Progettazione
Verifica e determinazione dei parametri essenziali
Il tipo di antenna che sarà oggetto di discussione è:
La yagi
Altri tipi di antenna potranno essere studiati utilizzando la stessa procedura.
La Yagi
progettazione
Frequenza = 144,300 Mhz
Diametro degli elementi = 8 mm
Altezza da terra = spazio libero
Verifica e determinazione dei parametri essenziali
I software utilizzati sono due: il primo é ANTENNE.ZIP e il secondo è MMANA reperibile all'indirizzo http://www.qsl.net/mmhamsoft/.
Apriamo il software ANTENNE e scegliamo l'opzione 1 relativa al progetto della Yagi.
Inseriamo la frequenza = 144.300
Inseriamo il numero degli elementi = 5
Il sistema di misura = M
Il diametro degli elementi = 8
Il diametro del boom = 30
Il programma ci chiede il tipo di montaggio degli elementi sul boom e noi scegliamo 2 che vuol dire elementi isolati dal boom e dallo stesso distanti almeno un diametro del boom stesso.
Il programma ci prospetta i dati inseriti e dopo averli controllati confermiamo con Y.
Ci viene chiesto di accendere la stampante per una copia su carta dei dati. Se non siamo interessati digitiamo N.
Nelle prossime schermate abbiamo i dati dell'antenna nonché le lunghezze e le spaziature tra gli elementi.
Prendiamo nota di tutti i dati.
Apriamo il software MMANA, inseriamo il nome: 5 elementi dl6wu e la frequenza = 144.300
Clicchiamo su compute e poi su Wire edit.
Abbiamo a disposizione 4 tipi di vista dell'antenna: noi scegliamo il terzo X - Z.
Cambiamo lo Zoom trascinando il comando con il mouse fino a portarlo a 0,01: abbiamo una risoluzione a 1 cm.
Per prima cosa dividiamo per due le lunghezze degli elementi che avevamo trovato con ANTENNE.
Esse saranno: 50,90 - 49,13 - 46,07 - 45,51 - 44,82.
Posizioniamoci al centro dell' asse Y, clicchiamo su linea e verso sinistra tracciamo il primo semi-riflettore che sarà lungo 51 cm. Potete vedere la lunghezza del segmento che andiamo tracciando guardando in basso sulla destra.
Ora clicchiamo sul bimbolo evidenzia e cliccchiamo sul punto più a destra del segmento che abbiamo tracciato e con il mouse prolunghiamolo verso destra fino ad arrivare alla lunghezza totale di 102 cm. Gli arrotondamenti in questa fase sono inevitabili. Abbiamo così tracciato il riflettore dell'antenna.
Dai dati in nostro possesso il radiatore deve essere distante 38,43 cm dal riflettore. Per cui clicchiamo su linea e tracciamo un segmento lungo 38 cm dal centro del riflettore verso il basso.
Tracciamo come abbiamo fatto prima un segmento verso sinistra che sarebbe il semi-radiatore, lungo 49 cm.
A questo punto clicchiamo sul simbolo evidenzia, poi sul segmento verticale che ci é servito per individuare la distanza tra riflettore e radiatore e con il tasto destro del mouse entriamo in un menu dove scegliere Del Wire: il segmento sarà cancellato. Chicchiamo sul punto più a destra del radiatore e tenendo premuto prolunghiamo il segmento stesso fino ad arrivare alla lunghezza totale di 98 cm. Abbiamo tracciato così anche il radiatore.
Operando nello stesso modo tracciamo i tre direttori. Certo occorre un pò di pazienza e manualità ma niente viene dal niente.
Alla fine riduciamo lo Zoom per vedere tutto il lavoro, controlliamo le lunghezze degli elementi e poi clicchiamo su OK.
Passiamo su geometry e inseriamo il diametro uguale a 4 nel campo R (mm) e segmenti = -1 per tutti e cinque gli elementi.
Passiamo su View e ci accorgiamo che la nostra antenna non é in posizione orizzontale. Niente paura, clicchiamo su edit, parallel e asse Z, poi di nuovo edit, parallel e asse Y. La nostra antenna é posizionata correttamente.
Ingrandiamo con Zoom per individuare l'elemento radiatore.Ci clicchiamo sopra e individuiamo il Wire n. 2; di nuovo abbiamo tutti i dati dell'elemento. Clicchiamo su geometry e nel campo source-PULSE scriviamo w2c: significa alimentazione dell'antenna nel filo n. 2, al centro dell'elemento.
