IZ4AKO NEC2 - Last Update 02/09/2012

Analisi di una antenna verticale

Scopo

Le antenne verticali prevedono la realizzazione di un buon piano di terra.
Il modello che segue e' stato realizzato per analizzare gli effetti del piano verticale realizzato mediante conduttori in rame ricoperti con PVC

Analisi

Il modello e' il seguente ( click qui per scaricarlo )

CM Verticale lunga 5,2328m con 16 Radiali di 3metri. Filo elettrico di sezione 2.5mmq ( raggio 9mm )
CM Altezza dal suolo 2.7mm
CM Modello del ground : average 0.005 / 13
CM La geometria della antenna č parametrizzata
CM Variabili:
CM l_verticale : lunghezza in metri dell' elemento verticale ( default 5,2328 )
CM r_verticale : raggio in metri dell'elemento verticale
CM l_radiali : lunghezza in metri dei radiali ( default 3 )
CM r_radiali : raggio in metri dei radiali ( default 9e-4 )
CM z_radiali : altezza in metri rispetto al suolo dei radiali ( default 2.7e-3 )
CE
SY l_radiali=3 'lunghezza radiali
SY r_radiali=9.e-4 'raggio radiali
SY z_radiali=2.7e-3 'altezza rispetto al suolo dei radiali
SY l_verticale=5.232838 'lunghezza elemento verticale
SY r_verticale=9e-4 'raggio dell'elemento verticale
GW 1 50 0 0 z_radiali 0 0 l_verticale+z_radiali r_verticale
GW 2 50 0 0 z_radiali l_radiali*cos(22.5*0) l_radiali*sin(22.5*0) z_radiali r_radiali
GW 3 50 0 0 z_radiali l_radiali*cos(22.5*1) l_radiali*sin(22.5*1) z_radiali r_radiali
GW 4 50 0 0 z_radiali l_radiali*cos(22.5*2) l_radiali*sin(22.5*2) z_radiali r_radiali
GW 5 50 0 0 z_radiali l_radiali*cos(22.5*3) l_radiali*sin(22.5*3) z_radiali r_radiali
GW 6 50 0 0 z_radiali l_radiali*cos(22.5*4) l_radiali*sin(22.5*4) z_radiali r_radiali
GW 7 50 0 0 z_radiali l_radiali*cos(22.5*5) l_radiali*sin(22.5*5) z_radiali r_radiali
GW 8 50 0 0 z_radiali l_radiali*cos(22.5*6) l_radiali*sin(22.5*6) z_radiali r_radiali
GW 9 50 0 0 z_radiali l_radiali*cos(22.5*7) l_radiali*sin(22.5*7) z_radiali r_radiali
GW 10 50 0 0 z_radiali l_radiali*cos(22.5*8) l_radiali*sin(22.5*8) z_radiali r_radiali
GW 11 50 0 0 z_radiali l_radiali*cos(22.5*9) l_radiali*sin(22.5*9) z_radiali r_radiali
GW 12 50 0 0 z_radiali l_radiali*cos(22.5*10) l_radiali*sin(22.5*10) z_radiali r_radiali
GW 13 50 0 0 z_radiali l_radiali*cos(22.5*11) l_radiali*sin(22.5*11) z_radiali r_radiali
GW 14 50 0 0 z_radiali l_radiali*cos(22.5*12) l_radiali*sin(22.5*12) z_radiali r_radiali
GW 15 50 0 0 z_radiali l_radiali*cos(22.5*13) l_radiali*sin(22.5*13) z_radiali r_radiali
GW 16 50 0 0 z_radiali l_radiali*cos(22.5*14) l_radiali*sin(22.5*14) z_radiali r_radiali
GW 17 50 0 0 z_radiali l_radiali*cos(22.5*15) l_radiali*sin(22.5*15) z_radiali r_radiali
GE 1
LD 5 0 0 0 58000000
GN 2 0 0 0 13 0.005
EK
EX 0 1 1 0 1 0
FR 0 0 0 0 14.2 0
EN

IN questo modello e' stato preso in considerazione anche il terreno che e' stato impostato di tipo omogeneo con caratteristiche standard
( conductivity / diel.constant 0,005/13 )

L'ottimizzatore e' stato lanciato per la ricerca della risonanza al variare della lunghezza "l_verticale". La lunghezza dei radiali e' stata fissata a 3metri, essendo questa una lunghezza relativamente comoda in fase costruttiva.
Modificando il modello e lanciando l'ottimizzatore ogni volta e' stato possibile valutare il comportamento della antenna al variare del numero di radiali.

