Due verticali in fase

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Hamradio
due verticali in fase
Ho recuperato negli ultimi giorni, in preparazione al Contest CQ WPX SSB da IO9A, un progetto per mettere due verticali in fase.
L’idea e la componentistica erano sepolti da tempo nei cassetti della mia stazione. Questo progetto nasceva anni fa per creare un setup con una certa direttività e guadagno sulle bande basse, ma senza tralasciare praticità di montaggio e facilità di trasporto dell’intero setup.
Infatti le due antenne verticali altro non sono che due canne telescopiche in vetroresina da 10m (per fare antenne per i 40m) della DxWire che richiuse occupano solo 1m in altezza. Sostanzialmente canne, box di commutazione, fili elettrici per radiali ed elementi radianti e cavi coassiali sono tutti richiudibili in un comodo cartone o valigia.

Vi parlavo di un progetto sepolto da tempo nei miei pensieri…qualche anno fa mi ero imbattuto in un manuale operativo di un’antenna verticale HyGain, in cui compariva un’appendice in cui la famosa ditta americana di antenne proponeva un metodo di messa in fase tra due antenne.
Il sistema mi sembrò subito abbastanza pratico e facile da auto costruire. Quello che però mi colpì maggiormente fu l’incredibile risultato che ne veniva fuori. Il manuale infatti spiegava come switchando con un relè una opportuna linea di sfasamento si poteva mettere in fase di 0° due antenne uguali e quindi ottenere un lobo quasi a 180° ma con un angolo di irradiazione basso e ottimale per i DX in direzione avanti e indietro rispetto alla linea verticale tra le due verticali in fase. Invece nella seconda posizione ottenere uno sfasamento di 90° della fase tra le due antenne e quindi un lobo più direttivo a forma di 8 con maggiore direttività sulle posizione laterali rispetto alla linea verticale tra le due verticali in fase.

Ho preparato prima le antenne

Per un risultato ottimale le due verticali in fase devono essere praticamente identiche, ho quindi tagliato radiali ed elemento radiante in filo eletricco da 4mm in misure identiche. Ho montato le due antenne nella stessa posizione, una per volta, e le ho tarate con la stessa identica campana di risonanza tramite il mio analizzatore RigExpert AA-54.

Le linee coassiali di messa in fase

Ho tagliato poi due identiche lunghezze di cavo coassiale Messi&Paoloni UltraFlex 10 seguendo il calcolo del classico quarto d’onda sulla frequenza centrale della taratura che volevo ottenere, ovvero il centro banda dei 40m.
lambda/4= ((7100/300)*0,81)/4
Questi spezzoni di cavo coassiale devono congiungere le due antenne al box di commutazione posto al centro tra le due verticali in fase.

Il box di commutazione, il cuore del progetto

Nella scatola stagna ho creato un piano di massa ottimale piegando e conformando un lamierino di alluminio. Ho inserito 3 connettori a pannello SO-239, due per collegare i cavi dalle due verticali in fase e uno per collegare il cavo di discesa che va in stazione.
Il manuale Hy-Gain proponeva di creare le fasi e la linea di ritardo con cavi coassiali connessi ad un relè, io invece ho preferito, per questioni innanzi tutto di spazio e poi anche  di performance per ridurre perdite e avere una taratura stabile e ottimale.
Ho avvolto, quindi, su toroide in ferrite di tipo FT-240-31 due spire, come da schema qui sotto, congiungendo le due prese calcolate ad un relè ad alto voltaggio di breakdown alimentato a 12V.
Il cavo di alimentazione che fuoriesce da un foro, otturato con un collante, funge anche da cavo di comando del relè, infatti nella posizione di riposo il sistema di due verticale in fase avrà una fase di 0°, nella posizione di relè alimentato e armato il sistema mostrerà una fase di 90°.
Allego la prova delle due posizioni di fase viste all’oscilloscopio sotto carico fittizio.

Il comando in stazione

Con una piccola scatola e una leva manuale da pannello ho costruito un pratico switch di posizione per le due verticali in fase da tenere in stazione vicino alla postazione radio. Il cavo di comando entra nella scatola di comando con un connettore RCA. L’alimentazione invece proviene dall’alimentatore a 13.8V di stazione tramite un classico spinotto jack. Consiglio di usare una tensione un po’ più alta dei classici 12V nel caso di cavo di alimentazione piuttosto lungo fino al box  di commutazione, così si eviteranno cali di tensione che faranno venir meno la giusta forza elettromeccanica dei contatti sul relè.

La prova su strada!

Ed eccoci allo stress test! Sto raggiungendo la Contest Station IO9A in Sicilia, dove nel corso degli ultimi 3 anni con Antonello IT9YVO, Dario IT9SSI e Antonio IT9UFP abbiamo implementato tanta attrezzatura e antenne con tanto studio e auto costruzione, con me viaggia il piccolo cartone con dentro le due verticali in fase, pronte per essere montate in poco più di una mezz’oretta. Vedremo come si comporteranno in presenza di un buon terreno e poco rumore ambientale. CU in Contest!

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