Clicchiamo su compute e poi start. I valori che otterremo saranno R=37- jX = -22 - ROS = 1,8.
Clicchiamo su far field plot e avremo i diagrammi di radiazione sui piani orizzontale e verticale.
Se avete avuto problemi potete scaricare il file contenente i dati e copiarlo dentro la direttori di MMANA.
Procediamo con l'ottimizzazione dell'antenna: clicchiamo su Optimization e poi su All elements, posizioniamo SWR sulla metà e poi su Start.
A seconda della velocità del processore vedremo eseguire l'operazione.
Il nostro scopo é di raggiungere il più perfetto ROS accompagnato da un buon guadagno e un buon rapporto avanti-dietro. Stoppiamo l'operazione quando sarà raggiunto lo scopo.
In ogni caso con Optimization Log potremo rivedere tutte le fasi ed eventualmente sceglierne una che diventerà quella definitiva. Avete un esempio da copiare dentro la direttori di MMANA.
A questo punto potete collegare il cavo di discesa da 50 Ohm al radiatore interponendo un balum 1/1 oppure semplicemente arrotolando qualche spira di cavo come fa HY Gain con le sue antenne. Un altro modo un po' più elegante é quello di disegnare un radiatore chiuso al quale arrivare con un balum ¼ fatto in cavo coassiale.
Per far ciò clicchiamo su compute e poi su Wire edit.
Scegliamo visualizzazione X-Y, clicchiamo su quadrato e costruiamo vicino al radiatore esistente un dipolo chiuso, lungo quanto il radiatore esistente e largo 5 cm. Ovviamente lo Zoom dovrà essere su 0,01. Cancelliamo il vecchio radiatore.
Cambiamo visualizzazione X-Z e con il mouse prendiamo gli estremi del segmento radiatore e li portiamo verso il basso. Lo scopo è quello di ruotare di 90° il dipolo chiuso.
Passiamo su 3D per controllare il lavoro fatto: il dipolo chiuso dovrà essere in verticale.
Clicchiamo su Ok e poi su option per cambiare l'impedenza di riferimento da 50 a 200 Ohm. Clicchiamo su option and setup e poi setup: scriviamo 200 nel campo R e poi Ok. Nell finestra che apparirà si dovrà leggere 200 nel campo SWR. Passiamo su View per individuare la nuova connessione con l'alimentazione che sarà il Wire n. 6.
Clicchiamo su geometry e cambiamo l'alimentazione scrivendo w6c.
Di nuovo eseguiamo il calcolo dell'antenna con Start.
Eseguiamo di nuovo l'ottimizzazione. Clicchiamo su ALL elements e poi su start.
Può accadere che le precedenti ottimizzazioni abbiamo causato un po' troppo l'accorciamento del riflettore, cosa verificabile dal basso rapporto avanti - dietro. Per cui si dovrà procedere a ripristinare la giusta lunghezza.
La procedura di ottimizzazione può essere effettuata anche per un solo o per più elementi seguendo queste istruzioni:
1) cliccare su optimizzazione;
2) element edit;
3) cliccare su View e poi sull'elemento scelto, quindi su OK.
Potete verificare la nuova antenna con questo esempio da copiare nella solita direttori di MMANA.
Un'altra possibilità prevista dal programma é quella di mettere insieme più antenne, tutte uguali, sia sul piano orizzontale sia su quello verticale.
Per far ciò clicchiamo su edit e poi su Make Stak.
Supponiamo di voler accoppiare quattro antenne, due sul piano orizzontale e due su quello verticale.
Clicchiamo quindi sul numero delle antenne, togliamo le due spunte e nei due campi inseriamo i dati ottenuti dal software ANTENNE e cioè 2.038 m. per l'orizzontale e 1.514 m. per il verticale.
Con View vedremo le nostre quattro antenne e poi eseguiamo il calcolo su compute.
Ottenuti i dati potremo, modificando le distanze sui piani orizzontale e verticale, controllare se guadagni e rapporti avanti - dietro migliorano, nonchè potremo, controllare i diagrammi di radiazione, adattare lo stak alle nostre esigenze: se per caso le antenne ci occorrono per il DX preferiamo il guadagno al rapporto avanti - dietro; viceversa se lo utilizziamo in contest, in località con forti segnali, potremo preferire una configurazione con meno guadagno frontale e maggior pulizia dalle altre direzioni. La sperimentazione sul campo concluderà il lavoro.
Clicchiamo su file e salviamo assegnando un nome all'antenna.
Giovanni Franceschini