Tabella

N.radialiSWR Zin[ohm] loss %Gain[dB]l_verticale[m]
41,0150,7 1,092-1,37@65°5,323185
81,0946 1,113-1,10@65°5,265561
161,1344,4 1,106-1,05@65°5,232838
241,1443,8 1,106-1,02@65°5,224168

ndr : al momento i dati non sono commentabili


Poiche' si pensa di realizzare la verticale utilizzando cavo elettrico di 2,5mmq ricoperto in PVC, il seguente modello ne tiene conto ( click qui per scaricarlo )

Tabella

N.RadialiSWR Zin[ohm] loss %Gain[dB]l_verticale[m]PCV
161,1344,4 1,106-1,05@65°5,232838NO
161,2241,1 1,142-1,08@65°5,002003SI

Come gia' visto in un'altra occasione, il PVC "rallenta" la radiofrequenza e il risultato e' un sensibile accorciamento ( circa 20cm ).

Realizzazione pratica

L'idea e' quella di realizzare una base riutilizzabile per diverse bande, relativamente leggera, facile da installare e gia' dotata di dispositivo contro l'accumulo di cariche elettrostatiche.
Ho recuperato un rettangolo di alluminio di 140x140x10 mm. Ho praticato al centro un foro di diametro 56mm .Ogni 22,5gradi a 60mm dal centro ho praticato un foro filettato M4. Ho poi creato un altro foro per il connettore PL. Ho volutamente fissato il PL nel modo indicato dalla foto per evitare gole dove puo' ristagnare acqua ( es. condensa ). I radiali sono realizzati con 3 metri di cavo elettrico di 2,5mmq fissati dalle brugole di M4 per mezzo di capicorda ad occhiello. I capicorda ad occhiello da utilizzare sono di 2 tipo. Il tipo BLU x M4 va sulla parte fissata alla base, mentre il tipo BLU x M5 va dall'altro capo del radiale e serve per l'ancoraggio al terreno.


Il connettore PL principale e' posto sulla base. Il PL posto sul lato opposto della scatola stagna serve per collegare velocemente l'elemento verticale vero e proprio.
Tra il centrale e massa del PL principale sono poste due resistenze ad impasto da 4,7kohm in serie. Sono assolutamente trasparenti per la RF, ma per le correnti statiche rappresentano una via preferenziale verso massa. Per curiositā ho provato anche altre due soluzioni in alternativa, altrettanto valide, ma ritengo che l'uso delle resistenze sia preferibile in quanto questi componenti non sono reattivi alle frequenze di interesse.
Le foto successive mostrano la base in opera e la verticale montata.


Conclusioni

Ho installato l'antenna il 5 Settembre 2010. Erano le 17.29 UTC. Ho acceso il mio Kenwood TS440S e ho ruotato il VFO. Sentivo molto bene VU2RBI dall' India. Ci provo...passo alla prima e alla grande !!!! Inutile raccontare la soddisfazione.
Ho poi usato questa verticale durante la tornata SSB del SAC Contest 2010 e sono riuscito a collegare anche la Groenlandia, altro bel QSO.
Sono rimasto molto colpito dalla aderenza del modello NEC con la realizzazione pratica e credo di aver centrato l'obiettivo di una antenna semplice da montare e smontare in quanto il tempo medio e' di 30 minuti.
Il costo e' inferiore ai 50 euro e il materiale e' in larga parte di recupero.
Al momento e' in fase di progetto la variante per i 15 metri.

Variante per 15m

Dopo circa 2 anni ho realizzato la variante per i 15m. E' stato sufficiente modificare la frequenza di lavoro (21.2MHz ) e far partire l'optimizer. Dopo aver trovato la soluzione al simulatore ho proceduto con la realizzazione pratica usando una seconda canna da pesca in modo da avere la possibilitā di intercambiare le due varticali.
Il risultato finale e' stato ottenuto con la solita operazione di accorciamento di un filo piu' lungo osservando il punto di minore ROS. Alla fine e' risultato che la lunghezza doveva essere di 3,28m. La cosa stupefacente e' che il simulatore da lo stesso risultato.
( click qui per scaricarlo )
Come osservazione vale la pena di osservare che prendendo il valore della lunghezza della antenna trovato per la banda dei 20m e moltiplicandolo per il rapporto tra le frequenze ( 14.2/21.2 ) viene un valore leggermente piu' elevato ( 3,34m ).
Per le prove pratiche ne parlerā la storia....

Ancora soddisfazioni con la verticale per i 20m

Pubblico questo attestato per dimostrare che anche con un pezzo di filo si possono fare ottimi risultati.