci aspetteremo un'impedenza di svariate migliaia di Ohm, si suppone intorno ai 3000, ma anche questo valore dipende chiaramente da molteplici fattori, quali il luogo di installazione, la modalità di installazione stessa dell'antenna (se montata verticale, slooper o a V invertita), la presenza di oggetti di "disturbo" nelle vicinanze e non ultimo la presenza di un contrappeso (che se presente dovrebbe ridurre appunto l'impedenza totale dell'antenna). Da qui si capisce che per ridurre questa impedenza molto alta e farla digerire ai nostri RTX dovremo quanto più ridurla vicino ai 50 ohm canonici delle nostre radio.

Il trasformatore d'impedenza

Ecco che ci serve un trasformatore d'impedenza. In rete troverete diverse teorie, chi predilige un rapporto di trasformazione 64:1, chi un 49:1 e chi predilige un "coupler" (un adattatore) per trovare il match perfetto.

Nel mio caso ho voluto realizzarli tutti e tre e vi lascio le foto qui di seguito, andando poi ad analizzare i vari aspetti uno per uno magari in articoli separati. Qui sotto vedete la realizzazione dei due trasformatori 64:1 (a sinistra) e del 49:1 (a destra) realizzati rispettivamente avvolgendo su un toroide FT240-43 le 6+6 spire in controfase e le due bifilari del primario per il 49:1 e le 7+7 spire in controfase e le due bifilari del primario per il 64:1. Questi due trasformatori rispettivamente dovrebbero ridurmi quella famosa impedenza di 3000 ohm rispettivamente a 61,2 (3000/49) e 46,8 (3000/61) ohm.

Qui la scelta è appannaggio completo dell'operatore, nulla vieta di costruirli entrambi e provare come nel mio caso, ma nella maggior parte della letteratura vedo che si usa in 49:1.

Un altro metodo invece è quello di costruirsi un adattatore (coupler) usando sempre un'induttanza su toroide (io ho usato il T200-2 rosso) ed un condensatore (variabile o fisso) per costruirse un circuito LC risonante alla frequenza prescelta. Nel mio caso volevo costruire un circuito LC risonante alla frequenza di 14.040 MHz, quindi centro banda CW, sapendo che la capacità è di circa 30pF. Ho proceduto quindi in questo modo:

L'induttanza necessaria per ottenere la risonanza a 14.040 MHz con una capacità di 30 pF è di circa 4.28 µH.

Il valore della bobina è abbastanza approssimativo perchè chiaramente poi andrà verificata la sua efficienza nel circuito in parallelo con il condensatore. Per costruire l'induttanza potete usare una bobina in aria o su toroide e per il condensatore o un variabile (se ne trovano sempre meno ed il costo è spesso probitivo e fuori mercato) oppure un pezzo di cavo coassiale (l'RG-58 va benissimo, ha una capacità di circa 100pF/m) molto più economico e adatto nel caso di un'installazione fissa e se l'antenna soprattutto è monobanda come nel mio caso, poichè non andrete più a variare la capacità se cambiate banda ovviamente. Qui sotto potete vedere la realizzazione che ho fatto usando un'induttanza costruita con un semplice T200-2 ed uno spezzone di coassiale RG-58.

Testiamo l'effettiva bontà del circuito

Qui sotto potete vedere l'adattamento ottenuto collegando una resistenza (che sarà una sorta di simulazione del carico della nostra antenna) di poco più di 3000 ohm (puramente resistiva, senza quindi la parte immaginaria della reattanza) tra la presa antenna e la massa del nostro trasformatore ed andiamo a leggere i dati sul nanoVNA.

Il risultato qui sopra è appunto la verifica dell'efficacia del nostro trasformatore; come detto sopra abbiamo ottenuto questi valori collegando una resistenza di poco superiore ai 3000 ohm tra i terminali dell'antenna e della massa del nostro adattatore e verificando a che frequenza c'è il migliore adattamento riscontrabile con ROS quanto più prossimo all'1:1. Nel caso il vostro circuito risuonasse più in basso del centrobanda desiderato (il mio è 14.040) potete cominiciare a tagliare il coassiale di qualche centimetro alla volta (non troppo!) fino ad arrivare al valore voluto vericando la curva di risonanza sul nanoVNA. Nel contempo potete agire anche sulle spire, sia cortocircuitando la bobina dal centrale (di solito l'adattamento migliore è tra la 2 e la 3 spira) sia avvolgendo o disavvolgendo qualche spira sempre per trovare il migliore adattamento. Una nota è doverosa sull'utilizzo della resistenza da 3000 ohm: nel nostro test stiamo usando la sua parte puramente reale, senza cioè considerare la sua parte immaginaria, la reattanza appunto che puo essere capacitiva o induttiva e che nealla realtà chiaramente esiste e si presenta quando andremo a collegare il filo della nostra antenna. Il migliore adattamento (ROS 1:1) lo otterremo infatti quando la reattanza sarà uguale a 0, quindi quando la parte capacitiva e quella reattiva si annulleranno a vicenda.

Il radiatore

Adesso che abbiamo costruito il nostro trasformatore di impedenza non ci resta che tagliare la mezzonda di filo e considerando il fattore di velocità della luce, applicando quindi la seguente formula:

Quindi avremo bisogno di 9.85 metri di filo circa, meglio abbondare un pò e accorciare un pezzettino per volta tagliando il radiatore fino alla risonanza voluta che nel mio caso è appunto il centro banda CW, quindi 14.040 MHz

L'aggiunta del contrappeso

Anche qui il dibattito si fa vivace. C'è chi dice debba essere il più lungo possibile, chi dice che non serve, chi dice che più ce ne sono e meglio è, chi dice 1/16, chi 0.05 lamba e chi dice che basta il coassiale del nostro sistema di trasmissione. Insomma, chi più fantasia ha più ne metta. Forse la soluzione più plausibile ed esplicativa è quella con il choke ad un 1/16 di lunghezza del coassiale dal nostro trasformatore 49:1, come ben spiegato in questo post e di cui riporto l'immagine qui sotto: