Progettazione
Verifica e determinazione dei parametri essenziali
Calcolo della distanza coperta con un salto in situazioni di strati D, E ed F.
Il tipo di antenna che sarà oggetto di discussione è:
La windom
Altri tipi di antenna potranno essere studiati utilizzando la stessa procedura.
La widom
progettazione
Verifica e determinazione dei parametri essenziali
Il software che si utilizza è ELNEC. Può essere reperito nella sezione "A spasso per il WEB".
La geometria dell'antenna è immessa tramite le coordinate cartesiane (x,y,z) degli estremi dei segmenti A - B e B - C
Si assumerà l'antenna alta 13 m. da terra per cui z=13.
Si assumeranno inoltre il diametro del filo pari a 3 mm. e i segmenti pari a 30.
Pertanto il segmento A - B avrà coordinate:
A (1,10,13)
B (14.5,10,13)
E il segmento B - C avrà coordinate:
B (14.5,10,13)
C (42.5,10,13)
L'alimentazione dell'antenna avverrà nel punto B.
Apriamo il software ELNEC ed inseriamo i dati come sopra determinati:
Digitiamo TI e inseriamo: Windom
Digitiamo FR e inseriamo: 7
Digitiamo SZ e inseriamo: 300
Digitiamo PT finché non appare ELEVATION. Digitiamo PA e inseriamo: 90
Digitiamo GT e poi R
Digitiamo WI e inseriamo le coordinate cartesiane dei due segmenti.
Prima le coordinate del primo segmento, poi inseriamo una nuova linea e quindi le coordinate del secondo segmento.
Torniamo al menu principale e identifichiamo l'alimentazione. Per far ciò digitiamo SO e poi di seguito: 1 e w2e1 e torniamo al menu principale.
Due parole sul significato.
Come era avvenuto per inserire la geometria dell'antenna 1 significa prima alimentazione; w2e1 significa filo n. 2 e segmento n. 1 (ricordate che abbiamo diviso ogni filo in 30 segmenti?). Il significato dei segmenti è che all'interno di un segmento la situazione dell'antenna è costante per cui state attenti a non metterne pochi altrimenti il calcolo non è sufficientemente preciso e a non metterne troppi perché il numero massimo gestibile è 127 e che maggiore è tale numero tanto maggiore diviene il tempo per il calcolo.
A questo punto digitiamo VA e abbiamo tre vedute dell'antenna che apparirà costituita da due fili di diverso colore e con l'alimentazione all'inizio del secondo filo. La linea bianca in basso è ovviamente la terra.
Digitiamo SD poi S e a schermo appare l'impedenza dell'antenna alla frequenza di 7 Mhz nelle sue parti reale ed immaginaria ed il SWR a 50 e 300 ohm.
I risultati dovrebbero essere:
Impedance=134.221 - j 28.7483
SWR a 50 ohm = 2.826
SWR a 300 ohm = 2.261
Torniamo a menu principale e battiamo INVIO e vedremo il diagramma di radiazione dell'antenna sul piano verticale; digitiamo A e abbiamo la larghezza di banda a -3db pari a 38 gradi che vanno da 36 a 74. Questo è tutto ciò che ci interessa per il successivo calcolo del salto sulla banda dei 7 Mhz.
Torniamo a menu principale e digitiamo FR e poi 14.
Di nuovo SD e poi S e otteniamo i valori calcolati che per la frequenza di 14 Mhz.
I risultati dovrebbero essere:
Impedance=134.519 - j 187.985
SWR a 50 ohm = 8.194
SWR a 300 ohm = 3.246
E' evidente che l'SWR è alto in tutte e due le bande (a noi interessa quello a 300 ohm perché la windom per collegare un cavo di discesa a 50 ohm ha bisogno di un balun 1:6); in particolare l'antenna risulta un po' corta ma non ce ne preoccupiamo in questa sede. Chi volesse migliorare l'SWR può provare ad allungare l'antenna e a spostare il punto di alimentazione.
Calcolo della distanza
Supponiamo che nel punto A ci sia l'antenna windom trasmittente, il punto B sia dove riflette il segnale sullo strato D e nel punto C ci sia un'antenna ricevente.
Ipotizziamo lo strato D alto 90 km.( 50 - 90), il raggio terrestre pari a 6382 km. e , secondo il calcolo effettuato per la frequenza dei 7 Mhz, l'angolo minimo di elevazione pari a 36 gradi.
Esaminiamo il triangolo ABC in cui A - C è uguale al raggio terrestre 6382, B - C è uguale a raggio terrestre + altezza strato D quindi uguale a 6472, l'angolo alfa = 90+36 uguale a 126 gradi.
Lo scopo è determinare l'angolo gamma per calcolare la distanza massima sulla superficie terrestre 2 * A - H coperta con un salto Per calcolare quella minima basterà sostituire nel calcolo l'angolo 74 gradi a quello di 36 gradi usato per calcolare la distanza massima.
Sostituendo abbiamo:
=0,797767
=120230 m
DISTANZA MASSIMA = 240 km.
Sostituendo l'angolo di 74 con quello di 36 si ottiene:
DISTANZA MINIMA = 51 km.
Supponendo di essere in presenza di uno strato E alto 150 km. (100 - 150) le distanze diventano:
DISTANZA MASSIMA = 395 km.
DISTANZA MINIMA = 84 km.
Supponendo di essere in presenza di uno strato F alto 400 km. (200 - 400) le distanze diventano:
DISTANZA MASSIMA = 984 km.
DISTANZA MINIMA = 215 km.
Giovanni Franceschini